专利名称：全预混红外燃烧快速炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及红外辐射快速加热锅炉的集成优化技术领域，特别涉及一种全预混红外燃烧快速炉。
背景技术：
在节能政策的推广下，高能耗产业面临重新洗牌的命运。锅炉产业的发展面临严峻危机，如何在合理改造传统锅炉利用的情况下发展节能锅炉，特别是利用集成优化技术， 创造出具有性价比高、污染低、排放低、在运动或固定场地均可使用的高效炉，将成为锅炉产业未来发展的必然方向。就国际、国内锅炉产业市场来看，目前发达国家实行多年的燃油、燃气锅炉，无论是能效与碳排放均优于传统煤炭锅炉，但也存在不足的地方。如锅炉炉膛大、对水质和自动控制要求较高、一旦爆管较难维修；节能提升空间不大，技术落后，应用面窄，无论是直燃炉、开水炉还是蒸汽炉均存在上述问题，长期困扰产业发展。另外市场用于压缩空气发动机加热压缩空气的专业锅炉更是难以寻觅，无论是法国Guy Negre设计师或印度Ta Ta汽车制造商生产的压缩空气汽车所采用的混合能源、低温能与燃料能均采用内燃一体方式，成本高、噪音大、机械部件易损。而采用外燃式压缩空气加热方法则可达到绝好的效果。用外部环境吸热和强迫吸热来提高压力达到最大效能是提高续航能力的最佳方案，而能否提供一款特别在高速运动中，随时可产生热能的加热器是一项值得研究和攻克的技术课题。经检索，本实用新型技术领域中，未见与本实用新型完全相同或类似的产品及文献报道。
实用新型内容本实用新型目的是针对上述现有技术的不足提供一种概念新颖、构思独特的全预混红外燃烧快速炉。为达到本实用新型的目的，本实用新型的全预混红外燃烧快速炉是使用包括以下零部件组合完成的保温炉筒、保温顶盖、封盖、导流腔、工作流体出口、红外反射板、红外发射器、尾烟管/出口、红外透视墙、燃烧器、燃烧器基座、全预混点火腔、燃料管/进口、保温基座、工作流体进口、螺旋形螺旋热片管、红外吸收涂层以及温度、压力、流量、流速等传感元件及螺钉、螺帽、密封垫/圈等配件。其中，所述燃料管/进口与全预混点火腔制成一体；燃烧器固定在燃烧器基座上； 燃料管/进口、全预混点火腔、燃烧器、燃烧器基座按序套装固定在保温基座空腔内；红外发射器两端采用金属封板密封，向下一端开有便于燃烧器喷射头进入的孔，另一端径向设置有导流腔；组装好的红外发射器固定安装在燃烧器基座上；红外透视墙两端采用金属Y 型夹固定，分别固定在燃烧器基座上和上端封盖内侧一面；红外透视墙与红外反射板之间的腔体内安装有螺旋形螺旋热片管；螺旋形螺旋热片管穿过保温炉筒分别密封固定在工作流体进口和工作流体出口上；红外反射板设置在保温炉筒周壁；保温顶盖用扣件或螺钉密封固定在保温炉筒上；而保温炉筒通过法兰和保温基座上的法兰对接，用螺钉密封固定成一体；在保温炉筒和红外反射板上靠近燃烧器基座处开有尾烟管/出口，并安装有尾烟管； 螺旋形螺旋热片管上喷涂有红外吸收涂层；温度传感器设置在工作流体出口、红外反射板与红外发射器之间的腔体内；温度、压力、流量、流速等传感元件设置在燃料管/进口、全预混点火腔体内。所述的红外发射器采用镍-铬-铝特种复合金属纤维，金属纤维毡体作为燃烧介质和发热元件或高性能复合蜂窝多孔径陶瓷材料制作的扁型、圆形、筒形、圆锥形或客户目标需要的形态。实际应用中，可采用单个大口径为0lOOmm-05OOmm或多个小口径为 05Omm-0l2Omm的红外发射器组合使用。