一种热风炉及烘干系统的制作方法

本发明涉及烘干设备技术领域，具体是一种热风炉及烘干系统。

背景技术：

时至今日，我国粮食烘干领域使用的主要能源仍然是石化燃料等传统能源，据有关统计数据显示我国每年需要烘干的粮食9000万吨，并且以每年10%的增长率增长。烘干一吨玉米需要0.055吨煤炭，烘干9000万吨玉米的耗煤量495万吨。而且烘干塔排放大气中的粮食粉尘严重的影响着周边环境。粮食烘干市场上现有的热风炉效率低、耗煤量大。

目前90%热风炉是砖混砌筑热风炉。砖混砌筑热风炉占用空间大、施工周期长、施工成本高、且低温环境下难以施工延误烘干期等弊病。砖混砌筑热风炉热效率低下、通常在70%以下；大多数烘干机工艺废气自由排放，不带回收功能污染大气环境，浪费能源；市场中出现的一些带有回收装置的热风炉和烘干机，大多数结构简单，烘干效果不理想，且维护检修困难。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种热风炉及烘干系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种热风炉，包括炉体，所述炉体的顶部及两侧均设有鳍形管风冷换热壁，鳍形管风冷换热壁分别连通炉体两端的低温废气通道分配腔和过桥换热器来风通道分配腔，低温废气通道分配腔和过桥换热器来风通道分配腔连通炉体中的炉内燃烧室，所述炉体的下端设有炉排，炉排上设有若干连接烘干机低温段废气管路的给风入口，炉体的上设有烘干机高温段回收废气入口和烟气出口，所述炉内燃烧室内设有鳍形管双层炉拱换热器及前后拱结构，所述鳍形管双层炉拱换热器连接混风室，混风室连通炉体上端的烟气出口。

作为本发明进一步的方案：所述前后拱结构包括前拱和后拱，所述前拱高度大于后拱，后拱的倾角在8-12度之间。

作为本发明再进一步的方案：所述鳍形管风冷换热壁中的换热管采用鳍形管，鳍形管的管体外侧对称焊有鱼鳍形的管鳍，鳍形管的管体内焊接有使风螺旋流动的管内螺旋插件。

本申请的另一个目的在于，提出一种烘干系统，所述烘干系统包括上述的热风炉，此外，还包括过桥换热器、空气换热器和烘干机，所述烘干系统中存在三条路径：1、烘干机低温段尾气→热风炉→烘干机高温段；2、烘干机冷却段尾气→过桥换热器→热风炉→烘干机高温段；3、自然空气+烘干机冷却段尾气→空气换热器→低温热风→烘干机低温段。

作为本发明进一步的方案：所述烘干机的低温废气段通过低温风废气回收通道连通热风炉，热风炉通过高温热风通道连接烘干机高温段；所述烘干机的冷却风废气段通过冷却风废气回收通道分别连通空气换热器和过桥换热器，空气换热器通过低温热风通道连接中烘干机低温段。

作为本发明进一步的方案：所述过桥换热器包括过桥换热器本体，所述过桥换热器本体的前后两段分别设有相对设置的过桥换热器出风口和过桥换热器冷风进口，过桥换热器本体内设有竖直排列的过桥换热器换热管组，过桥换热器换热管组的一端位于过桥换热器烟气进口下腔中，过桥换热器换热管组的另一端穿过过桥换热器烟气通道上腔位于过桥换热器烟气出口下腔中，过桥换热器烟气进口下腔下端设有连通过桥换热器换热管组的过桥换热器烟气进口，过桥换热器烟气出口下腔下端设有连通过桥换热器烟气出口下腔的过桥换热器烟气出口。

作为本发明进一步的方案：所述过桥换热器本体上设有上盖和清掏口。

作为本发明进一步的方案：所述空气换热器包括空气换热器本体，所述空气换热器本体的前后两端对称设置空气换热器热风出口和空气换热器冷风进口，空气换热器本体内设有竖直设置的空气换热器换热列管组，空气换热器本体顶部设有空气换热器烟气通道上腔，空气换热器本体底部设有烟气地坑通道，空气换热器换热列管组分别连通空气换热器烟气通道上腔和烟气地坑通道。

