空气预热器的制作方法

[0001]
本实用新型涉及石油炼制、石油化工和化学、化纤等行业加热炉烟气余热回收节能设备技术领域，具体涉及一种空气预热器。


背景技术：

[0002]
为了降低加热炉的能耗及提高燃料燃烧的热利用率，目前的加热炉烟气余热回收系统通常设置有空气预热器。现有空气预热器通常有立式布置和卧式布置型式。立式空气预热器多为烟气上进下出，空气多程水平进出布置，具有占地面积小的优点，如立式管式空气预热器、立式板式空气预热器，应用于烟气水平走向时，进而需要增加转弯烟风道，烟风阻力较高占地面积大。
[0003]
卧式空气预热器通常为烟气和空气在不同高度水平进出，如目前卧式热管空气预热器，卧式管式空气预热器等，其不足为需要布置多级空气预热器时，占地面积大。
[0004]
很显然，用于顶烧管式炉如制氢装置转化炉等以及其它烟气出口为下部的加热炉，无论是立式布置空气预热器和卧式布置空气预热器，都存在烟风道布置复杂、占地面积大的问题。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的是提供一种空气预热器，以解决烟气管道水平走向场合选用空气预热器时面临的管道布置复杂、占地面积大的问题。
[0006]
根据本实用新型的一个方面，提供了一种空气预热器，其具有位于空气预热器下部的烟气进口和烟气出口以及串行设置在烟气进口和烟气出口之间的若干个换热组件，其中，所述空气预热器构造为使得烟气沿n形的烟气流动路径依次经过烟气进口、换热组件和烟气出口。
[0007]
在一些有利的实施例中，所述空气预热器包括预热器壳体，该预热器壳体形成左右并排布置的第一隔室和第二隔室，第一隔室和第二隔室的顶部连通，其中烟气进口设置在第一隔室的下部，烟气出口设置在第二隔室的下部，并且所述若干个换热组件分布在第一隔室和第二隔室内。
[0008]
所述空气预热器还具有空气进口和空气出口，优选所述空气进口和空气出口垂直于所述烟气流动路径沿前后方向设置。
[0009]
在一些有利的实施例中，所述预热器壳体连接有空气连通箱，所述空气连通箱包括竖直空气连通箱和/或水平空气连通箱，竖直空气连通箱用于在第一隔室或第二隔室中的上下相邻的换热组件之间提供空气通道，水平空气连通箱用于在位于第一隔室和第二隔室顶部的左右相邻的换热组件之间提供空气通道。
[0010]
优选地，所述若干个换热组件和空气连通箱共同形成在前后方向上折返的空气流动路径。
[0011]
所述第一隔室和第二隔室的顶部可以通过烟气连通箱连通。
[0012]
在一些有利的实施例中，所述烟气进口和烟气出口设置在预热器壳体下部彼此相反的两个侧面上。
[0013]
在一些有利的实施例中，所述若干个换热组件包括由耐烟气露点腐蚀的材料制成的至少一个耐腐蚀换热组件和沿所述烟气流动路径设置在该耐腐蚀换热组件上游的至少一个其它换热组件。
[0014]
在一些实施例中，所述耐腐蚀换热组件包括换热板管，换热板管的横截面长宽比大于等于10，优选大于等于20。
[0015]
在一些有利的实施例中，在所述耐腐蚀换热组件的上端设置有测温仪表。优选地，所述空气出口可以设置有放空阀，该放空阀配置为根据设置在耐腐蚀换热组件上端的所述测温仪表测得的温度值，控制空气的放空量。
[0016]
在一些有利的实施例中，所述耐腐蚀换热组件的上端设置有清灰装置，所述清灰装置包括水冲洗系统、蒸汽吹扫系统、空气吹扫系统中的至少一种。
[0017]
所述若干个换热组件可以均包括换热板管。
[0018]
在一些有利的实施例中，至少一个所述耐腐蚀换热组件包括换热板管，并且所述至少一个其它换热组件为板式换热组件。
[0019]
在一些有利的实施例中，至少一个所述耐腐蚀换热组件构造为使得烟气和空气在其中沿彼此垂直的方向流动，并且所述至少一个其它换热组件构造为使得烟气和空气在其中大致沿彼此相反的方向流动。
