CN217875924U - 一种空气预热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气预热器，其包括烟气管道，烟气管道的两端分别设置有烟气入口和烟气出口，烟气管道靠近烟气入口的一端设置有温度调节装置；烟气管道内靠近温度调节装置的一端设置有椭圆管式换热装置，椭圆管式换热装置的一端设置有第一空气出口；烟气管道内远离温度调节装置的一端设置有板式换热装置，板式换热装置的一端设置有第一空气入口，板式换热装置的另一端与椭圆管式换热装置远离第一空气出口的一端连通。本实用新型中，椭圆管式换热装置中的空气介质与靠近烟气入口处的高温烟气进行换热，其能够较好地适应高温烟气环境，且换热效率高；板式换热装置中的空气能够吸收烟气中的残留热量，且受烟气温度影响较小。

Description

一种空气预热器

技术领域

本实用新型涉及余热回收技术领域，具体涉及一种空气预热器。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，能源节约已经成为必然和社会共识；而在钢厂中，充分回收烟气余热是节约轧钢加热炉燃料的重要途径之一；目前，在烟道中设置预热器或蓄热室来预热空气或煤气是余热回收的主要途径之一；其中，预热器按热量交换方式不同，可分为间壁式、混合式和蓄热式；而间壁式预热器的应用最为广泛，且其按结构可分为管式预热器和板式预热器。

管式预热器是目前最常用的换热器形式，其具有结构简单和成本低的优势，但是其流动阻力较大，当烟气中含有高温飞灰时容易出现积灰的现象，难以保持长时间地清洁运行；板式换热器的换热效率高于管式换热器，且风阻较小，不易产生积灰，但其板片之间需要采用焊接连接，焊接时容易因形变而产生应力；当板式换热器处于高温烟气中时，该应力很容易使焊道开裂泄漏。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种耐高温且高效的空气预热器。

为达到上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案为：

提供一种空气预热器，其包括：

烟气管道，其两端分别设置有烟气入口和烟气出口，其靠近烟气入口的一端设置有温度调节装置；

椭圆管式换热装置，其设置在烟气管道内靠近温度调节装置的一端，其一端设置有第一空气出口；

板式换热装置，其设置在烟气管道内远离温度调节装置的一端，其一端设置有第一空气入口，其另一端与椭圆管式换热装置远离第一空气出口的一端连通。

采用上述技术方案的有益效果为：温度调节装置对烟气入口处进入的高温烟气进行温度调节，使到达椭圆管式换热装置和板式换热装置的烟气温度在适当的范围，以起到保护椭圆管式换热装置和板式换热装置的作用；

椭圆管式换热装置中的空气介质与靠近烟气入口处的高温烟气进行换热，其能够较好地适应高温烟气环境，且换热效率高；板式换热装置中的的空气介质与在椭圆管式换热装置已经进行过换热的烟气再次换热，从而将烟气中的残余热量充分利用，且在椭圆管式换热装置中换热后的烟气温度不会过高，板式换热装置能够承受。

进一步地，椭圆管式换热装置包括设置在烟气管道内的若干第一椭圆管，若干第一椭圆管的两端均分别与第一空气出口和板式换热装置连通，相邻的第一椭圆管之间设置有用于烟气通过的第一间隙；空气从板式换热装置经若干第一椭圆管排至第一空气出口，在此过程中，第一椭圆管内通过的空气与第一间隙处通过的高温烟气进行热量交换。

进一步地，若干第一椭圆管的两端设置有第一封闭板，第一封闭板上设置有与第一椭圆管相匹配的第一通孔；第一封闭板将若干第一椭圆管的两端进行封闭，且设置第一通孔，来避免空气进入第一间隙，保证空气均排入第一椭圆管。

进一步地，板式换热装置包括设置在烟气管道内的若干用于空气通过的换热板组，若干换热板组的两端分别与第一空气入口和椭圆管式换热装置连通，相邻的换热板组之间设置有用于烟气通过的第二间隙；空气从第一空气入口经若干换热板组排至椭圆管式换热装置，在此过程中，换热板组内通过的空气与第二间隙处通过的温度相对较低的烟气进行热量交换。