作为本发明进一步的方案：所述高温热风通道上设有高温热风机，低温热风通道上设有低温热风机，冷却风废气回收通道上设有冷风机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、占用空间小，采用非砖混砌筑热风炉结构，钢构热风炉只要保证有效空间，合理的使用型钢和板材，节省许多辅助面积，占用空间相比之下大大缩小；

2、整个烘干系统由热风炉、过桥换热器、空气换热器和烘干机为主体构成，设备安装简便快捷、不受施工天气环境限制。该钢构热风炉及其他系统组件在生产单位整体制造出厂，到现场组对积木式安装，具有安装简便快捷的特点；

3、换热效率高、节能环保，传统砖混砌筑热风炉热效率低下、通常在70%以下且不带余热回收。该钢构热风炉由于优化的炉腔和拱形给燃料提供了更加合理的燃烧有效空间，使得燃烧更加充分彻底。由于其带有废气余热回收再利用的换热功能，所以新型热风炉更加节能（热效率在80%以上）。废气中碎沫粉尘回收不再随意排放，从而使热风炉更加环保。

附图说明

图1为烘干系统的结构示意图。

图2为热风炉的结构示意图。

图3为过桥换热器结构示意图。

图4为空气换热器的结构示意图。

图5为热风炉中鳍形管的结构示意图。

图6为热风炉中管鳍的结构示意图。

其中：热风炉1、低温废气通道分配腔101、鳍形管风冷换热壁102、烘干机高温段回收废气入口103、过桥换热器出风入口104、鳍形管双层炉拱换热器105、烟气出口106、过桥换热器来风通道分配腔107、炉内燃烧室108、混风室109、给风入口110、前拱111、后拱112、过桥换热器2、过桥换热器热风出口201、过桥换热器烟气进口202、过桥换热器烟气进口下腔203、过桥换热器换热列管组204、过桥换热器烟气出口205、过桥换热器烟气出口下腔206、过桥换热器烟气通道上腔207、过桥换热器冷风进口208、上盖209、清掏口210、空气换热器3、空气换热器热风出口301、空气换热器烟气进口302、烟气地坑通道303、空气换热器换热列管组304、空气换热器烟气通道上腔305、空气换热器冷风进口306、空气换热器烟气出口307、烘干机4、高温热风通道5、低温热风通道6、低温风废气回收通道7、冷却风废气回收通道8、引风机9、高温热风机10、低温热风机11、冷风机12、除渣机13、炉排14、上煤机15、鳍形管16、管内螺旋插件161、管鳍162。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图2、5、6，本发明实施例中，一种热风炉，包括炉体，所述炉体的顶部及两侧均设有鳍形管风冷换热壁102，鳍形管风冷换热壁102分别连通炉体两端的低温废气通道分配腔101和过桥换热器来风通道分配腔107，低温废气通道分配腔101和过桥换热器来风通道分配腔107连通炉体中的炉内燃烧室108，所述炉体的下端设有炉排14，炉排14的一侧设有用于上料的上煤机15，炉排14上设有若干连接烘干机低温段废气管路的给风入口110，炉体的上端设有连通鳍形管风冷换热壁102的烘干机高温段回收废气入口103和烟气出口106，所述烘干机高温段回收废气入口103连接烘干机低温段废气管路，烟气出口106连通过桥换热器出风口，所述炉内燃烧室108内设有鳍形管双层炉拱换热器105及前后拱结构，所述前后拱结构包括前拱111和后拱112，所述前拱111高度大于后拱112，后拱112的倾角在8-12度之间，现有热风炉后拱高度大于前拱且后拱倾斜角2度的设计，其角度过小，不利于燃料的燃烧和烟气的爬升，该热风炉采用8-12度的后拱112设计，使炉内燃烧空间更合理，热效率更高，更加有利于燃料的燃烧和烟气爬升，所述鳍形管双层炉拱换热器105连接混风室109，混风室109连通炉体上端的烟气出口106，在具体的工作时，通过三个途径来节能燃烧、节能换热，分别为：

