可控风温陶土金属预热器 技术领域：
本发明属于热能动力工程中热交换技术领域，它涉及一种可控风温陶土金属预热器。
背景技术：
国内建材行业尤其是大型木材加工企业，同时需要导热油、蒸汽与热风用于生产工艺，分别使用单体的热油载体锅炉生产导热油、蒸汽锅炉生产蒸汽与热风炉生产热风，这就造成了能源利用率低，且使用分散，难以比例调节热负荷分配，设备占地面积大，维护管理费用增加，生产过程中产生的碎木、粉屑等得不到有效利用并对环境造成一定程度污染，企业的生产成本不易降低。因而，开发设计了一种热油、蒸汽及热风三者合一的节能环保型热油蒸汽热风一体化炉，该一体化炉它以煤作为主要燃料，碎木、粉屑等作为辅助燃料，采用链条炉排，它在燃烧过程中产生的主要问题是流出的高温烟尘对金属受热面形成结灰、磨损及有一定的燃烧不完善程度，这对炉子的运行会产生不利的影响。因此，考虑在组合式的热风热油载体锅炉与热油蒸汽锅炉之间设置一个空气预热器，起到改善燃烧与减少金属受热面结灰磨损等目的。对该预热器的基本要求是：空气温度控制在较低的150～200℃之间，有良好的密封性和一定的清灰功能，且能长期工作在1200℃左右的高温烟气区域。
当今在工业生产中经常使用的空气预热器主要有金属空气预热器与陶土空气预热器两类。陶土空气预热器导热性差，但能长期在高温烟气环境中使用，若要把空气预热到高的温度，需要增大其热交换面积，使结构笨重，密封性差，易漏风而影响炉子系统的工作性能；金属空气预热器导热性与密封性好，但只能在中低温烟气中使用。这两类预热器有各自地优缺点和使用条件，但都不适合于节能环保型热油蒸汽热风一体化炉的使用条件，而同时具备陶土与金属空气预热器各自优点的空气预热器产品尚未查知，因此，发明一种能匹配的新型空气预热器是该一体化炉开发成功的关键要素之一。
发明内容：
为了能满足节能环保型热油蒸汽热风一体化炉中所设置的空气预热器技术要求，本发明构思了一种可控风温陶土金属预热器，它是将所设计的陶土预热装置与金属预热管排阵列及金属壳体有机结合成一整体，使其具备了陶土预热器耐高温、耐烟气冲刷、导热性低与金属空气预热器密封性导热性好的特点，并借助于金属壳体中的调节风门来调节流入预热器空气的流量比例来控制预热温度，正好能满足该炉子系统对空气预热器的要求。
本发明解决技术问题的技术方案如下：
一种可控风温陶土金属预热器，其特征是它包括由上方与上侧耐火预制板13，下方与带清灰孔的下侧耐火预制板15相连的耐火管砖11；与上侧耐火预制板13相连的上侧耐火纤维板12；上与上侧耐火纤维板12相连，下与耐火管砖11相连，又与两侧带孔耐火纤维板14相连的上侧耐火预制板13；上与上侧耐火预制板13相连，下与带清灰孔的下侧耐火预制板15相连，左右两侧与耐火管砖11相连的带孔耐火纤维板14；上与耐火管砖11相连，下与带清灰孔的下侧耐火纤维板16相连，又与两侧带孔耐火纤维板14相连的带清灰孔的下侧耐火预制板15；上与带清灰孔的下侧耐火预制板15相连的带清灰孔的下侧耐火纤维板16共同组成的陶土预热装置1和既穿入排列成阵列的各耐火管砖11内孔中，两侧又与带孔金属钢板34相连的金属预热管2及由左侧下端与左风箱32及带孔金属钢板34相连，右侧与右风箱33上边缘相连的上风箱31；上端与上风箱31左端相连，下端与带清灰孔的金属耐热底板35相连，右侧与带孔金属钢板34相连的左风箱32；上端与上风箱31相连，内侧与右侧带孔金属钢板34相连，下端与带清灰孔的金属耐热底板35相连的右风箱33；左侧上端与上风箱31相连，两内侧均与金属预热管2两端相连，两外侧分别与左风箱32和右风箱33相连，下端均与带清灰孔的金属耐热底板35相连的两侧带孔金属钢板34；左侧与左风箱32及左侧带孔金属钢板34相连，右侧与右风箱33及右侧带孔金属钢板34相连的带清灰孔的金属耐热底板35；表面与带清灰孔的金属耐热底板35相连的左右支撑件36共同组成的金属壳体3，其穿有金属预热管2的陶土预热装置1被设置在金属壳体3中。
