一种用于烘烤烟叶的高效换热器.pdf

本发明涉及一种烟叶烘烤用的高效翅片式换热器，属于烟叶烤制设施技术领域。该装置包括炉体、翅片管、联箱和烟囱，炉体采取一次性加煤和单侧点火方式，翅片管与联箱连接，架设到炉体的正上方。联箱的中部设置有防止烟气流窜的隔板。换热器的清灰口分别设置在联箱的侧面和底面，清灰门采用旋钮密封连接。该装置具有高换热效率、质量轻、换热面积大、清灰和维修操作方便以及烘烤省时省工的特点，能有效提高烟叶烤房的热效率，实现节能降耗。

1、  一种用于烘烤烟叶的高效换热器，其特征在于：采用翅片管作为换热元件，第一、第二联箱(2、2’)之间通过翅片管(3)连接，第一联箱(2)内设有隔板(5)，第一联箱(2)、翅片管(3)和第二联箱(2’)之间形成烟气通道，该烟气通道的入口处与炉体(1)的出口相连，该烟气通道的出口处与烟囱(4)相连。

2、  根据权利要求1所述的高效换热器，其特征在于：炉体(1)的炉膛底面为斜坡。

3、  根据权利要求1所述的高效换热器，其特征在于：第一、第二联箱(2、2’)上的清灰口的边缘均带有凹槽，该凹槽内带有耐高温垫圈；清灰门的边缘设有与该凹槽相匹配的凸起(7)，清灰门上还设置有用于密封连接的旋钮(6)。

4、  根据权利要求1、2或3所述的高效换热器，其特征在于：第二联箱(2’)内的上部也设有隔板，第一联箱(2)、翅片管(3)和第二联箱(2’)之间形成“S”形烟气通道。

5、  根据权利要求4所述的高效换热器，其特征在于：第一联箱(2)的上部还设置有隔板(5)，第一联箱(2)、翅片管(3)和第二联箱(2’)之间形成多弯道烟气通道。