[0020]
优选地，所述至少一个其它换热组件可以包括第一换热组件和第二换热组件，第一换热组件设置在预热器壳体的第一隔室中，并从烟气进口延伸到第一隔室顶部，第二换热组件设置在预热器壳体的第二隔室中，并从第二隔室顶部延伸到所述至少一个耐腐蚀换热组件的上方。
[0021]
根据本实用新型的另一个方面，还提供一种空气预热器，其具有烟气进口和烟气出口以及串行设置在烟气进口和烟气出口之间的若干个换热组件，其中，所述空气预热器构造为使得烟气沿在上下方向上折返的烟气流动路径依次经过烟气进口、换热组件和烟气出口。
[0022]
根据本实用新型实施例的空气预热器通过构造为使得烟气沿n形/上下折返的烟气流动路径依次经过烟气进口、换热组件和烟气出口，减小了空气预热器的占地面积，并有利于简化烟气管道水平走向场合空气预热器周围的烟气管道布置。
附图说明
[0023]
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0024]
图1是根据本实用新型第一实施例的空气预热器的主视图；
[0025]
图2是图1所示空气预热器的俯视图；
[0026]
图3是图1所示空气预热器的右视图；
[0027]
图4是图1所示空气预热器的左视图；
[0028]
图5是根据本实用新型第二实施例的空气预热器的主视图；
[0029]
图6是图5所示空气预热器沿截线a-a所截取的剖面图；
[0030]
图7是图5所示空气预热器沿截线b-b所截取的剖面图；
[0031]
图8是根据本实用新型第三实施例的空气预热器的主视图；
[0032]
图9是图8所示空气预热器沿截线c-c所截取的剖面图；
[0033]
图10是图8所示空气预热器沿截线d-d所截取的剖面图；
[0034]
图11是根据本实用新型第四实施例的空气预热器的主视图；
[0035]
图12是图11所示空气预热器沿截线e-e所截取的剖面图；以及
[0036]
图13是图11所示空气预热器沿截线f-f所截取的剖面图。
具体实施方式
[0037]
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
[0038]
在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
[0039]
根据本实用新型实施例提供的空气预热器用于利用烟气的余热来预热空气，其具有位于空气预热器下部的烟气进口和烟气出口以及设置在烟气进口和烟气出口之间的若干个换热组件，其中空气预热器构造为使得烟气沿n形的烟气流动路径依次经过烟气进口、换热组件和烟气出口。以下将参照附图，更加详细地介绍根据本实用新型实施例。
[0040]
图1示意性示出根据本实用新型第一实施例的空气预热器100的主视图，图2、图3、图4分别是空气预热器100的俯视图、右视图和左视图。根据本实施例，空气预热器100包括预热器壳体10，预热器壳体10形成左右并排布置的第一隔室11和第二隔室12，第一隔室11和第二隔室12的顶部连通。空气预热器100的烟气进口1a设置在第一隔室11的下部，烟气出口1b设置在第二隔室12的下部。空气预热器100包括四个换热组件，它们分布在第一隔室11和第二隔室12内(参见图2至图4，换热组件按照烟气的流动经过的顺序标记为换热组件121、122、123和124)。如图1中虚线箭头所示，空气预热器100构造为使得烟气沿n形的烟气流动路径依次经过烟气进口1a、换热组件121、122、123和124以及烟气出口1b。
[0041]
在图示示例中，第一隔室11和第二隔室12通过在预热器壳体10的内部设置隔板13来分隔得到，然而本实用新型并不限于此。例如，第一隔室11和第二隔室12可以形成为两个独立的箱体。
[0042]