所述的陶土预热装置1的耐火管砖11分工字型耐火管砖11a与T字型耐火管砖11b两种，耐火管砖11排列成长方形阵列，耐火管砖11的排列数目其左右纵列为11根，上下横列为12根，前后横列为11根；所述的金属预热管2也呈长方体阵列。
所述的金属壳体3的上风箱31上设有热空气出风口311、上隔板312、调节风门313、侧隔板314、调节空气风口315、预热空气风口316；其左风箱32上设有冷空气进风口321和隔板322。
与现有技术相比本发明的优点是：
有效地改善燃烧条件，能减少不完全燃烧程度，提高炉子的热效率，控制进入热油蒸汽锅炉高温烟气的温度，减少其金属受热面结灰和颗粒物冲刷磨损的程度，提高了整个炉子系统的工作性能。
附图说明：
图1可控风温陶土金属预热器中陶土预热装置1示意图
1-陶土预热装置 11-耐火管砖 11a-工字型耐火管砖 11b-T字型耐火管砖 12-上侧耐火纤维板 13-上侧耐火预制板 14-带孔耐火纤维板 15-带清灰孔的下侧耐火预制板 16-带清灰孔的下侧耐火纤维板
图2可控风温陶土金属预热器中金属预热管2示意图
2-金属预热管
图3可控风温陶土金属预热器中金属外壳装置3示意图
3-金属壳体 31-上风箱 311-热空气出风口 312-上隔板 313-调节风门 314-侧隔板 315-调节空气风口 316-预热空气风口 32-左风箱 321-冷空气进风口 322-隔板 33-右风箱 34-带孔金属钢板 35-带清灰孔的金属耐热底板 36-支撑件
图4可控风温陶土金属预热器中金属预热管排阵列与金属壳体的连接及预热器空气流程示意图
2-金属预热管 3-金属壳体 A-冷空气 B、B′-调节空气 C、C′-预热空气 D-热空气
图5可控风温陶土金属预热器组装示意图
1-陶土预热装置 2-金属预热管 3-金属壳体
具体实施方式：
如图1、图2、图3、图4所示，各根金属预热管2均穿入排成阵列的耐火管砖11中，由于耐火管砖11排列成长方体阵列，故金属预热管2也呈长方体阵列，其上下左右周界均用上侧耐火预制板13、带清灰孔的下侧耐火预制板15与隔热性能好的上侧耐火纤维板12、带孔耐火纤维板14、带清灰孔的下侧耐火纤维板16隔离开，使金属预热管2和金属壳体3不直接与高温烟气接触，上侧耐火纤维板12、带孔耐火纤维板14、带清灰孔的下侧耐火纤维板16起到隔热、耐高温、密封与承担缓冲耐火砖热膨胀的作用。由组合式热风热油载体锅炉炉膛出口流出的高温烟气，流经陶土预热装置1时，首先把热量传给耐火管砖11阵列，再由其通过金属预热管2外壁把热量传递给里面流动的空气。预热的空气实际上仅与导热性、密封性好的金属预热管2接触，吸收了热量、减少了漏风并降低其温度。因为所要求预热的空气温度在较低的150～200℃，故耐高温的陶土换热面积不大，重量下降；而各根金属预热管2处在与低温预热空气对流换热中，总体温度也不高。冷空气A分为两路，一路流经金属预热管2成为预热空气C′至热空气出风口311，另一路直接流经调节风门313成为调节空气B′至热空气出风口311与预热空气C′混合，最终达到规定的150～200℃热空气D出口温度。预热空气提供给热风热油载体锅炉用于改善其燃烧条件，流出预热器的高温烟气，释放了部分热量，温度有所下降，烟尘中部分颗粒物被除去，减少了下一步进入热油蒸汽锅炉对金属受热面结灰和冲刷磨损的程度。
