[发明专利]异步换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种烟气热能余热回收设备，特别是在工业锅炉或冶金加热炉及电站锅炉上广泛使用的异步换热器。

背景技术

传统的锅炉或冶金炉空气预热设备，均为管群式结构，最常使用的材料是金属管。其工作特点是烟气与空气分别位于金属管的两侧，烟气释放热量时必须穿过金属管壁才能传递给吸热介质空气，其明显缺点为：1、换热面积太小，体积大，重量大，耗用金属材料大，自身散热面积也大，金属耗用量较高，不节能；2、气体进出口温差大，热阻较高，排烟温度仍然偏高，换热效率低下；3、只能采用金属管，解决不了腐蚀问题，寿命短；4、排烟温度较高，通常达200度以上，烟气中水蒸气汽化潜热无法回收。

目前，各类换热器仅实现其基本功能，烟气热量没有获得充分吸收，存在燃料严重浪费现象，亟需创新和发展。

要想提高烟气空气换热器吸热效率，唯有通过在吸热侧减少吸热阻力，使被加热空气出口温度接近烟气供给温度。

采用异步换热器回收烟气余热，可大幅提高换热功效。

发明内容

最常见的烟气空气换热器为金属管群式，金属管内部通过需要加热的吸热介质，金属管外部流过高温烟气，由于烟气以对流方式单边冲刷金属管外壁，因此仅有半边管受到烟气加热，如要增加受热面，必须增加管排列数目，进而增加金属耗量，并且体积也会大幅增加，成本也会大幅增加，给运输、安装都带来困难，另外，最根本的问题是，冷热介质在物理空间有隔阂，并且难以逾越，金属管管壁也较厚，这种结构上形成传热阻力是无法消弭的，温差极大；近年来又发展了热管式换热器，它将烟气与空气在物理空间上隔开，并借助于装有该温度条件下具有相变特性的吸热介质(工质)来吸收和释放热量，它仅将吸收后的热量以较小的热阻传递给吸热介质，并没有在烟气与工质之间以及工质与水之间换热面积、换热热阻上有实质上突破，综合换热效率不超过50％，仍旧没有获得较高的换热效率，同时，在目前企业用能成本步步高升的态势下，企业自身也在不断自我挖潜节能空间，除了具有巨大传热势的高温烟气之外，面对大量的相对低温的排烟气体，金属管群式换热器和热管式换热器均无能为力。

当前正在广泛使用的锅炉换热器及冶金加热炉换热器都属于此种结构和工作方式，迫切需要创新与发展。

附图说明：

附图是本发明的结构视图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明作进一步详述：

参照附图所示：异步换热器，包括有：1高温烟气入口，2低温烟气出口，3高温空气出口，4低温空气入口，5中心换热体，6转动轴。

如图所示：本异步换热器采用旋转方式工作，该换热器被分隔成上下或左右两个区，并由此构成相互独立的烟气流道和空气流道。在转动轴6的驱动下，中心换热体5作旋转运动。需要回收的高温烟气由烟气入口1进入本异步换热器，并穿过中心换热体5的上半边或左半部，中心换热体5为多孔材料，当烟气到来时，烟气被强制细分并以对流方式向中心换热体5释放热量，烟气温度下降至某一温度后变成低温烟气从烟气出口2排出，此为烟气放热过程，这个过程烟气热量没有被空气直接吸收，而是先暂存起来。与此同时，需要加热的介质冷空气，从空气入口4以与烟气流动相反的方向进入本换热器，并立即进入中心换热体5的下半边或右半部，冷空气同样被强制细分进入各个微孔，由于此换热体左半边或上半部刚刚被烟气加热过，温度比较高，与冷空气存在温差，因而发生热交换，冷空气在穿过中心换热体5的过程中，充分吸收了中心换热体5中的缓存热量，形成高温空气从出口3流出，中心换热体5被冷却，温度下降，这样就完成了一次热交换过程。中心换热体5在驱动机构的带动下，不停转动，中心换热体5不停地被加热然后又被冷却，如此循环往复，烟气热量源源不断地通过这个中间热载体转移给低温空气，完成余热回收工作，由于烟气放热空气吸热的不同时，存在差拍现象，构成异步换热。

这样做的好处是：异步换热器以旋转方式工作，冷热介质以异步换热方式实现热交换，实现了热量传递过程的零热阻；

该设备以单通道方式安装在烟气管路中，烟气流道不发生方向性变化，易于防止炉膛压力波动；冷、热介质在同一侧进行热量交换，不需要太深的透热强度，更不需要热量穿越金属管壁，因此没有传热热阻，传热速度快，冷介质出口温度接近热烟气入口温度；中心换热体细孔直径可以尽量小，以期获得最佳换热效果；排烟温度可接近环境温度，可以将烟气中的水蒸气潜热回收回来，热能设备热效率达到极限；可采用陶瓷材料制作，解决了腐蚀问题，可回收烟尘含硫量较高的锅炉烟气余热。