1、把烘干机低温段部分的55℃作业废气引入炉排14的给风入口110中，其中烘干机废气中包含的粮食碎沫粉皮参与燃烧，同时为炉排14中的燃料燃烧提供助燃氧气，综合提高炉内燃烧温度（一般锅炉直接用零下-15℃环境空气），在耗费同样的燃料量下能提高1200-1400℃烟气的供给量；

2、把烘干机低温段大量的55℃作业废气引入到烘干机高温段回收废气入口103处，经过炉体内顶层鳍形管风冷换热壁102的换热，进入低温废气通道分配腔101，再次进入炉体两侧的鳍形管风冷换热壁102换热后，到达炉内燃烧室108的两侧中部汇集区，再从两端进入鳍形管双层炉拱换热器105换热后进入混风室，经过多重的换热工序，对废气中的热量进行充分的利用；

3、回收的烘干机冷却风废气经过过桥换热器换热后进入炉体过桥换热器出风入口104，再通过另一组顶层鳍形管风冷换热壁102换热，经过过桥换热器来风通道分配腔107后最终汇集混风室，两路热风在混风室内充分混合后，回馈输送至烘干机内，为烘干机高温段提供130-150℃洁净的热空气烘干最潮湿的粮食。

通过三种路径对粮食烘干中的热量进行再次利用，实现节能燃烧和节能换热，该热风炉是粮食烘干系统热风的产生装置，它不同于以往的砖混砌筑热风炉。它是在生产单位制造检测验收完毕后整机出厂，无需到现场砌筑并带有余热利用、冷热媒交换和混风功能（产生130-150℃热空气，去烘干机高温段烘干预干燥和解冻潮粮食）、具有现场快装、经济适用等特点的全钢构模块式热风炉。

进一步的，所述热风炉把换热器引入炉体的顶层和侧壁，采用了换热效果好的鳍形管和管内螺旋插件技术，所述鳍形管风冷换热壁102中的换热管采用鳍形管16，鳍形管16的管体外侧对称焊有鱼鳍形的管鳍162，从而使散热面积得以增加，鳍形管16的管体内焊接有使风螺旋流动的管内螺旋插件161，所述管内螺旋插件161为两连通的锥形台状，其端面面积较小的一端相互连通，在管内外冷热媒换热过程中，在管壁内侧易产生滞留的介质层，影响冷热媒体热交换。在每根列管的进风端焊接螺旋插件，让风在管内螺旋流动，对滞留层进行扰动破坏，这样便于换热，提高换热效果所以换热效果就会显著提升，不仅对炉壁起到了更好的冷却保护作用，而且由于鳍形管16的使用，使换热效率显著增加。该热风炉设计的出发点和目的是具有很好的换热效果外，兼具炉体保护。现有的热风炉只采用隔壁夹层的风道结构，对炉体只能起到炉体保护作用，而换热效果不好，该热风炉除了上述结构设计配合双炉拱结构，相比之下大大提升了节能性。

此外，炉排14的处还设有除渣机13，用以对炉排14处燃烧产生的残渣进行处理，保证热风炉1的正常燃烧运转。

实施例2：

请参阅图1～4，本申请在实施例的1的基础上，提出了一种烘干系统，所述系统包括上述的热风炉以及过桥换热器2、空气换热器3和烘干机4，该烘干系统中存在三条路径，分别为：

1、烘干机低温段尾气→热风炉（参与助燃和换热）→高温热风→烘干机高温段（预烘干或解冻粮食）；

2、烘干机冷却段尾气→过桥换热器（参与换热）→热风炉（参与换热和混风）→高温热风→烘干机高温段（预烘干或解冻粮食）；

3、自然空气+烘干机冷却段尾气→空气换热器（参与换热）→低温热风→烘干机低温段（烘干预烘干或解冻后的粮食）。

具体的，所述烘干机4的低温废气段通过低温风废气回收通道7连接热风炉1，在热风炉1中分别连通给风入口110与烘干机高温段回收废气入口103，为实施例1中节能燃烧、节能换热的路径1和路径2提供原料，最终在热风炉1完成换热、混风后，由高温热风通道5输送回烘干机高温段进行粮食预烘干或解冻粮食；所述烘干机4的冷却风废气段通过冷却风废气回收通道8分别输送至空气换热器3和过桥换热器2，其中冷却风废气在过桥换热器2中换热后，经过桥换热器出风入口104进入热风炉1内，为实施例1中能燃烧、节能换热的路径3提供原料，最终输送回烘干机高温段；另一部分冷却风废气进入空气换热器3中，在空气换热器3中进行换热后，输送回烘干机低温段，用于烘干预烘干或解冻后的粮食。

