专利名称：一种自预热型燃烧器中的换热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自预热型燃烧器中的换热器。
背景技术：
自预热型燃烧器由自预热烧嘴、烟气回流装置和换热器组成。换热器是提高 自预热型燃烧器燃烧效率和热量利用率的关键部件。换热器的作用是回收高温烟 气的余热，用来预热助燃空气或者煤气，将回收的热量返回燃烧器内，起到节约 燃料，提高燃烧温度，改善燃烧状况，提高热量利用效率，因此它是该燃烧器节 能减排的重要元件。
目前，该型燃烧器的换热器大都采用管翅或肋片结构增强换热，但是它只能 增加管壁的对流换热系数和换热面积，对增强烟气的辐射换热性能作用甚微；随 着使用时间的增加，由于表面的污垢沉积其换热效率将有所下降，且不易清理和 更换。
泡沫金属是一种新型的低密度功能结构材料，具有体积密度小、相对质量轻、 比表面积大、比力学性能高、阻尼性能好等特点。泡沫金属的显著特征是其内部 有大量的孔隙，根据各个孔隙之间是否联通有开孔结构和闭孔结构之分。由于开 孔结构的泡沫金属具有较大的可及表面积、较高的孔壁热传导率和较小的体积比 热容，从而使其具备了优越的热传输能力，可成功地应用于热交换器等换热装置。
发明内容
本发明的目的为了克服现有的自预热型燃烧器中换热器的不足，提供一种 能显著提高烟气侧的辐射换热性能，增加烟气侧和空气侧的对流换热系数，提高 换热器的换热效率的新型换热器，且结构简单，加工制造简便，能方便地清理换 热器表面污垢和更换强化换热元件即泡沫金属。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是所述换热器为环缝式套管结 构，环缝式套管采用光管，包括内层套管、夹层套管与外层套管；所述内层套管 与夹层套管组成空气环缝，所述夹层套管与外层套管组成烟气环缝；所述空气环 缝及烟气环缝内填充多孔泡沫金属，所述多孔泡沫金属为开孔结构。
上述技术方案可以进一步的改进为所述烟气环缝填充的多孔泡沫金属为耐高温的多孔泡沫金属，耐高温极限值为1000~1400°C;所述空气环缝填充的多孔 泡沫金属耐热极限值为500~700°C。
上述技术方案可以进一步的改进为所述多孔泡沫金属可以通过热喷涂技术 进行涂覆表面处理，喷涂材料为金属或陶瓷，以提高其黑度和辐射性能。
上述技术方案可以进一步的改进为所述泡沫金属是钛金属为基体的泡沫金
属、泡沫钢或泡沫铝。
本发明的有益效果是，大大提高燃烧器换热器的换热效率和燃料的热量利用
效率；结构简单，制造成本低，易于维护，并能提高燃烧器的使用效果和使用寿
图l是自预热型燃烧器结构示意图。 图2是本发明换热器的A-A截面示意图。
具体实施例方式
图l为本发明应用于自预热型燃烧器结构示意图。该自预热型燃烧器由
自预热烧嘴l、烟气回流装置2和换热器组成。其中换热器为环缝式套管结构，环 缝式套管采用光管，包括内层套管3、夹层套管4与外层套管5，如图2所示，其中 内层套管3与夹层套管4组成空气环缝，常温空气自燃烧器外流入；所述夹层套管 4与外层套管5组成烟气环缝，高温烟气自燃烧室内流出，在所述空气环缝填充开 孔结构的多孔泡沫金属6，在所述烟气环缝内也填充开孔结构的多孔泡沫金属6。 烟气和空气通过环缝式换热器进行换热，达到回收烟气余热用于预热空气的目 的。