如图1所示，第一隔室11和第二隔室12的顶部可以通过烟气连通箱14连通。烟气连通箱14可以通过例如螺纹紧固件或者焊接连接至第一隔室11和第二隔室12的顶部。
[0043]
优选地，烟气进口1a和烟气出口1b设置在预热器壳体10下部彼此相反的两个侧面上。这样，相对于烟气进口和烟气出口设置在预热器壳体底部的情况，有助于简化空气预热器周围的烟风道的布置。
[0044]
空气预热器还具有空气进口2a和空气出口2b。空气进口2a设置为通往沿烟气流动路径位于最下游的换热组件124，空气出口2b设置为通往沿烟气流动路径位于最上游的换热组件121。在图1至图4所示示例中，空气进口2a和空气出口2b垂直于烟气流动路径(见图1
中虚线箭头所示)沿空气预热器100的前后方向设置。这里，“前后方向”指的是与第一隔室11和第二隔室12并排布置所沿的“左右方向”以及烟气流动路径折返所沿的“上下方向”垂直的方向。
[0045]
根据本实用新型实施例，预热器壳体10可以连接有空气连通箱。在图1至图4所示空气预热器100中，空气连通箱包括竖直空气连通箱31a、31b和水平空气连通箱32，竖直空气连通箱31a用于在第一隔室中的上下相邻的换热组件121和换热组件122之间提供空气通道，水平空气连通箱32用于在位于第一隔室11和第二隔室12顶部的左右相邻的换热组件122和换热组件123之间提供空气通道，竖直空气连通箱31b用于在第二隔室12中的上下相邻的换热组件123和换热组件124之间提供空气通道。可以看到，在空气预热器100中，换热组件121、122、123、124和空气连通箱31a、31b、32共同形成在前后方向上折返的空气流动路径。
[0046]
空气预热器100工作时，烟气从烟气进口1a进入，依次经过换热组件121、122、123、124，并最终从烟气出口1b离开，在此过程中烟气温度逐步降低。相应地，优选换热组件121、122、123、124设计为适应于烟气的不同温度。在优选的示例中，至少沿着烟气流动路径布置在最下游的一组换热组件，例如换热组件124，为耐腐蚀换热组件。这里，“耐腐蚀换热组件”指的是至少部分地由耐烟气露点腐蚀的材料制成的、可工作于烟气露点温度之下的换热组件。耐烟气露点腐蚀的材料包括但不限于，玻璃、陶瓷、耐腐蚀合金、有机耐腐蚀材料或复合耐腐蚀材料等。在一些有利的示例中，耐腐蚀换热组件可以包括换热板管(未示出)，换热板管的横截面长宽比大于等于10，优选大于等于20。
[0047]
空气预热器100通过耐腐蚀换热组件能够有利地尽可能回收烟气的余热；而且，烟气的温度降低到露点温度之下时，烟气中的有害成分可以通过冷凝而从烟气中被去除，更加有利于环境保护。
[0048]
沿着烟气流动路径在耐腐蚀换热组件的上游，优选还设置有至少一个工作于烟气露点以上温度的换热组件，特别是高温换热组件，以提高换热效率。作为示例，空气预热器100中的换热组件122、123、124可以为工作于烟气露点以上温度的换热组件。换热组件122、123、124可以包括换热板管以形成板管式换热组件，也可以为例如板式换热组件或其它适合类型的换热组件；本实用新型在此方面不受限制。
[0049]
返回参照图1，在一些有利的示例中，空气预热器100在其耐腐蚀换热组件124上方可以设置有测温仪表40，用于感测进入耐腐蚀换热组件124的烟气温度。测温仪表40测得的温度可以被用于控制空气预热器100的空气送风量。例如当测得的温度高于预设阈值时，增大空气送风量，降低进入耐腐蚀换热组件124中的烟气温度，从而保护耐腐蚀换热组件中的零部件不受高温损害。
[0050]
相应地，还可以在空气预热器100的空气出口2b处设置放空阀60，该放空阀60可以配置为根据测温仪表40所测得的温度，控制直接排放到环境大气中的空气的量，即放空量。例如，当测温仪表40测得的温度高于预设阈值时，放空阀60可以被控制以增加放空量，将过剩的经余热的空气直接排放到环境大气中。这有利于调节进入耐腐蚀换热组件的烟气温度，保证设备长周期运行，延长设备使用寿命。
