对流换热装置和具有该对流换热装置的炉体

摘要

本发明公开了对流换热装置和具有该对流换热装置的炉体。该对流换热装置包括：换热管排和防磨板，所述换热管排包括多根换热管；至少一根所述换热管的迎风面上设有防磨板，所述防磨板沿所述换热管的长度方向可拆卸设置，所述防磨板的横截面为三角形或具有双曲线结构的类三角形形状，所述三角形的顶点或所述双曲线的交点位于所述防磨板远离所述换热管的一侧。该对流换热装置通过在换热管的迎风面上设置可拆卸的防磨板，并控制防磨板的横截面为三角形或具有双曲线结构的类三角形，可以有效避免高温烟气中的灰分等颗粒物在换热管上积灰、结渣以及进而导致的故障停炉过程，显著提高气化炉、锅炉、焚烧炉等的连续运行时间。

说明书

技术领域

本发明属于余热回收技术领域，具体而言，涉及对流换热装置和具有该对流换热装置的炉体。

背景技术

采用气化炉、热解炉或焚烧炉等炉体结构对生物质、垃圾、污泥及各种危废进行处理时，产生的烟气通常具有水分高、碱金属含量高、易结渣、积灰的特点。在对上述烟气的余热进行回收利用时，对流换热装置(如过热器、省煤气等)的对流受热面多采用管排布置，而由于上述烟气水分高、碱金属含量高、易结渣、积灰的特点，在换热管迎风面较为平缓的区域容易积灰结渣导致故障停炉，影响高气化炉(锅炉)、热解炉或焚烧炉等的正常高效运行。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出对流换热装置和具有该对流换热装置的炉体。该对流换热装置通过在换热管的迎风面上设置可拆卸的防磨板，并控制防磨板的横截面为三角形或具有双曲线结构的类三角形，可以有效避免高温烟气中的灰分等颗粒物在换热管上积灰、结渣以及进而导致的故障停炉过程，显著提高气化炉、锅炉、焚烧炉等的连续运行时间。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种对流换热装置。根据本发明的实施例，该对流换热装置包括：

换热管排，所述换热管排包括多根换热管；

防磨板，至少一根所述换热管的迎风面上设有防磨板，所述防磨板沿所述换热管的长度方向可拆卸设置，所述防磨板的横截面为三角形或具有双曲线结构的类三角形形状，所述三角形的顶点或所述双曲线的交点位于所述防磨板远离所述换热管的一侧。

根据本发明上述实施例的对流换热装置，发明人发现，换热管的曲率越大，越不容易积灰，即对流换热管的侧面不易积灰，其最容易积灰的位置位于换热管迎风面上较为平坦的区域，通过在换热管迎风面上设置防磨板，一方面可以利用防磨板的倾斜面或曲面来改变烟气中灰分的运动路径，使灰分沿防磨板的倾斜面或曲面掉落，避免烟气中的灰分与换热管迎风面直接接触进而避免灰分在换热管的迎风面积灰结渣，另一方面，还可以降低灰分对换热管产生的磨损。此外，当防磨板存在较为明显的结渣、积灰或故障时，还可以对防磨板进行更换。由此，采用该对流换热装置可以有效提高换热管排迎风面的抗结渣性能，大大减少积灰结渣导致的故障停炉概率，显著提高气化炉、锅炉、焚烧炉等的连续运行时间。

另外，根据本发明上述实施例的对流换热装置还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述防磨板悬支在所述换热管上。

在本发明的一些实施例中，所述三角形和所述类三角形形状均为轴对称图形，所述三角形或所述类三角形形状的对称轴与所述三角形的顶点或所述双曲线的交点到所述换热管中心轴的垂线重合。