所述的燃烧器燃烧时表面热强度为0. 1-0. 8W/mm2，燃烧至800-100(TC，发红外射线；也可采用表面热强度达0. 9W/mm2，直至5W/mm2也不脱火的特种金属纤维及多孔陶瓷板。 燃烧器上安装有燃烧头。所述的螺旋形螺旋热片管采用高强度铝合金、不锈钢、B7铜合金、碳素钢或耐高温、耐高压强的管状材料。采用厚壁管体，经特种工艺、机加工成螺旋热片，或采用缠片通过高频焊接成带有螺旋热片的管。在无条件或为了降低成本的情况下，也可采用普通金属管缠绕成环形螺旋状，1-3组形成二、三回程制作。所述的全预混点火腔采用抗压、抗膨胀能力较好的金属材料或复合优化组合的陶瓷材料，制成圆腔体状并安装有混合管、点火变压器、程序控制器、电磁阀、压力开关、风机进风口、点火/火焰检测电极等元件。所述的红外透视墙是采用烧杯级耐高温、厚度为3-10mm不等的透明本色玻璃，便于红外线穿透。所述的螺旋形螺旋热片管可采用两组或三组金属管缠绕成不同直径的螺旋体同心排放组成两回程或三回程(此时应弃用红外透视墙)，并由上一组出口对接下一组进口滚焊密封，免液漏。所述的红外反射板是采用镜面不锈钢卷成圆筒状，并固定在保温炉筒内侧，具有红外反射和保温功能。所述的保温炉筒外表面采用金属板卷成圆筒状体，在周壁用石棉类的耐火、耐高温材料制成保温，两者固定组合一体。并在适当位置设置有工作流体进口、工作流体出口、 尾烟管/出口。所述的导流腔是采用金属板压制成杯盖状，在周向开有若干个导烟孔，便于未转换的热能冲顶后通过导流腔进入螺旋形螺旋热片管进一步吸热，加热工作流体。本实用新型的有益效果是，本实用新型的全预混红外燃烧快速炉结构紧凑，低燃高效；吸热面积增大，二回程热能利用，热能产出速度快，吸收率高，并能达到节能环保的效果。
通过
以下结合附图的详细描述，本实用新型前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中图1为本实用新型的全预混红外燃烧快速炉的结构示意图；[0019]图2为本实用新型的全预混红外燃烧快速炉第二方案的结构示意图。
具体实施方式
如图1所述，本实用新型的一实施例的全预混红外燃烧快速炉是使用包括以下零部件组合完成的保温炉筒1、保温顶盖2、封盖3、导流腔4、工作流体出口 5、红外反射板6、 红外发射器7、尾烟管/出口 8、红外透视墙9、燃烧器12、燃烧器基座17、全预混点火腔10、 燃料管/进口 11、保温基座13、工作流体进口 14、螺旋形螺旋热片管15、红外吸收涂层16 以及温度、压力、流量、流速等传感元件及螺钉、螺帽、密封垫/圈等配件。燃料管/进口 11与全预混点火腔10制成一体；燃烧器12固定在燃烧器基座17 上；燃料管/进口 11、全预混点火腔10、燃烧器12、燃烧器基座17按序套装固定在保温基座 13空腔内；红外发射器7两端采用金属封板密封，向下一端开有便于燃烧器12喷射头进入的孔，另一端径向设置有导流腔4 ；组装好的红外发射器7固定安装在燃烧器基座17上；红外透视墙9两端采用金属Y型夹固定，分别固定在燃烧器基座17上和上端封盖内侧一面； 红外透视墙9与红外反射板6之间的腔体内安装有螺旋形螺旋热片管15 ；螺旋形螺旋热片管15穿过保温炉筒1分别密封固定在工作流体进口 14和工作流体出口 5上；红外反射板6 设置在保温炉筒1周壁；保温顶盖2用扣件或螺钉密封固定在保温炉筒1上；而保温炉筒1 通过法兰和保温基座13上的法兰对接，用螺钉密封固定成一体；在保温炉筒1和红外反射板6上靠近燃烧器基座17处开有尾烟管/出口 8，并安装有尾烟管；螺旋形螺旋热片管15 上喷涂有红外吸收涂层16 ；温度传感器设置在工作流体出口 5、红外反射板6与红外发射器 7之间的腔体内；温度、压力、流量、流速等传感元件设置在燃料管/进口 11、全预混点火腔 10体内。