进一步地，换热板组包括两块相互平行的波纹板，两块波纹板的两侧均设置有第二封闭板；两块相互平行的波纹板及其两侧的第二封闭板为空气提供流动通道，该流道通畅，烟气流动方向与波纹板平行无阻挡，且波纹结构增大了换热面积，提高了传热效率。

进一步地，椭圆管式换热装置与板式换热装置之间设置有第一转向管，板式换热装置排出的空气在第一转向管中发生转向后排入椭圆管式换热装置。

进一步地，第一转向管与椭圆管式换热装置之间、第一转向管与板式换热装置之间均设置有膨胀节，能够有效地补偿第一转向管与椭圆管式换热装置之间的轴向变形和第一转向管与板式换热装置之间的轴向变形。

进一步地，温度调节装置包括设置在烟气管道内的若干第二椭圆管和若干第三椭圆管，相邻的第二椭圆管之间设置有第三间隙，相邻的第三椭圆管之间设置有第四间隙，若干第二椭圆管的两端均分别连通有第二空气入口和第二转向管，若干第三椭圆管的两端分别连通有第二空气出口和第二转向管。

采用上述技术方案的有益效果：第二空气入口用于输入冷却空气，使冷却空气经第二椭圆管、第二转向管和第三椭圆管后在第二空气出口排出；冷却空气在第二椭圆管和第三椭圆管中通过与烟气入口进入的高温烟气进行换热，来调节烟气的温度。

进一步地，第二椭圆管的两端和第三椭圆管的两端均设置有第三封闭板，第三封闭板上设置有与第二椭圆管和第三椭圆管相匹配的第二通孔；第三封闭板将若干第二椭圆管和第三椭圆管的两端进行封闭，且设置第二通孔，来避免空气进入第三间隙和第四间隙。

附图说明

图1为空气预热器的结构示意图；

图2为图1中A-A处的剖视图；

图3为图2中B处的局部放大图；

图4为图1的俯视图；

其中，1、第一空气入口，2、第一空气出口，3、第二空气入口，4、第二空气出口，5、温度调节装置，6、烟气入口，7、第二转向管，8、椭圆管式换热装置，9、第一转向管，10、膨胀节，11、板式换热装置，12、烟气出口，13、烟气管道，14、第一椭圆管，15、第一间隙，16、第二间隙，17、换热板组，18、第三间隙，19、第二椭圆管，20、第三椭圆管，21、第四间隙，22、第二封闭板，23、波纹板，24、第三封闭板，25、第二通孔，26、第一封闭板，27、第一通孔。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

如图1-4所示，本方案提供了一种空气预热器，其包括：

烟气管道13，其两端分别设置有烟气入口6和烟气出口12，其靠近烟气入口6的一端设置有温度调节装置5；

椭圆管式换热装置8，其设置在烟气管道13内靠近温度调节装置5的一端，其一端设置有第一空气出口2；

板式换热装置11，其设置在烟气管道13内远离温度调节装置5的一端，其一端设置有第一空气入口1，其另一端与椭圆管式换热装置8远离第一空气出口2的一端连通。

温度调节装置5对烟气入口6处进入的高温烟气进行温度调节，使到达椭圆管式换热装置8和板式换热装置11的烟气温度在适当的范围，以起到保护椭圆管式换热装置8和板式换热装置11的作用；

椭圆管式换热装置8中的空气介质与靠近烟气入口6处的高温烟气进行换热，其能够较好地适应高温烟气环境，且换热效率高；板式换热装置11中的的空气介质与在椭圆管式换热装置8已经进行过换热的烟气再次换热，从而将烟气中的残余热量充分利用，且在椭圆管式换热装置8中换热后的烟气温度不会过高，板式换热装置11能够承受；