[0051]
如图1中所示，在耐腐蚀换热组件124上方还可以设置清灰装置50(图中仅示意性地示出)，清灰装置50可以包括水冲洗系统、蒸汽吹扫系统、空气吹扫系统中的至少一种。在
一些有利的示例中，清灰装置50选用水冲洗系统。
[0052]
此外，空气预热器100中，在低于烟气出口1b的位置可以设置有排液口15，用于排出烟气冷凝液以及/或者清灰除垢的冲洗水。
[0053]
结合图1至图4所介绍的根据本实用新型第一实施例的空气预热器100中包括四个换热组件，然而，根据本实用新型实施例的空气预热器可以包括更多或者更少的换热组件。
[0054]
作为示例，图5至图7示出根据本实用新型第二实施例的空气预热器200，空气预热器200与根据本实用新型第一实施例的空气预热器100具有基本上相同的结构，不同之处主要在于空气预热器中包括的换热组件的数量不同以及空气流动路径的具体构造不同。
[0055]
具体而言，在空气预热器200中，沿着烟气流动路径依次设置有六个换热组件221、222、223、224、225、226，其中换热组件221、222、223布置在预热器壳体10的第一隔室11中，换热组件224、225、226布置在预热器壳体10的第二隔室12中。位于第一隔室11和第二隔室12顶部的换热组件223和224之间通过水平空气连通箱32连通。参见图6和图7所示空气预热器200的剖面图，可以看到，上下相邻的换热组件221和222、换热组件222和223、换热组件224和225、以及换热组件225和226之间分别通过竖直空气连通箱31a、31b、31c、31d连通，从而空气流动路径在第一隔室11侧和第二隔室12侧分别都沿前后方向折返两次。
[0056]
根据本实用新型第一实施例和第二实施例，当空气预热器中的换热组件增加时，空气流动路径的折返次数相应地增加，空气流动的阻力增大，这可能会造成空气预热器中空气送风的困难。考虑到这一点，根据本实用新型第三实施例提供了一种新型构造的空气预热器，其中对应于第一隔室和第二隔室提供了两套分立的空气通道。
[0057]
图8示意性地示出根据本实用新型第三实施例的空气预热器300的主视图，图9和图10分别示出空气预热器300沿图8所示截线c-c和截线d-d所截取的剖面图。如图所示，空气预热器300具有与根据本实用新型第二实施例的空气预热器200基本上相同的结构，不同之处主要在于：在空气预热器300中，在位于第一隔室11和第二隔室12顶部的换热组件323和324之间没有通过水平空气连通箱连通，从而对应于第一隔室11和第二隔室12形成彼此分立的空气通道。如图9所示，对应于第一隔室11，空气预热器300设置有空气进口2a-1和空气出口2b-1，布置在第一隔室11中的上下相邻的换热组件321和322、换热组件322和323之间分别通过竖直空气连通箱31a、31b连通。如图10所示，对应于第二隔室12，空气预热器300设置有空气进口2a-2和空气出口2b-2，布置在第二隔室12中的上下相邻的换热组件324和325、换热组件325和326之间分别通过竖直空气连通箱31c、31d连通。在一些有利的示例中，从空气出口2b-1和空气出口2b-2排出的空气可以进行混兑。在一些有利的示例中，从空气出口2b-2排出的空气可以部分地被排放到环境大气中。
[0058]
根据本实用新型第三实施例的空气预热器是考虑到当空气流动路径折返次数增多时送风困难而提出的，但是采用对应于第一隔室和第二隔室的两套分立空气通道的发明构思也可以适用于空气流动路径具有较少折返次数，甚至空气流动路径无需折返的情况。例如，根据本实用新型其它实施例的空气预热器可以仅具有两个换热组件，它们分别布置在第一隔室和第二隔室中，两个换热组件在烟气流动路径上是串联的，但是两个换热组件可以拥有彼此分立/并行的空气通道。