在本发明的一些实施例中，所述防磨板靠近所述换热管一侧的宽度为所述换热管外径的0.2～0.5倍。

在本发明的一些实施例中，所述防磨板的高度为所述换热管外径的0.05～0.1倍。

在本发明的一些实施例中，所述防磨板靠近所述换热管的一侧与所述换热管之间的距离为所述换热管外径的0.3～0.6倍。

在本发明的一些实施例中，所述防磨板与所述换热管之间的距离可调。

在本发明的一些实施例中，所述换热管的顶部设有支架，所述支架上设有至少一个第一连接孔，所述防磨板底部设有连杆，所述连杆上设有至少一个与所述第一连接孔匹配连接的第二连接孔，所述换热管和所述防磨板通过所述支架和所述连杆固定。

在本发明的一些实施例中，所述换热管排包括多排顺列平行布置的换热管，所述换热管排最靠近高温烟气进口一侧的整排换热管中，每根所述换热管的迎风面上均设有防磨板；或者，所述换热管排包括多排交错平行布置的换热管，所述换热管排最靠近高温烟气进口一侧的至少两排相互交错的换热管中，每根所述换热管的迎风面上均设有防磨板。

根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种炉体。根据本发明的实施例，该炉体包括前面所述的对流换热装置。该炉体具有前面所述的对流换热装置所具有的全部特征及效果，此处不再赘述。总的来说，该炉体可以有效解决对流换热装置换热管排迎风面易结渣积灰以及进而导致的故障停炉问题，能显著提高炉体的连续运行时间，提高生产效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的对流换热装置的结构示意图。

图2是根据本发明一个实施例的防磨板横截面的结构示意图。

图3是根据本发明再一个实施例的防磨板横截面的结构示意图。

图4是根据本发明一个实施例的防磨板斜面与换热管相对位置的结构示意图。

图5是根据本发明一个实施例的防磨板尺寸与换热管迎风面平坦区域的示意图。

图6是根据本发明一个实施例的对流换热装置中单根换热管及防磨板的一个侧视图。

图7是根据本发明一个实施例的对流换热装置中单根换热管及防磨板的一个俯视图。

图8是根据本发明一个实施例的对流换热装置中换热管排顺列平行排布的结构示意图。

图9是根据本发明一个实施例的对流换热装置中换热管排交错平行排布的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“顶”、“底”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种对流换热装置。根据本发明的实施例，参考图1～7理解，该对流换热装置包括：换热管排10和防磨板20。其中，换热管排10包括多根换热管11；至少一根换热管11的迎风面上设有防磨板20，防磨板20沿换热管11的长度方向可拆卸设置(参考图6或图7理解)，防磨板20的横截面(该横截面垂直于防磨板的长度方向)为三角形(如图2所示)或具有双曲线结构的类三角形形状(如图3所示)，三角形的顶点(如图2中a

下面参考图1～7对本发明上述实施例的对流换热装置进行详细描述。

根据本发明的实施例，参考图1或图4所示，防磨板20可以悬支在换热管11上，当防磨板底部与换热管直接接触固定时，虽然也能解决换热管排迎风面灰分结渣积灰的问题，但会影响换热管与高温烟气的有效接触面积，影响换热效率及效果，通过将防磨板悬支在换热管上，一方面可以在保证换热效率及换热效果的前提下使换热管迎风面具有抗结渣和积灰的性能，另一方面，在防磨板的倾斜面或曲面固定的前提下，通过控制防磨板具有一定的悬支高度，还能进一步降低高温烟气中灰分与换热管的接触概率，降低对换热管的磨损。

根据本发明的实施例，参考图2～4理解，防磨板20的横截面(该横截面垂直于防磨板的长度方向)呈现的三角形或类三角形形状均为轴对称图形，三角形或类三角形形状的对称轴与三角形的顶点或双曲线的交点到换热管11中心轴的垂线重合。由此，不仅可以解决换热管迎风面灰分易结渣积灰的问题，还可以使位于防磨板两侧的换热管部分能够达到相同的抗灰分结渣积灰的性能及防磨效果，同时还有利于提高耐磨板在使用过程中的受力均匀性。