如图1、图2所示，陶土预热装置1中的耐火管砖11分工字型耐火管砖11a与T字型耐火管砖11b两种，左端部为工字型耐火管砖11a，其右端孔插入T字型耐火管砖11b，T字型耐火管砖11b右端孔依次插入T字型耐火管砖11b形成一列，该一列耐火管砖11内孔穿入一根金属预热管2，耐火管砖11排列成长方体阵列，则穿入的各根金属预热管2也呈长方体阵列，耐火管砖11排列数目其左右纵列为11根，上下横列为12根，前后横列为1根。形成阵列的耐火管砖11其上下分别与上侧耐火预制板13、带清灰孔的下侧耐火预制板15相连，耐火管砖11左右两端面与左右侧带孔耐火纤维板14相连，上侧耐火预制板13与上侧耐火纤维板12相连，带清灰孔的下侧耐火预制板15与带清灰孔的下侧耐火纤维板16相连，左右侧耐火纤维板14分别与左右侧带孔金属钢板34相连，上侧耐火纤维板12与上风箱31相连，带清灰孔的下侧耐火纤维板16与带清灰孔的金属耐热底板35相连，带清灰孔的金属耐热底板35与左右支撑件36相连。高温烟气将热量传递给耐火管砖11阵列，再由其将热量传递给在金属预热管2排阵列内流动的空气。在高温烟气流经时，部分烟尘颗粒物由于同耐火管砖11撞击，失去速度，在重力的作用下，掉进带清灰孔的下侧耐火预制板15，并通过带清灰孔的下侧耐火纤维板16与带清灰孔的金属耐热底板35被清除。
如图3、图4所示，金属壳体3，结构由上风箱31、左风箱32、右风箱33、两侧的带孔金属钢板34、带清灰孔的金属耐热底板35与左右支撑件36连接而成。左风箱32上端与上风箱31左端的调节空气风口315、预热空气风口316相连，隔板322起到隔离预热空气C′与调节空气B的作用，并将冷空气A流动分为两回程，左风箱32内侧与左侧带孔金属钢板34相连，左风箱32的下端与带清灰孔的金属耐热底板35相连。上风箱31的结构包括热空气出风口311、调节风门313，上隔板312与侧隔板314起到隔离预热空气C′与调节空气B′的作用，上风箱31左侧与左风箱32及带孔金属钢板34相连，上风箱31右侧与右风箱33上边缘相连。右风箱33上端与上风箱31相连，内侧与右侧带孔金属钢板34相连，下端与带清灰孔的金属耐热底板35相连。两侧带孔金属钢板34分布着阵列形管孔，管孔对应连接着金属预热管2阵列，左侧带孔金属钢板34上端与上风箱31相连，外侧与左风箱32相连，下端与带清灰孔的金属耐热底板35相连；右侧带孔金属钢板34外侧与右风箱33相连，下端与带清灰孔的金属耐热底板35相连。带清灰孔的金属耐热底板35上端分别与左风箱32、右风箱33、两侧带孔金属钢板34相连，下端与左右支撑件36相连。冷空气A经左风箱32上的冷空气进风口321分为两路，一路是流经金属预热管2(一回程)到达右风箱33的预热空气C，然后折返流过金属预热管2(二回程)至左风箱32，再往上流入上风箱31中的预热空气风口316，在两个热交换回程中，通过对流换热，空气吸收由排成阵列形的耐火管砖11传递给金属预热管2的热量，形成预热空气C′从热空气出风口311流出；另一路为调节空气B，直接流入上风箱31中的调节空气风口315，经调节风门313至热空气出风口311。调节风门313调节两路空气流量的比例，使最终流出热空气出风口311的预热空气C′与调节空气B′混合后的热空气D达到规定的150～200℃。
如图5所示，把陶土预热装置1、金属预热管2、金属壳体3三者有机组合成可控风温陶土金属预热器。该新构思的预热器能有效地改善燃烧条件，能减少不完全燃烧程度，提高炉子的热效率，控制进入热油蒸汽锅炉高温烟气的温度，减少其金属受热面结灰和颗粒物冲刷磨损的程度，提高了整个炉子系统的工作性能。