[0059]
应该理解的是，尽管以上介绍的实施例中，第一隔室和第二隔室中设置的换热组件的数量是相同的，但是本实用新型在这方面不受限制，第一隔室和第二隔室中也可以包
括不同数量的换热组件。
[0060]
还应该理解的是，尽管以上介绍的实施例中，空气预热器的换热组件中烟气流动方向均与空气流动方向相互垂直，然而本实用新型并不限于采用这样的换热组件。例如，根据本实用新型实施例的空气预热器中也可以采用其中例如烟气流动方向与空气流动方向相反的换热组件，或者组合采用其中烟气流动方向与空气流动方向相反的换热组件和其中烟气流动方向与空气流动方向相互垂直的换热组件。为便于理解，接下来将参照图11至图13介绍根据本实用新型第四实施例的空气预热器400。
[0061]
图11示意性地示出空气预热器400的主视图，图12和图13分别示出空气预热器400沿图11中所示截线e-e和截线f-f所截取的剖面图。根据本实用新型第四实施例的空气预热器400与根据本实用新型第一至第三实施例的空气预热器100、200、300具有大致相同的构造，不同之处主要在于：空气预热器400包括沿图中虚线箭头所示的n形烟气流动路径布置的换热组件421、422和423，其中位于烟气流动路径最下游的换热组件423为耐腐蚀换热组件，并且构造为使得烟气和空气在其中沿彼此垂直的方向流动，换热组件422和423构造为使得烟气和空气在其中大致沿彼此相反的方向流动；换热组件422和423布置在第二隔室12中且上下相邻，两者之间的空气通道通过竖直空气连通箱31连通；换热组件421设置在第一隔室11中，并从烟气进口1a延伸到第一隔室11的顶部，换热组件421和422之间的空气通道通过水平空气连通箱32连通。
[0062]
作为示例而非限制性的，耐腐蚀换热组件423可以采用管板式或板式换热组件。
[0063]
同样作为示例而非限制性的，换热组件421和422可以采用管壳式换热组件。例如，如图12和13所示，换热组件421和422中可以包括沿着烟气流动方向布置的换热管421a和422a，换热管为烟气和空气中的一者提供流动通道，而换热管与例如预热器壳体10之间的空间可以为烟气和空气中的另一者提供流动通道，从而实现烟气和空气的反向流动和换热。
[0064]
根据本实施例，由于采用了其中烟气和空气沿相反方向流动的换热组件，所以使得能够简化空气预热器的空气通道的结构，减小由于空气流动路径折返而带来的空气送风压力。
[0065]
应该理解的是，根据本实用新型的不同实施例，耐腐蚀换热组件也可以采用其中烟气和空气大致沿彼此相反方向流动的换热组件。
[0066]
尽管以上结合附图介绍的实施例中，空气预热器具有将换热组件容纳于其中的预热器壳体，然而独立的预热器壳体并不是必需的；在另一些实施例中，预热器壳体可以局部地由换热组件的外表面构成。例如，换热组件可以为管壳式换热器，其中换热器的壳体即构成为预热器壳体的一部分。或者，换热组件可以为板式换热组件，该板式换热组件通过换热板片堆叠形成的换热组件外表面也可以作为预热器壳体的一部分。
[0067]
此外，根据本实用新型的其它实施例，还提供一种空气预热器，其具有烟气进口和烟气出口以及串行设置在烟气进口和烟气出口之间的若干个换热组件，其中空气预热器构造为使得烟气沿在上下方向上折返的烟气流动路径依次经过烟气进口、换热组件和烟气出口。换句话说，在这样的空气预热器中，烟气流动路径可以包含不止一个n形的转弯部。烟气流动路径的往复折返有利于减小空气预热器的占地面积。优选地，空气预热器的烟气进口和烟气出口位于空气预热器下部的，这对于烟气出口位于下部的加热炉尤其适用，有利于
简化空气预热器周围的烟气风道布置。
[0068]
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除