所述的红外发射器7采用镍-铬-铝特种复合金属纤维，金属纤维毡体作为燃烧介质和发热元件或高性能复合蜂窝多孔径陶瓷材料制作的扁型、圆形、筒形、圆锥形或客户目标需要的形态。实际应用中，可采用单个大口径为0lOOmm-05OOmm或多个小口径为 05O_-0l2Omm的红外发射器7组合使用。所述的燃烧器12燃烧时表面热强度为0. 1-0. 8W/mm2，燃烧至800-1000°C，发红外射线；也可采用表面热强度达0. 9W/mm2，直至5W/mm2也不脱火的特种金属纤维及多孔陶瓷板。燃烧器12上安装有燃烧头。所述的螺旋形螺旋热片管15采用高强度铝合金、不锈钢、B7铜合金、碳素钢或耐高温、耐高压强的管状材料。采用厚壁管体，经特种工艺、机加工成螺旋热片，或采用缠片通过高频焊接成带有螺旋热片的管。在无条件或为了降低成本的情况下，也可采用普通金属管缠绕成环形螺旋状，1-3组形成二、三回程制作。所述的全预混点火腔10采用抗压、抗膨胀能力较好的金属材料或复合优化组合的陶瓷材料，制成圆腔体状并安装有混合管、点火变压器、程序控制器、电磁阀、压力开关、 风机进风口、点火/火焰检测电极等元件。所述的红外透视墙9是采用烧杯级耐高温、厚度为3-10mm不等的透明本色玻璃， 便于红外线穿透。所述的螺旋形螺旋热片管15可采用两组或三组金属管缠绕成不同直径的螺旋体同心排放组成两回程或三回程(此时应弃用红外透视墙，如图2所示的本实用新型的第二实施方式)，并由上一组出口对接下一组进口滚焊密封，免液漏。所述的红外反射板6是采用镜面不锈钢卷成圆筒状，并固定在保温炉筒1内侧，具有红外反射和保温功能。所述的保温炉筒1外表面采用金属板卷成圆筒状体，在周壁用石棉类的耐火、耐高温材料制成保温，两者固定组合一体。并在适当位置设置有工作流体进口 14、工作流体出口 5、尾烟管/出口 8。所述的导流腔4是采用金属板压制成杯盖状，在周向开有若干个导烟孔，便于未转换的热能冲顶后通过导流腔4进入螺旋形螺旋热片管15进一步吸热，加热工作流体。本实用新型的全预混红外燃烧快速炉的工作原理如下所述设置在工作流体进口上的压力、温度传感器发出补充热源信号，工作流体进口电磁开关即开启进口阀，工作流体顺利进入螺旋形螺旋热片管，进入待加热状态。同时，气态燃料进入全预混点火腔，燃烧器点火燃烧，产生红外射线，向周向环形辐射并穿透红外透视墙，被喷涂在螺旋形螺旋热片管的红外吸收涂层吸收，加热流经螺旋形螺旋热片管内的工作流体。与此同时，一小部分热源冲顶后，通过导流腔进入红外透视墙与保温炉筒之间的腔体内，又一次加热设置在腔体内的螺旋形螺旋热片管中的工作流体，经加热达到目标温度后的工作流体从工作流体出口排出，供人们生产生活使用，而微量的热能和尾烟则从尾烟管/出口排入环境中。当采用两组或三组螺旋形螺旋热片管(弃用红外透视墙)，不同直径的螺旋体同心放置时综合热效更高、甚至超过88%。