在烟气侧环缝内填充耐高温的多孔泡沫金属(烟气温度最高值约1000~1400 °C,与燃烧器使用环境有关)，由于多孔泡沫金属具有较大的可及表面积、较高 的黑度和较小的体积比热容，将会大幅度提高烟气侧的总辐射能力，初步估计辐 射换热量将增加一倍以上，由于增加了气流的扰动并且多孔泡沫金属具有较高的 导热率，对流换热系数也会比肋片结构有所增加；在空气侧环缝内填充耐热的多 孔泡沫金属(空气预热温度最高值约500 700'C,与烟气最高温度值有关)，可显 著提高空气侧的当量导热系数和对流换热效果。经初步计算燃烧器换热器的综合 换热效率提高20 30%。由于其结构简单，加工制造相对比较容易，并且能方便地拆卸、更换泡沫金属和清理换热表面污垢。
所述的多孔泡沫金属可以通过熔模铸造、沉积或固体构架等方法获得。可以 是钛金属为基体的泡沫金属、泡沫钢或泡沫铝。烟气环缝填充的多孔泡沫金属优 选耐高温的多孔泡沫金属，耐高温极限值为1000~1400°C;空气环缝填充的多孔
泡沫金属耐热极限值为500~700°C。
泡沫金属内部有供气体介质流通的孔洞，优选孔洞的直径为几十微米到几毫 米不等，随燃烧器的具体应用需要而设置。其材料可以与换热管材料相同，也可 以采用与换热管材料不同种类的金属。烟气侧环缝内填充的多孔泡沫金属亦可以 通过热喷涂技术进行涂覆表面处理，以提高其黑度和辐射性能。热喷涂是利用熔 化的粉末或线材实现的一种表面技术，通过气体喷射将熔化的材料加速并输送到 需要涂覆的表面上。熔化的能源可以是电弧或惰性气体等离子。喷涂材料可以是 金属或陶瓷。
权利要求
1、一种自预热型燃烧器中的换热器，其特征在于所述换热器为环缝式套管结构，环缝式套管采用光管，包括内层套管、夹层套管与外层套管；所述内层套管与夹层套管组成空气环缝，所述夹层套管与外层套管组成烟气环缝；所述空气环缝及烟气环缝内填充多孔泡沫金属，所述多孔泡沫金属为开孔结构。
2、 根据权利要求l所述的一种自预热型燃烧器中的换热器，其特征在于 所述烟气环缝填充的多孔泡沫金属为耐高温的多孔泡沫金属，耐高温极限值为 1000~1400°C;
3、 根据权利要求1或2所述的一种自预热型燃烧器中的换热器，其特征在 于所述空气环缝填充的多孔泡沫金属为耐高温的多孔泡沫金属，耐高温极限值为500 700°C。
4、 根据权利要求3所述的一种自预热型燃烧器中的换热器，其特征在于-所述多孔泡沫金属可以通过热喷涂技术进行涂覆表面处理，喷涂材料为金属或陶 瓷，以提高其黑度和辐射性能。
5、 根据权利要求4所述的一种自预热型燃烧器中的换热器，其特征在于 所述泡沫金属是钛金属为基体的泡沫金属、泡沫钢或泡沫铝。
全文摘要
本发明的目的为了克服现有的自预热型燃烧器中换热器的不足，提供一种能显著提高烟气侧的辐射换热性能，增加烟气侧和空气侧的对流换热系数，提高换热器的换热效率的新型换热器，且结构简单，加工制造简便，能方便地清理换热器表面污垢和更换强化换热元件即泡沫金属。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是所述换热器为环缝式套管结构，环缝式套管采用光管，包括内层套管、夹层套管与外层套管；所述内层套管与夹层套管组成空气环缝，所述夹层套管与外层套管组成烟气环缝；所述空气环缝及烟气环缝内填充多孔泡沫金属，所述多孔泡沫金属为开孔结构。本发明结构简单，制造成本低，易于维护，并能提高燃烧器的使用效果和使用寿命。
文档编号F23D14/46GK101666502SQ200910209559
公开日2010年3月10日 申请日期2009年10月29日 优先权日2009年10月29日
发明者刘训良, 治 温, 野 田 申请人:北京科技大学