可变负荷蓄热式装置技术领域
本发明涉及余热回收技术领域，尤其是涉及可变负荷蓄热式装置。
背景技术
相关技术中，在各种工业炉以及锅炉设备中，热损失的很大部分是排烟的热量损
失，在传统的锅炉设备中，烟气余热回收多采用空气预热器等管式结构，由于此种结构受到
材质的限制不能将空气预热到很高温度，所以烟气余热利用率较低。蓄热腔室烟气余热回
收技术便很好的解决了上述问题，由于蓄热体采用陶瓷材料，高温陶瓷蓄热体可耐受1500
℃以上的高温，且陶瓷蓄热体具有很强的储热能力，所以采用蓄热式烟气余热回收技术既
可以把空气预热到1000℃以上的高温，又可以充分的回收烟气余热，是一种很好的余热回
收技术。
目前蓄热式余热回收技术，其蓄热室多为单一的直通蓄热室，其蓄热体的体积多
是按照额定负荷来设计，这样在低负荷时，蓄热体的体积相对就会太大，致使空气不能被预
热到较高温度，燃烧便不稳定。因此传统的按照额定负荷设计的直通蓄热室其负荷适应能
力太差，这是一个亟待解决的问题。
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
一个目的在于提出可变负荷蓄热式装置，该可变负荷蓄热式装置可以根据外界负荷变动灵
活的调节蓄热腔室的使用面积，从而实现在各种负荷下均达到较高的空气预热温度，使得
低热值煤气在低负荷工况下燃烧更加稳定。
根据本发明的一个方面，本发明提出了可变负荷蓄热式装置，包括：
壳体，所述壳体内具有蓄热腔室，所述壳体的上部具有烟气进口，下部具有烟气出
口；
十字形隔板墙，所述十字形隔板墙设置在所述蓄热腔室内且位于所述烟气进口和
烟气出口之间，所述十字形隔板墙将所述蓄热腔室周向上分隔成四个子蓄热腔室；
陶瓷蜂窝蓄热体，所述陶瓷蜂窝蓄热体包括四个且分别设置在四个所述子蓄热腔
室内；
支撑墙，所述支撑墙设置在所述蓄热腔室内的下部且，以支撑所述十字形隔板墙
和所述陶瓷蜂窝蓄热体；
负荷调节板，所述负荷调节板包括四个且分别设置在四个所述子蓄热腔室的顶
部，每个所述负荷调节板相对一个蓄热腔室可调，以改变所述蓄热腔室的开度。
通过采用上述实施例的可变负荷蓄热式装置，高温烟气由烟气进口12进入蓄热腔
室11内，通过预先测定高温烟气负荷，决定开启子蓄热腔室的个数，并通过打开负荷调节板
50开启对应的子蓄热腔室，接着高温烟气经过开启的负荷调节板50流经对应的子蓄热腔
室，位于该子蓄热腔室内的陶瓷蜂窝蓄热体进行蓄热，最后烟气穿过支撑墙，由烟气出口排
出。
通过采用上述实施例的可变负荷蓄热式装置，当外界负荷比较低时(即高温烟气
温度低或者高温烟气气体量少)，可以选择关闭四个子蓄热腔室中的一个或者两个。由此在
外界负荷比较低时，通过降低陶瓷蜂窝体的体积，可以使得陶瓷蜂窝体蓄热到更高温度，进
而满足后续燃料气的预热温度要求，提高工业炉内燃烧稳定性。
因此，利用本发明上述实施例的可变负荷蓄热式装置，可根据外界负荷变动灵活
的调节蓄热腔室的使用面积，从而实现在各种负荷下均达到较高的空气预热温度，且使得
低热值煤气在低负荷工况下燃烧更加稳定。
另外，根据本发明上述实施例的可变负荷蓄热式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，所述烟气进口和所述烟气出口设置在所述壳体的相对
的两个侧壁上，且所述烟气进口位于侧壁的上部右侧，所述烟气出口位于侧壁的下部左侧。
在本发明的一些实施例中，所述十字形隔板墙将所述蓄热腔室周向上分隔成四个
体积相同的子蓄热腔室。
在本发明的一些实施例中，所述十字形隔板墙由耐高温隔热板组成。
在本发明的一些实施例中，所述陶瓷蜂窝蓄热体的截面为四边形、六边形或者圆
形，优选六边形。
在本发明的一些实施例中，所述支撑墙的底端与所述烟气出口的顶壁平齐。
在本发明的一些实施例中，所述支撑墙为包括平行间隔开布置的多个墙体，相邻
所述墙体之间形成气体通道。
在本发明的一些实施例中，所述多个墙体等间距离布置，所述间距为0.3m。
在本发明的一些实施例中，所述负荷调节板为耐高温不锈钢板。
在本发明的一些实施例中，所述壳体由地基、侧墙、炉顶组成，所述侧墙包括耐火
砖层和形成在所述耐火砖成外侧的浇注料层，所述炉顶包括耐火炉顶砖和形成在所述火炉