一种用于烘烤烟叶的高效换热器
技术领域
本发明属于烟叶烤制设施技术领域，涉及一种用于烘烤烟叶的高效换热器。
背景技术
在烟叶烤制干燥过程中，空气作为工作介质，既是热的载体，又是湿的载体，可以把它看作烟叶的干燥剂。空气与烟叶之间，以及叶组织内部发生热交换和质(水分)交换，热交换是热量由空气传递给烟叶，质交换是将水分由烟叶传递给空气。烤房是烟叶烘烤重要的基础设备，先进的烘烤工艺只有通过性能良好的烤房才能产生其应有的效果。目前，我国已推广的烤房主要分为普通烤房和密集烤房，其中密集型烤房是推广的重点。密集型烤房的结构主要包括装烟室和加热室，换热器和风机布置在烤房的加热室，而烟架和排湿装置布置在装烟室。进入加热室的空气通过换热器对其加热后，在循环风机的作用下进入装烟室内对烟叶进行烘烤。
换热器是烟叶烤房的主体设备之一，它的性能直接影响着烟叶烘烤的质量和单位能耗。随着烟农对烟叶烤房换热器质量要求的不断提高，国家烟草专卖局对烟叶烤房换热器的钢材选择、厚度、散热面积以及炉体结构等都做了严格的要求。目前的换热器存在的问题主要在以下几个方面：(1)换热器热效率不高，致使烟农烘烤用煤量大，烘烤成本高、收益减少，到目前为止还没有任何一家烟叶烘烤设备供应厂家设计或使用高效换热器。(2)大多数换热器由于需要达到烟叶烘烤工艺对散热面积和材料厚度的要求，换热器整体比较笨重，不利于安装和维护，在机械化程度不发达的边远山区矛盾尤其突出；(3)换热器清灰困难，灰粒黏附在换热管内壁后，严重影响金属的热传导过程，导致换热器换热效率急剧下降。而由于采购成本有限，目前烟叶烘烤使用的换热器无法安装自动清灰装置，清灰过程主要通过打开采用螺栓连接的清灰门后人工清灰，经过几个烘烤周期后，螺栓由于高温作用变形，给换热器的清理和维护造成了极大的困难，进而影响换热器传热性能。(4)大多数换热器的主要散热区域位置比较分散，不利于在风机强制对流的条件下强化换热；(5)采用传统的煤车加煤方式，劳动强度大，费工费时。
换热器作为一种通用换热设备，其换热性能的提高将带来很大的社会与经济效益。节能降耗是当今世界能源经济的主题，烟叶烤房换热器的开发和设计应当符合节能降耗的思想。提高烟叶烤房的热效率已成为换热器设计的迫切要求。翅片管是一种高效的换热管件，其发展始于1950年的美国石化行业，近年来我国石化和电力行业中的空气冷却器大都采用翅片管做换热原件，迄今尚无任何一家烟叶烘烤设备供应厂家设计或使用高效换热器，将翅片管运用到烟叶烘烤换热器中，必将能提高烟叶烤房的热效率，实现烟叶烘烤的节能降耗。在石化和电力行业，由于是水和空气两种干净的介质相互传热，只有物理过程，因此翅片管换热器的设计较为简单。与此不同，当翅片管换热器用于烟叶烘烤过程时，由于烟叶烘烤过程不只是简单地将烟叶中的水分蒸干，其中烟叶会发生复杂的生理生化作用，针对整个烘烤过程同时含有化学过程和物理过程的特点，换热器的设计必须按照烘烤工艺要求进行，因此烟叶烘烤用换热器的设计更为复杂，同时由于烟气中含有大量的灰尘，也给换热器的设计、清灰等带来了难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于烘烤烟叶的高效换热器，该换热器可以有效增大换热器的换热面积、减少换热器制造的钢材用量、提高换热器的换热效率，同时清灰过程简单、易操作。
本发明提供的用于烘烤烟叶的高效换热器，其特征在于：采用翅片管作为换热元件，第一、第二联箱之间通过翅片管连接，第一联箱内设有隔板，第一联箱、翅片管和第二联箱之间形成烟气通道，该烟气通道的入口处与炉体的出口相连，该烟气通道的出口处与烟囱相连。
为尽量克服现有烤房换热器存在的换热效率不高，质量较大、结构笨重、安装维护不便，清灰困难，散热区域分散，煤车加煤费工费时，螺栓连接容易变形失效等问题，本发明提供了一种烟叶烘烤用的高效翅片式换热器。具体而言，本发明具有以下特点：
(1)换热器采用体积小、传热面积大、效率高的翅片管散热。翅片管采用顺排或叉排的管列组合方式排列。从炉膛出来的烟气通过管道或联箱进入翅片管内部，并将热量传导给管外翅片。在风机强制对流的作用下，空气与受烟气加热的翅片管进行强化换热。以长1m、外径133mm、厚3mm的散热钢管为例，采用光管时，其外表换热面积为0.42m²，重量为9.8kg；采用翅高20mm、翅厚1.2mm、翅间距5mm的翅片管时，其外表换热面积为4.14m²，约为光管散热面积的10倍，而重量仅26.3kg，约为光管重量的3倍。
(2)换热器的炉体采用一次性加煤和单侧点火方式。将炉膛底部建造为具有一定坡度的斜坡，蜂窝煤采取倾倒的方式沿着斜坡方向整齐堆放。开始烘烤时，首先从斜坡最低处点火，随着烘烤的进行，蜂窝煤将沿着斜坡方向由低往高处燃烧。根据装烟量的大小可以确定一次性装煤的个数，实现装一坑煤、烤一炕烟的目的。蜂窝煤的燃烧情况可以通过鼓风机对其进行自动或手动控制。烘烤劳动强度明显降低，省工省时。
(3)换热器采用旋钮式密封。换热器管道是换热器的主要换热部件，管内灰的沉积将严重影响高温烟气与换热管的换热，进而使整个换热器的换热能力大大降低。在换热器清灰或维修的位置，采用旋钮连接密封，清灰或维修时，只需要将旋钮旋开，对换热器管道和箱体进行吹扫，方便快捷。换热器管道和箱体的便捷清灰方式，可以大大提高换热器的整体换热能力。
(4)换热器内设置有隔板，实现烟气在翅片管内的多回路流动。通过增加烟气在翅片管内的停留时间，使烟气与翅片管进行更充分的换热，提高换热器的整体换热能力，同时减低烤房的排烟温度，使烤房的热效率得以提高。
附图说明
图1为本发明高效换热器的一种具体实施方式的结构示意图。
图2为图1所采用的旋钮式密封示意图。
图3为本发明使用的翅片管的外形图。
图4为第一、第二联箱的第二种具体实施方式的结构示意图。
图5为第一、第二联箱的第三种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，烟叶烤房用的换热器包括炉体1，第一、第二联箱2、2’，翅片管3和烟囱4。
炉体1的炉膛底面为斜坡，采取一次性加煤和单侧点火方式。蜂窝煤沿着坡度增加的方向可以由炉底低侧A向高侧B装填，蜂窝煤装填量根据装烟量做适当调整，使其能实现装一坑煤烘干一炕烟。准备烘烤时，对炉底A侧的蜂窝煤点火。第一联箱2内装有用于阻隔烟气的隔板5。第一联箱2的下部通过烟气管道与炉体1的顶部连通；第一联箱2的顶部与烟囱4连通。在第一联箱2的左侧和第二联箱2’的底部分别设置有换热器的清灰口。第一、第二联箱2、2’之间通过翅片管3连通。第一联箱2、翅片管3和第二联箱2’之间形成烟气通道。
如图2所示，清灰口的边缘为凹槽，凹槽内带有耐高温垫圈。清灰门的边缘为与凹槽相匹配的凸起7，清灰门采用活动的旋钮6进行密封。扭紧旋钮6时，清灰门的凸起7与凹槽紧紧相扣，避免换热器内的烟气流出。需要清灰时，直接将两清灰门的旋钮扭开，对翅片管内沉积的烟灰进行吹扫，操作方便快捷。参考图1，炉膛出来的烟气首先经烟气管道进入第一联箱2下部，与第一联箱2下部连通的翅片管进入第二联箱2’的下部，再从其上部通过翅片管3进入第一联箱2上部，最后通过烟囱管道4排放到大气中。通过对烟气在管道中流动阻力和换热性能的优化，可在排烟通畅的同时实现烟气热量利用率的最大化。
本发明采用的换热器翅片管结构如图3所示，翅片管的翅高、翅厚、间距可通过传热学优化获得。对比相同长度的换热器光管，翅片管具有更大的散热面积，烘烤烟叶时，在风机的作用下，翅片管可以更有效地将烟气的热量传递给换热室内的空气。同时，采用翅片管后，相比于传统的光管换热器，翅片管换热器所使用的换热管数或尺寸都可以相应减少，一方面减少了换热器的整体质量，方便安装维修，另一方面可以使换热器的换热区域更集中，在风机鼓风作用下，热空气流动阻力减小，翅片管与换热室内热空气之间的强制对流换热作用更强。
上述结构中，第二联箱2’的上部也可以设置隔板，构成“S”形的烟气通道，其结构如图4。在图4的基础上，还可以在第一联箱2内设置二块隔板，形成多弯道的烟气通道，其结构如图5所示。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。