一种一体式空气换热器的制作方法

本实用新型涉及冶炼技术领域，更具体地说，涉及一种一体式空气换热器。

背景技术：

烧结是冶金行业，特别是钢铁冶炼中矿石准备过程的重要组成部分，同时也是影响整个冶炼工艺能耗指标的关键作业之一。目前大多数烧结厂点火炉都采用高炉煤气为燃料，因高炉煤气热值太低，必须对煤气或空气进行预热才能满足烧结工艺所需的点火温度，因此建低热值煤气点火炉，必须配套建设预热炉预热煤气或空气，而如果采用双预热的形式，结构复杂，成本高，在预热高炉煤气时，易出现换热破损的情况，存在较大安全隐患，故而采用预热炉单独预热空气以解决上述技术问题，但问题是现有技术中使用的换热器换热效率低，且换热器内的换热管是水平设置的，导致换热管数量少，使得预热空气量少，无法满足点火炉的使用，同时，换热管数量少，导致换热面积少，造成热量浪费。

技术实现要素：

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种一体式空气换热器，采用本实用新型的技术方案，可在不影响流速的前提下有效增加换热效率，从而满足烧结工艺要求，减少烧结点火炉对大气污染的贡献率，同时，可解决现有技术中因受换热管横向设置的限制而导致换热器内的换热管数量少，使得预热空气量少，无法满足点火炉的使用，且换热管数量少，导致换热面积少，造成热量浪费等问题。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种一体式空气换热器，所述换热器内设置有多个平行设置的换热管，所述换热管竖直设置，该换热管包括内管和套设于内管外的外管，所述内管与换热器的冷空气入口相通，所述内管与外管之间的环形口与换热器的热空气出口相通，所述内管的侧面上且沿其轴向等间距设置有多圈第一孔眼，每圈第一孔眼沿周向设置，且相邻两圈的第一孔眼交错布置。

进一步地说，每圈第一孔眼共两个，且两个第一孔眼的中心连线与内管的中轴线相交，相邻两圈的两个第一孔眼的中心连线相垂直。

进一步地说，所述第一孔眼的中轴线与内管的中轴线相交。

进一步地说，所述第一孔眼的中轴线与其所在圆周的两个第一孔眼的中心连线呈一定夹角设置。

进一步地说，所述夹角的大小为30~60°。

进一步地说，所述内管的底部与外管的底部之间保留一定距离，且内管的底部开设有多个第二孔眼，每个第二孔眼的中心至内管底部端面的中心距离相等。

进一步地说，所述内管的底部端面开设有四个第二孔眼，且相邻第二孔眼之间的距离相等。

进一步地说，上述内管与外管之间的环形口的横截面积与内管的横截面积相等，上述第一孔眼的直径与内管的直径相等。

进一步地说，所述外管的外壁且沿其轴向等间距设置有多个凸起，所述凸起的截面形状为三角形或梯形。

进一步地说，所述外管的底部设置有浇注料。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

（1）本实用新型的一种一体式空气换热器，通过第一孔眼的设置可增加气体阻力，延长气体在换热管内的停留时间，从而增加预热效果，且通过第一孔眼交错布置，可避免气体相互干扰，减小无形中的气体阻力，保证流速满足使用需求。

（2）本实用新型的一种一体式空气换热器，其换热管竖直设置，可解决现有技术中因受换热管横向设置的限制而导致换热器内的换热管数量少，使得预热空气量少，无法满足点火炉的使用，且换热管数量少，导致换热面积少，造成热量浪费等问题，同时，通过换热管竖直设置，既可防止烟尘沉积在换热管外壁上，又可解决因换热管横向设置而导致换热管受热后无法自由膨胀，以及受重力后易变形等问题，从而提高换热管的使用寿命。

（3）本实用新型的一种一体式空气换热器，通过每圈第一孔眼的数量和位置设计以及相邻两圈上的第一孔眼位置关系设计，既能最大程度延长气体在换热管内的停留时间，又能最大程度避免气体之间的相互干扰，同时，通过在内管的底部开设第二孔眼，能够进一步增加换热效率。

（4）本实用新型的一种一体式空气换热器，其结构设计合理，原理简单，便于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的一种立管空气单预热点火保温炉的结构示意图；

图2为本实用新型中换热管的结构示意图；

图3为图2中a处的放大结构示意图；

图4为本实用新型中内管的结构示意图；

图5为图4中b处的放大结构示意图；

图6为图5中沿a-a线的剖视图；

图7为本实用新型中内管的仰视图。

示意图中的标号说明：

1、点火炉烧嘴；2、煤气管；3、热空气管；4、冷空气管；5、预热炉烧嘴；6、空气预热炉；7、换热管；8、料面；

71、外管；711、浇注料；72、内管；721、第一孔眼；722、第二孔眼。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图对本实用新型作详细描述。

实施例1

结合图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，本实施例的一种立管空气单预热点火保温炉，包括台车，沿台车的前进方向依次设置有点火区和保温区，点火区和保温区均位于台车的上方，其中，点火区包括多个点火炉烧嘴1，点火炉烧嘴1与煤气管2和热空气管3相连，保温区包括空气预热炉6，空气预热炉6内设置有换热器，换热器包括位于换热器的冷空气入口处的风箱，且该换热器的冷空气入口与冷空气管4相连，换热器的热空气出口与热空气管3相连，该换热器内设置有多个平行设置的换热管7，换热管7竖直设置，该换热管7包括内管72和套设于内管72外的外管71，内管72与外管71同轴设置，该内管72与上述换热器的冷空气入口相通，该内管72与外管71之间的环形口与上述换热器的热空气出口相通，且该内管72的侧面上且沿其轴向等间距设置有多圈第一孔眼721，每圈第一孔眼721沿周向设置，且相邻两圈的第一孔眼721交错布置，外管71的底部设置有浇注料711，以增加换热器的使用寿命。工作时，上述空气预热炉6内产生的废气经台车上的料面8抽入台车下方的抽风箱内。具体在本实施例中：上述内管72与外管71之间的环形口的横截面积与内管72的横截面积相等，上述第一孔眼721的直径与内管72的直径相等。