其中，椭圆管式换热装置8相较于板式换热器，椭圆管式换热装置8的换热管在高温下的强度高于板式换热器，且换热管表面没有焊缝，不易损坏泄漏，另外，椭圆管加工简单且成本更低；

椭圆管式换热装置8相较于圆管式换热器，椭圆管外部流动特性更好，当流体沿椭圆长轴方向横掠时，其相对椭圆管的分离点后移，这无疑会在分离区内由于卡门涡流使得流动损失大大减小；且当二者的周长相同时，由于椭圆管流通截面积比圆管小，若流量不变则扰动加强，管内对流换热得到强化；对管外情况而言，椭圆管外的平均换热效果总是优于圆管，且由于椭圆近似于流线型，流体外掠时阻力较小，在相同的流动阻力下可提高流速，使得外部传热可以得到强化且不易积灰。

实施时，本方案优选椭圆管式换热装置8包括设置在烟气管道13内的若干第一椭圆管14，若干第一椭圆管14的两端均分别与第一空气出口2和板式换热装置11连通，相邻的第一椭圆管14之间设置有用于烟气通过的第一间隙15；空气从板式换热装置11经若干第一椭圆管14排至第一空气出口2，在此过程中，第一椭圆管14内通过的空气与第一间隙15处通过的高温烟气进行热量交换。

在本实用新型的一个实施例中，若干第一椭圆管14的两端设置有第一封闭板26，第一封闭板26上设置有与第一椭圆管14相匹配的第一通孔27；第一封闭板26将若干第一椭圆管14的两端进行封闭，且设置第一通孔27，来避免空气进入第一间隙15，保证空气均排入第一椭圆管14。

设计时，本方案优选板式换热装置11包括设置在烟气管道13内的若干用于空气通过的换热板组17，若干换热板组17的两端分别与第一空气入口1和椭圆管式换热装置8连通，相邻的换热板组17之间设置有用于烟气通过的第二间隙16；空气从第一空气入口1经若干换热板组17排至椭圆管式换热装置8，在此过程中，换热板组17内通过的空气与第二间隙16处通过的温度相对较低的烟气进行热量交换。

实施时，本方案优选换热板组17包括两块相互平行的波纹板23，两块波纹板23的两侧均设置有第二封闭板22；两块相互平行的波纹板23及其两侧的第二封闭板22为空气提供流动通道，该流道通畅，烟气流动方向与波纹板23平行无阻挡，且波纹结构增大了换热面积，提高了传热效率。

波纹板23可使用不锈钢材质，且可采用不同波纹形式的波纹板23来调节烟气侧和空气侧的换热系数，从而调控板式换热装置11各处的金属壁温，使板式换热装置11金属壁面温度高于烟气的露点温度，避免形成腐蚀酸液，使板式换热装置11具有良好的抗氧化性和耐腐蚀性。

在本实用新型的一个实施例中，椭圆管式换热装置8与板式换热装置11之间设置有第一转向管9，板式换热装置11排出的空气在第一转向管9中发生转向后排入椭圆管式换热装置8。

设计时，本方案优选第一转向管9与椭圆管式换热装置8之间、第一转向管9与板式换热装置11之间均设置有膨胀节10，能够有效地补偿第一转向管9与椭圆管式换热装置8之间的轴向变形和第一转向管9与板式换热装置11之间的轴向变形。

实施时，本方案优选温度调节装置5包括设置在烟气管道13内的若干第二椭圆管19和若干第三椭圆管20，相邻的第二椭圆管19之间设置有第三间隙18，相邻的第三椭圆管20之间设置有第四间隙21，若干第二椭圆管19的两端均分别连通有第二空气入口3和第二转向管7，若干第三椭圆管20的两端分别连通有第二空气出口4和第二转向管7。

第二空气入口3用于输入冷却空气，使冷却空气经第二椭圆管19、第二转向管7和第三椭圆管20后在第二空气出口4排出；冷却空气在第二椭圆管19和第三椭圆管20中通过与烟气入口6进入的高温烟气进行换热，来调节烟气的温度。