根据本发明的实施例，参考图5理解，防磨板20靠近换热管11一侧的宽度W可以为换热管11外径的0.2～0.5倍，例如可以为换热管11外径的0.25倍、0.3倍、0.35倍、0.4倍或0.45倍等，其中，若防磨板20靠近换热管11一侧的宽度过小，难以完全解决换热管迎风面上较为平坦的区域灰分易结渣积灰的问题，而若该宽度过大，不仅会增加原料成本和防磨板固定难度，还可能影响换热管与高温烟气的有效对流接触面积，影响换热效果，本发明中通过控制防磨板靠近换热管一侧的宽度为上述范围，更有利于在避免换热管迎风面上灰分结渣积灰的基础上保证换热效果，降低防磨板的原料成本及固定难度。

根据本发明的实施例，参考图5理解，当防磨板20靠近换热管11一侧的宽度W可以为换热管11外径的0.2～0.5倍时，防磨板20的高度H可以为换热管11外径的0.05～0.1倍，例如防磨板20的高度H可以为换热管11外径的0.06倍、0.07倍、0.08倍或0.09倍等，通过控制防磨板的高度为上述范围，可以控制防磨板的倾斜面(如图2中的a

根据本发明的实施例，参考图4理解，可以使防磨板的倾斜面a

根据本发明的实施例，参考图6理解，防磨板20与换热管11之间的距离可调。针对同一防磨板，当换热管的外径、相邻两个换热管之间的间距等发生变化时，防磨板20与换热管11之间的最佳距离也会发生变化，通过控制防磨板与换热管之间的距离可调，更有利于根据实际情况调节防磨板与换热管之间的间距，进而达到更佳的抗结渣积灰效果及防磨效果。

根据本发明的实施例，可以理解的是，防磨板20与换热管11之间的连接方式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，只要能实现二者的可拆卸相连即可，优选二者之间间距可调。例如，参考图6理解，换热管11的顶部可以设有支架30，支架30上可以设有至少一个第一连接孔31，防磨板20底部可以设有连杆40，连杆40上可以设有至少一个与第一连接孔31匹配连接的第二连接孔41，换热管11和防磨板20可以通过支架30和连杆40固定，例如可以通过螺栓固定、卡接固定或插销固定等，由此既可以实现防磨板与换热管的可拆卸相连，还有利于控制二者之间的间距。

根据本发明的实施例，参考图8理解，换热管排10可以包括多排顺列平行布置的换热管11，换热管排10最靠近高温烟气进口一侧的整排换热管11中，每根换热管11的迎风面上均可以设有防磨板20；或者，参考图9理解，换热管排10可以包括多排交错平行布置的换热管11，换热管排10最靠近高温烟气进口一侧的至少两排相互交错的换热管11中，每根换热管11的迎风面上均设有防磨板20，由此可以进一步避免出现烟气中灰分在换热管迎风面上结渣积灰的问题。

根据本发明的实施例，该对流换热装置的对流受热面可以采用箱式结构、管排顺列，具体可以用于生物质气化炉、垃圾(污泥)焚烧炉及工艺废料、危废的焚烧炉产生的烟气对流换热等过程，由此可以有效提高受热面的抗结渣性能，大大减少积灰结渣导致的故障停炉，显著提高气化炉、锅炉、焚烧炉的连续运行时间。根据本发明的一个具体示例，该对流换热装置可以为过热器、省煤器等。

根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种炉体。根据本发明的实施例，该炉体包括前面的对流换热装置。该炉体具有前面所述的对流换热装置所具有的全部特征及效果，此处不再赘述。总的来说，该炉体可以有效解决对流换热装置换热管排迎风面易结渣积灰以及进而导致的故障停炉问题，能显著提高炉体的连续运行时间，提高生产效率。可以理解的是，该炉体既可以全部采用前面所述的对流换热装置作为烟气余热回收单元，也可以将前面所述的对流换热装置与其它余热回收装置联用作为烟气余热回收单元；另外，该炉体的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，例如可以为用于生物质、垃圾、污泥及各种危废的气化炉、热解炉或焚烧炉等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。