本实用新型的全预混红外燃烧快速炉具有明显的技术和性价优势，具体如下一、构思独特，结构紧凑，低燃高效。本实用新型以红外发射器作为核心燃烧元件，通过对燃料和空气进行全预混方式，以微焰形式燃烧发出大量的红外线，穿透红外透视墙，被螺旋形螺旋热片管上喷涂的具有高红外吸收率的红外吸收涂层吸收；一部分辐射经固定在保温炉筒内侧的红外反射板反射至螺旋形螺旋热片管，继续吸收。在一辐射二反射三吸收的过程中，将红外辐射利用最大化。实现低压(接近大气压力)、高温(34(TC-50(TC)，不需空气预热器，结构紧凑有效，快速产生蒸汽，特别适合移动过程中的加热使用。二、吸热面积增大，二回程热能利用，热能产出速度快，吸收率高。通过在加热管表面增设螺旋热片，大大增加集热管面积。短时间内快速吸收透过红外透视墙的红外辐射，防止吸收不及时造成的热能散失。本实用新型设置的两回程结构， 将剩余热能进行第二次利用，热能利用率高。三、一高三低，节能环保，应用范围广本实用新型采用红外发射器，通过对燃料和空气进行完全预混方式，进行精密的调节和控制，保证燃料和空气完全混合，发热均勻，燃烧更充分，具有燃烧效率高外，还具有耐热冲击、低压、完全无回火、反应迅速、热惯性小、冷却快、经久耐用等优势。整个装置在完全预混燃烧方式下，燃烧更充分。如在高热强度下(900KW/m2)，烟气排放低，CO含量低于40ppm，NOx含量低于120ppm，特别在使用清洁燃料的情况下，几乎零排放。可广泛用于高能耗工业、如化工、石油、电力、煤炭、建材等行业节能减排和环境保护。即使在恶劣的环境下，仍能够具有极佳的抗风能力和稳定性，可达到事半功倍的绝佳工作效果。[0041] 本实用新型并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本实用新型的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。
权利要求1.一种全预混红外燃烧快速炉，其特征在于，其包括保温炉筒、保温顶盖、封盖、导流腔、工作流体出口、红外反射板、红外发射器、尾烟管/出口、红外透视墙、燃烧器、燃烧器基座、全预混点火腔、燃料管/进口、保温基座、工作流体进口、螺旋形螺旋热片管、红外吸收涂层以及传感元件；其中，所述燃料管/进口与全预混点火腔制成一体；燃烧器固定在燃烧器基座上；燃料管/进口、全预混点火腔、燃烧器、燃烧器基座按序套装固定在保温基座空腔内；红外发射器两端采用金属封板密封，向下一端开有便于燃烧器喷射头进入的孔，另一端径向设置导流腔；组装好的红外发射器固定安装在燃烧器基座上；红外透视墙两端分别固定在燃烧器基座上和上端封盖内侧一面；红外透视墙与红外反射板之间的腔体内安装有螺旋形螺旋热片管；螺旋形螺旋热片管穿过保温炉筒分别密封固定在工作流体进口和工作流体出口上； 红外反射板设置在保温炉筒周壁；保温顶盖密封固定在保温炉筒上；而保温炉筒和保温基座密封固定成一体；在保温炉筒和红外反射板上靠近燃烧器基座处开有尾烟管/出口，并安装所述尾烟管。
2.如权利要求1所述的全预混红外燃烧快速炉，其特征在于，所述螺旋形螺旋热片管上喷涂有红外吸收涂层。
3.如权利要求1所述的全预混红外燃烧快速炉，其特征在于，所述传感元件包括温度传感器，设置在工作流体出口、红外反射板与红外发射器之间的腔体内；以及温度、压力、流量、流速传感元件，设置在燃料管/进口、全预混点火腔体内。