在本实用新型的一个实施例中，第二椭圆管19的两端和第三椭圆管20的两端均设置有第三封闭板24，第三封闭板24上设置有与第二椭圆管19和第三椭圆管20相匹配的第二通孔25；第三封闭板24将若干第二椭圆管19和第三椭圆管20的两端进行封闭，且设置第二通孔25，来避免空气进入第三间隙18和第四间隙21。

综上所述，本方案中的空气先在板式换热装置11与温度相对较低的烟气进行换热，该烟气的温度并不会对板式换热装置11产生不良影响，且板式换热装置11的换热效率高，能够回收烟气中残留的热量；之后在椭圆管式换热装置8中与高温烟气进行换热，椭圆管式换热装置8的换热效率也高，且耐高温，能够回收高温烟气中的大部分热量。

Claims (9)

1.一种空气预热器，其特征在于，包括：

烟气管道(13)，其两端分别设置有烟气入口(6)和烟气出口(12)，其靠近烟气入口(6)的一端设置有温度调节装置(5)；

椭圆管式换热装置(8)，其设置在烟气管道(13)内靠近温度调节装置(5)的一端，其一端设置有第一空气出口(2)；

板式换热装置(11)，其设置在烟气管道(13)内远离温度调节装置(5)的一端，其一端设置有第一空气入口(1)，其另一端与所述椭圆管式换热装置(8)远离第一空气出口(2)的一端连通。

2.根据权利要求1所述的空气预热器，其特征在于，所述椭圆管式换热装置(8)包括设置在烟气管道(13)内的若干第一椭圆管(14)，若干所述第一椭圆管(14)的两端均分别与第一空气出口(2)和板式换热装置(11)连通，相邻的所述第一椭圆管(14)之间设置有用于烟气通过的第一间隙(15)。

3.根据权利要求2所述的空气预热器，其特征在于，若干所述第一椭圆管(14)的两端设置有第一封闭板(26)，所述第一封闭板(26)上设置有与第一椭圆管(14)相匹配的第一通孔(27)。

4.根据权利要求1所述的空气预热器，其特征在于，所述板式换热装置(11)包括设置在烟气管道(13)内的若干用于空气通过的换热板组(17)，若干所述换热板组(17)的两端分别与第一空气入口(1)和椭圆管式换热装置(8)连通，相邻的所述换热板组(17)之间设置有用于烟气通过的第二间隙(16)。

5.根据权利要求4所述的空气预热器，其特征在于，所述换热板组(17)包括两块相互平行的波纹板(23)，两块所述波纹板(23)的两侧均设置有第二封闭板(22)。

6.根据权利要求1所述的空气预热器，其特征在于，所述椭圆管式换热装置(8)与所述板式换热装置(11)之间设置有第一转向管(9)。

7.根据权利要求6所述的空气预热器，其特征在于，所述第一转向管(9)与所述椭圆管式换热装置(8)之间、所述第一转向管(9)与所述板式换热装置(11)之间均设置有膨胀节(10)。

8.根据权利要求1所述的空气预热器，其特征在于，所述温度调节装置(5)包括设置在烟气管道(13)内的若干第二椭圆管(19)和若干第三椭圆管(20)，相邻的所述第二椭圆管(19)之间设置有第三间隙(18)，相邻的所述第三椭圆管(20)之间设置有第四间隙(21)，若干所述第二椭圆管(19)的两端均分别连通有第二空气入口(3)和第二转向管(7)，若干所述第三椭圆管(20)的两端分别连通有第二空气出口(4)和所述第二转向管(7)。

9.根据权利要求8所述的空气预热器，其特征在于，所述第二椭圆管(19)的两端和第三椭圆管(20)的两端均设置有第三封闭板(24)，所述第三封闭板(24)上设置有与第二椭圆管(19)和第三椭圆管(20)相匹配的第二通孔(25)。

Images