顶砖外侧的轻质浇注料层。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的可变负荷蓄热式装置的主视图。
图2是根据本发明一个实施例的可变负荷蓄热式装置的俯视图。
图3是根据本发明一个实施例的可变负荷蓄热式装置的俯视图。
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。
根据本发明的一个方面，本发明提出了可变负荷蓄热式装置。下面参考附图详细
描述本发明具体实施例的可变负荷蓄热式装置。
如图1所示，本发明具体实施例的可变负荷蓄热式装置包括：壳体10、十字形隔板
墙20、陶瓷蜂窝蓄热体30、支撑墙40和负荷调节板50，其中，
所述壳体10内具有蓄热腔室11，所述壳体10的上部具有烟气进口12，下部具有烟
气出口13；
十字形隔板墙20设置在所述蓄热腔室11内且位于所述烟气进口12和烟气出口13
之间，所述十字形隔板墙20将所述蓄热腔室11周向上分隔成四个子蓄热腔室；
陶瓷蜂窝蓄热体30包括四个且分别设置在四个所述子蓄热腔室内；
支撑墙40设置在所述蓄热腔室11内的下部以支撑所述十字形隔板墙20和所述陶
瓷蜂窝蓄热体30；
负荷调节板50包括四个且分别设置在四个所述子蓄热腔室的顶部，每个所述负荷
调节板50相对一个子蓄热腔室可调以改变所述子蓄热腔室的开度。
通过采用上述实施例的可变负荷蓄热式装置，高温烟气由烟气进口12进入蓄热腔
室11内，通过预先测定高温烟气负荷，决定开启子蓄热腔室的个数，并通过打开负荷调节板
50开启对应的子蓄热腔室，接着高温烟气经过开启的负荷调节板50流经对应的子蓄热腔
室，位于该子蓄热腔室内的陶瓷蜂窝蓄热体进行蓄热，最后烟气穿过支撑墙，由烟气出口排
出。
通过采用上述实施例的可变负荷蓄热式装置，当外界负荷比较低时(即高温烟气
温度低或者高温烟气气体量少)，可以选择关闭四个子蓄热腔室中的一个或者两个。由此在
外界负荷比较低时，通过降低陶瓷蜂窝体的体积，可以使得陶瓷蜂窝体蓄热到更高温度，进
而满足后续燃料气的预热温度要求，提高工业炉内燃烧稳定性。
因此，利用本发明上述实施例的可变负荷蓄热式装置，可根据外界负荷变动灵活
的调节蓄热腔室的使用面积，从而实现在各种负荷下均达到较高的空气预热温度，且使得
低热值煤气在低负荷工况下燃烧更加稳定。
下面详细描述本发明具体实施例的可变负荷蓄热式装置。
根据本发明的具体实施例，所述烟气进口和所述烟气出口设置在所述壳体的相对
的两个侧壁上，且所述烟气进口位于侧壁的上部右侧，所述烟气出口位于侧壁的下部左侧。
由此，采用上述布置方式可以将烟气进口与烟气出口间距最远，进而可以是烟气在蓄热腔
室内的流通路径最长，从而最大限度地提高高温烟气的蓄热和燃料气的加热。
根据本发明的具体实施例，十字形隔板墙20设置在所述蓄热腔室11内且位于所述
烟气进口12和烟气出口13之间，所述十字形隔板墙20将所述蓄热腔室11周向上分隔成四个
子蓄热腔室。由此可以根据高温烟气负荷可以增加子蓄热腔室的工作个数。
优选地，十字形隔板墙可以将蓄热腔室周向上分隔成四个体积相同的子蓄热腔
室。具体地，可以使得十字形隔板墙20的中心轴线与蓄热腔室的纵向中心轴线重合，进而可
以将将蓄热腔室周向上分隔成四个体积相同的子蓄热腔室。通过将蓄热腔室周向上分隔成
四个体积相同的子蓄热腔室，可以更加方便计算负荷与蓄热腔室的工作个数的关系，从而
提高工作效率。
根据本发明的具体实施例，十字形隔板墙由耐高温隔热板组成。由此，十字隔板墙
采用耐高温隔热板，既能耐受高温又具有很好的隔热效果，减小各子蓄热腔室之间的传热。
根据本发明的具体实施例，所述陶瓷蜂窝蓄热体的截面为四边形、六边形或者圆
形，优选六边形。由此可以进一步提高蓄热效率。
根据本发明的具体实施例，所述支撑墙的底端与所述烟气出口的顶壁平齐。由此
可以使得烟气或者燃料更加方便地进出，提高工作效率。若支撑墙的底端直接与腔室的底
壁相连，必然会阻碍气体的流通。
根据本发明的具体实施例，支撑墙为包括平行间隔开布置的多个墙体，相邻所述
墙体之间形成气体通道。由此可以达到支撑十字形隔板墙和陶瓷蜂窝蓄热体的同时，能够