具体的，所述过桥换热器2包括过桥换热器本体，所述过桥换热器本体的前后两段分别设有相对设置的过桥换热器出风口201和过桥换热器冷风进口208，过桥换热器本体内设有竖直排列的过桥换热器换热管组204，过桥换热器换热管组204的一端位于过桥换热器烟气进口下腔203中，过桥换热器换热管组204的另一端穿过过桥换热器烟气通道上腔207位于过桥换热器烟气出口下腔206中，过桥换热器烟气进口下腔203下端设有连通过桥换热器换热管组204的过桥换热器烟气进口202，过桥换热器烟气出口下腔206下端设有连通过桥换热器烟气出口下腔206的过桥换热器烟气出口205，过桥换热器本体采用烟气走管程，空气走壳程典型的换热器结构，在比原过桥换热器体积空间小（新过桥换热器烟气进出口间距2.3米，原过桥换热器烟气进出口间距4.3米）的条件由于列管的合理布置，换热面积反而增加，换热效率得到提升；此外，过桥换热器本体上设有上盖209和清掏口210，能随时检修维护；体积小，制造成本低。原来过桥换热器由于烟走壳程，空气走管程的结构不合理和没有检修口和清掏口，不能维修维护，属于一朝烂产品；列管布置稀疏，换热面积小，换热效率低；体积庞大，材料浪费严重。

具体的，所述空气换热器3包括空气换热器本体，所述空气换热器本体的前后两端对称设置空气换热器热风出口301和空气换热器冷风进口306，空气换热器本体内设有竖直设置的空气换热器换热列管组304，空气换热器本体顶部设有空气换热器烟气通道上腔305，空气换热器本体底部设有烟气地坑通道303，空气换热器换热列管组304分别连通空气换热器烟气通道上腔305和烟气地坑通道303，烟气由空气换热器本体上端的空气换热器烟气进口302进入，在过桥换热器2中在空气换热器烟气通道上腔305和烟气地坑通道303间经过多次弯折换热后，由空气换热器烟气出口307排出，同样为烟气走管程，空气走壳程典型的换热器结构，保证了空气换热器换热列管组304的合理弯折排布，提高换热效率。

需要特别说明的是，过桥换热器2和空气换热器3中的换热列管采用的是换热效率更高的鳍形锅炉管制作，还可以用圆形、方形、矩形以及其它形的钢管制作，也可以用其它焊接形式的管道或者焊接腔代替。

进一步的，所述高温热风通道5上设有高温热风机10，低温热风通道6上设有低温热风机11，冷却风废气回收通道8上设有冷风机12，用于为气流的流通运动提供动力，驱动气流的稳定运转，实现热量的周转和利用。

此外，空气换热器3还通过引风机9连接烟囱，排出残余的烟气。

整个烘干系统在节能燃烧、节能换热的基础上还具有环保的优点，热风炉燃烧给风来源是把烘干塔低温段55℃作业废气回收参与燃烧，而原热风炉回收系统是把8℃的冷却作业废气引入锅炉参与燃烧。两种废气相比低温段作业废气的温度湿度都比冷却作业废气高，而气体中粮食碎沫和粉尘含量相比冷却作业废气中的含量少。这种系统回收工艺其优势一是由于温度高，有利于提高炉膛温度，便于燃料充分燃烧，二是释放到锅炉房的粉尘非常少，起到环保作用。原有的回收工艺系统多余的冷却废气排放锅炉房里，粉尘污染很严重。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”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”等仅用于描述目的，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，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。