4.如权利要求1所述的全预混红外燃烧快速炉，其特征在于，所述的红外发射器为复合金属纤维毡体红外发射器。
5.如权利要求1所述的全预混红外燃烧快速炉，其特征在于，所述的燃烧器为特种金属纤维或多孔陶瓷板燃烧器；燃烧时表面热强度为0. 1-0. 8W/mm2，燃烧至800-100(TC时发红外射线。
6.如权利要求1所述的全预混红外燃烧快速炉，其特征在于，所述的螺旋形螺旋热片管的材料包括高强度铝合金、不锈钢、B7铜合金、碳素钢或耐高温、耐高压强的管状材料。
7.如权利要求1所述的全预混红外燃烧快速炉，其特征在于，所述的全预混点火腔采用抗压、抗膨胀能力较好的金属材料或复合优化组合的陶瓷材料，制成圆腔体状并安装有混合管、点火变压器、程序控制器、电磁阀、压力开关、风机进风口、点火/火焰检测电极元件。
8.如权利要求1所述的全预混红外燃烧快速炉，其特征在于，所述的红外透视墙为烧杯级耐高温、厚度为3-10mm不等的透明本色玻璃。
9.如权利要求1所述的全预混红外燃烧快速炉，其特征在于，所述的红外反射板是采用镜面不锈钢卷成圆筒状，并固定在保温炉筒内侧。
10.如权利要求1所述的全预混红外燃烧快速炉，其特征在于，所述的保温炉筒外表面采用金属板卷成圆筒状体，在周壁制成保温层，两者固定组合一体；并在适当位置设置有工作流体进口、工作流体出口、尾烟管/出口。
11.如权利要求1所述的全预混红外燃烧快速炉，其特征在于，所述的导流腔是采用金属板压制成杯盖状，在周向开有若干个导烟孔。
12.一种全预混红外燃烧快速炉，其特征在于，其包括保温炉筒、保温顶盖、封盖、导流腔、工作流体出口、红外反射板、红外发射器、尾烟管/出口、燃烧器、燃烧器基座、全预混点火腔、燃料管/进口、保温基座、工作流体进口、螺旋形螺旋热片管、红外吸收涂层以及传感元件；其中，所述燃料管/进口与全预混点火腔制成一体；燃烧器固定在燃烧器基座上；燃料管/进口、全预混点火腔、燃烧器、燃烧器基座按序套装固定在保温基座空腔内；红外发射器两端采用金属封板密封，向下一端开有便于燃烧器喷射头进入的孔，另一端径向设置导流腔；组装好的红外发射器固定安装在燃烧器基座上；所述的螺旋形螺旋热片管为两组或三组金属管缠绕成不同直径的螺旋体同心排放组成两回程或三回程，并由上一组出口对接下一组进口滚焊密封；螺旋形螺旋热片管穿过保温炉筒分别密封固定在工作流体进口和工作流体出口上；红外反射板设置在保温炉筒周壁；保温顶盖密封固定在保温炉筒上；而保温炉筒和保温基座密封固定成一体；在保温炉筒和红外反射板上靠近燃烧器基座处开有尾烟管/出口，并安装所述尾烟管。
专利摘要本实用新型提出一种全预混红外燃烧快速炉，其包括保温炉筒、保温顶盖、封盖、导流腔、工作流体出口、红外反射板、红外发射器、尾烟管/出口、红外透视墙、燃烧器、燃烧器基座、全预混点火腔、燃料管/进口、保温基座、工作流体进口、螺旋形螺旋热片管、红外吸收涂层以及传感元件。本实用新型的全预混红外燃烧快速炉结构紧凑，低燃高效；吸热面积增大，二回程热能利用，热能产出速度快，吸收率高，并能达到节能环保的效果。
文档编号F22B31/08GK202158553SQ201020638250
公开日2012年3月7日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者姚伯龙, 李勇强, 李勇良, 赵廉, 陈东辉 申请人:无锡中阳新能源科技有限公司