保持气体能够顺畅通过。
根据本发明的具体实施例，多个墙体等间距离布置，间距为0.3m。该间距是发明人
通过十字形隔板墙和陶瓷蜂窝蓄热体质量以及气体流通速率得出的。同时将墙体设置间距
为0.3m可以在满足支撑作用的同时，可以进一步提高气流流速以及可变负荷蓄热式装置的
内部稳定性。
根据本发明的具体实施例，负荷调节板为耐高温不锈钢板。具体地，具体可承受
1300℃以内的高温。由此可以完全满足各类工业炉的使用，提高适用范围。
根据本发明的具体实施例，所述壳体10由地基14、侧墙15、炉顶16组成。其中，地基
14是整个可变负荷蓄热式装置的基础，用于支撑整个可变负荷蓄热式装置；所述侧墙15包
括耐火砖层151和形成在所述耐火砖成外侧的浇注料层152，所述炉顶16包括耐火炉顶砖
161和形成在所述火炉顶砖外侧的轻质浇注料层162。由此可以侧壁与炉顶均采用耐火材料
和浇注料形成，由此可以达到更好的保温效果，降低蓄热损失。
根据本发明的具体施例，侧墙15的最外侧可以安装钢板，且钢板外刷有低辐射油
漆材料，由此达到既散热少又美观的要求。
根据本发明实施例可变负荷蓄热式装置可以配合燃烧器、工业炉或锅炉使用，烟
气为燃烧后产生烟气，被加热空气为燃烧所需的助燃空气。
根据本发明实施例可变负荷蓄热式装置通过下面步骤实现烟气与空气的换热过
程：
第一：烟气与蓄热流程：高温烟气自烟气进口进入蓄热腔室，然后流过陶瓷蜂窝蓄
热体，陶瓷蜂窝蓄热体被加热，烟气放热且温度烟流动方向逐渐降低，直至到达陶瓷蜂窝蓄
热体最底端，然后自烟气出口流出。具体可以根据高温烟气的量以及温度控制四个负荷调
节板的开关，例如可以打开两个，关闭两个。
第二，空气与放热流程：等蓄热体被加热到一定温度之后，空气自烟气出口(空气
进口)进入蓄热腔室，然后流过已经经过高温烟气蓄热后的陶瓷蜂窝蓄热体，陶瓷蜂窝蓄热
体被冷却，空气吸热且温度随空气流动方向逐渐升高，直至到达陶瓷蜂窝蓄热体最顶端，然
后被预热的高温空气自烟气入口(空气出口)流出。
由此，本发明实施的可变负荷蓄热式装置的具有4个子蓄热腔室，且每个子蓄热腔
室顶部均安装有负荷调节板，根据负荷不同，调节各盖板的开度，从而使得空气在各个负荷
下均被预热到较高温度，使得燃烧更稳定。
根据本发明的实施例，当可变负荷蓄热式装置与燃气锅炉一起配合使用时，具体
实施例如下：
当锅炉负荷为0％-25％额定负荷时，只全开一块负荷调节板，而其他三块负荷调
节板均关闭，此种工况下，烟气/空气只流经一个子蓄热体(1/4整体蓄热腔室)，与原流经整
个蓄热腔室相比，烟气/空气流速更快，这样与陶瓷蜂窝体的换热更快，且蜂窝体被加热到
更高的温度，空气预热温度更高。
当锅炉负荷为25％-50％额定负荷时，全开两块负荷调节板，另两块负荷调节板关
闭，此种工况下，烟气/空气流经两个个子蓄热体(1/2整体蓄热腔室)，与原流经整个蓄热腔
室相比，烟气/空气流速更快，这样与陶瓷蜂窝体的换热更快，且蜂窝体被加热到更高的温
度，空气预热温度更高。
当锅炉负荷为50％-75％额定负荷时，全开三块负荷调节板，另一块负荷调节板关
闭，此种工况下，烟气/空气流经两个个子蓄热体(3/4整体蓄热腔室)，与原流经整个蓄热腔
室相比，烟气/空气流速更快，这样与陶瓷蜂窝体的换热更快，且蜂窝体被加热到更高的温
度，空气预热温度更高。
当锅炉负荷为75％-100％额定负荷时，全开四块负荷调节板，另一块负荷调节板
关闭，此种工况下，烟气/空气流经四个子蓄热体，与原流经整个蓄热腔室的设计工况相同。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、
“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，
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，术语“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。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。