需要说明的是：本实用新型中第一孔眼721的设置可增加气体阻力，延长气体在换热管7内的停留时间，从而增加预热效果，而本实用新型中第一孔眼721交错布置，可避免气体相互干扰，减小无形中的气体阻力，保证流速满足使用需求。另外，本实用新型中换热管7竖直设置，可解决现有技术中因受换热管7横向设置的限制而导致换热器内的换热管数量少，使得预热空气量少，无法满足点火炉的使用，同时，换热管数量少，导致换热面积少，造成热量浪费等问题，同时，通过换热管7竖直设置，既可防止烟尘沉积在换热管7外壁上，又可解决因换热管7横向设置而导致换热管7受热后无法自由膨胀，以及受重力后易变形等问题，从而提高换热管7的使用寿命。需要进一步说明的是：本实用新型中多个平行设置的换热管7构成一组换热组件，为了进一步增加预热效果，具体在本实施例中，还可在一组换热组件后串联另一组换热组件来增加一个换热回程，并在换热器的热空气出口处设置另一风箱。此处需要补充的是：串联另一组换热组件后，换热器的冷空气入口与一组换热组件中的换热管7的内管72相通，换热器的热空气出口与另一组换热组件中的换热管7的内管72与外管71之间的环形口相通。具体换热过程为：冷空气在冷空气入口处风箱的分流和导流作用下，导入一组换热组件换热后，再进入另一组换热组件换热，并在热空气出口处风箱的收拢和输出作用下，经过热空气管3引流到点火炉烧嘴1。需要更进一步说明的是：本实用新型中抽风箱和换热器上下对应设置，且抽风箱位于台车的下方，换热器位于台车的上方，使得抽风箱在抽废气时，能够使废气经过料面8，对料面8起得了一个很好的保温，相当于延长了保温区，同时，实现生产清洁化和制造绿色化。

点火炉烧嘴1还通过旁通管与冷空气管4相连，旁通管内，以及换热器的冷空气入口处均设置有阀门。需要说明的是：本实用新型通过旁通管的设置，使得空气预热炉6在出现故障时点火保温炉可独立生产，解决因空气预热炉6的故障而导致的停产检修，从而降低了因检修带来的负面影响。具体过程为：当空气预热炉6发送故障时，关闭换热器的冷空气入口处的阀门，打开旁通管内的阀门，即可完全脱离空气预热炉6。

如图5和图6所示，每圈第一孔眼721共两个，且两个第一孔眼721的中心连线与内管72的中轴线相交，相邻两圈的两个第一孔眼721的中心连线相垂直。具体在本实施例中：第一孔眼721的中轴线与内管72的中轴线相交。此处需要解释的是：每圈第一孔眼721共两个，且两个第一孔眼721的中心连线与内管72的中轴线相交，即两个第一孔眼721背对设置，需要说明的是：本实用新型通过每圈第一孔眼721的数量和位置设计以及相邻两圈上的第一孔眼721位置关系设计，既能最大程度延长气体在换热管内的停留时间，又能最大程度避免气体之间的相互干扰。

如图2、图3和图7所示，内管72的底部与外管71的底部之间保留一定距离，且内管72的底部开设有多个第二孔眼722，每个第二孔眼722的中心至内管72底部端面的中心距离相等。具体在本实施例中：内管72的底部端面开设有四个第二孔眼722，且相邻第二孔眼722之间的距离相等。需要说明的是：本实用新型通过在内管72的底部开设第二孔眼722，能够进一步增加换热效率。

外管71的外壁且沿其轴向等间距设置有多个凸起，凸起的截面形状为三角形或梯形。需要说明的是：本实用新型中这一设计既可有效增大换热管7的换热面积，提高换热效率，又方便了加工制造。

如图1所示，预热炉烧嘴5的正前方设置有挡火墙，挡火墙与空气预热炉6的顶壁之间设有开口，上述换热管7设置于挡火墙的另一侧。具体在本实施例中：空气预热炉6包括一个预热炉烧嘴5，预热炉烧嘴5与煤气管2和冷空气管4相连，需要说明的是：经过点火后的料面8表面温度约400-600℃，考虑到料面8带来的热辐射，申请人经过长期的生产实践发现预热炉烧嘴5的数量只需一个就能满足生产要求，避免能耗浪费，且当要求烧结工况低时可以不使用空气预热炉6的燃烧系统，只通过利用料面8的辐射热对空气预热炉6内部的换热器进行预热，从而很好的利用这部分热量，降低生产成本。

实施例2

同实施例1，所不同的是本实施例中第一孔眼721的中轴线与其所在圆周的两个第一孔眼721的中心连线呈一定夹角设置，且该夹角的大小为30~60°。需要说明的是：本实用新型通过第一孔眼721横向倾斜设置，且横向倾斜角度为30~60°的这一设计可使气流沿着外管71管壁高速旋转，有效增加预热效果。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。