专利名称：空气喷射卷吸回流烟气的辐射管燃烧装置用换热器的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及换热装置技术领域，尤其涉及应用于一种与辐射管燃烧装置配套使用、预热助燃空气用的换热装置。
背景技术：
目前，在金属热处理、物料融化等对产品质量要求比较高的行业中，传统的明火直接加热方式已经很难满足工艺要求，辐射管燃烧装置采用间接加热方式得到了广泛的推广和应用。为了提高燃烧效率，充分利用能量，这些燃烧装置大都配有换热器来预热助燃空气。通常辐射管燃烧装置换热器的形式主要有两种(1)与吸入式辐射管配套使用的换热器，换热器多采用在换热管内侧或外侧加翅片或者是在换热管表面加麻面的方式来增强换热效果。这种换热器空气流动阻力损失小，但换热效率较低，在100(TC的烟气温度下，空气仅能够预热到350-400°C，排烟在650°C以上；( 与鼓入式辐射管配套使用的换热器，这种换热器多采用喷流行程加翅片管的结构型式，即换热器外管设置翅片管，内管采用多行程喷流结构来提高换热效果。这种换热器空气流动阻力损失大，需要较大的供风压力，但换热效率较高，在1000°C的烟气温度下，空气能够预热到500°C以上，排烟温度降到600°C以下。 另外，助燃空气温度低，还存在NOx排放量大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单实用、有效提高空气预热温度、降低污染物排放的空气喷射卷吸回流烟气的辐射管燃烧装置用换热器。为达到上述目的，本发明采用的方案为一种空气喷射卷吸回流烟气的辐射管燃烧装置用换热器，包括有换热器壳体、内芯管、换热管、高温空气喷射管，换热器壳体为一四通结构，包括预热空气入口、烟气入口、烟气出口、空气喷射混气口，内芯管贯穿换热器壳体后嵌入换热管内并与换热管的内腔形成连续的通道，其中内芯管外壁与换热管之间区域为空气预热通道，换热管底端封闭、开口端与换热器壳体相连；高温空气喷射管为底端大顶端小的锥形渐缩管结构，且底端连接在换热器壳体的空气喷射混气口内，高温空气喷射管内腔与空气预热通道连通形成喷气通道、其外壁与混气口之间形成烟气回流通道；换热器壳烟气入口端连通有辐射管、空气喷射混气口端通过波纹管与主烧嘴相连通。较佳地，所述的换热管由连接直管、翅片管、密封球头依次焊接而成，翅片管管壁内外两侧连接有用于换热的翅片，密封球头用于密封翅片管底端，连接直管连通翅片管和换热器壳体。较佳地，所述的内芯管上焊接有两片碳钢材质的异形法兰，一片用以和空气进气管连接，一片用以和换热器壳体连接。较佳地，所述的翅片管的翅片为相邻交错结构。较佳地，所述的翅片管由两段以上独立制作的翅片管焊接而成。本发明的有益效果
3
(1)换热器添加锥形渐缩空气喷射管，通过空气高速喷射形成的负压区卷吸烟气， 使烟气与预热空气掺混，在换热管有效换热的基础上，能将空气预热温度提高100°c以上；(2)空气喷射管安装于换热器壳体预热空气出口处，配合喷射管的锥形渐缩结构， 能适应较大的压力波动，确保烟气卷吸的有效性；(3)烟气与空气掺混后，降低了燃烧区的氧浓度，NOx生成量大幅度减少，降低了污染物的排放量；(4)换热翅片管采用内外双侧翅片结构，换热面积增大，且翅片管相邻翅片交错布置，有利于增加烟气和空气紊流度，大大增加了换热系数，有利于充分预热助燃空气，增强换热效果，高效率利用烟气余热；(5)该换热器组件少，各组件之间易于安装拆卸。
图1为本发明实施例的俯视示意图；图2为本发明实施例的正视剖视图；图3为图2的C向侧视图；图4为图2中翅片管的B-B剖视放大图；图5为本发明实施例与辐射管燃烧装置配套使用的结构示意图；图中标记说明1-密封球头，2-翅片管，3-空气预热通道，4-连接直管，5-换热器壳体，6-高温空气喷射管，7-喷气通道，8-烟气回流通道，9-空气进口通道，10-烟气出口通道，11"辐射管连接法兰，12-内芯管，13-波纹管，14-主烧嘴，15-烟气换热通道，16-辐射管。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步描述，参见图1至图5。根据本发明实施的空气喷射卷吸回流烟气的辐射管燃烧装置用换热器，整个换热器包括有换热器壳体5、高温空气喷射管6、换热管、内芯管12。换热器壳体5为采用耐热钢铸造成型的四通结构，具备空气入口、烟气入口、烟气出口、空气喷射混气口，内芯管12、高温空气喷射管6、换热管均连接在换热器壳体5上，并通过壳体5形成连续的通道。与辐射管燃烧装置配套使用时，换热器壳体5的烟气入口端连通有辐射管16、空气喷射混气口端通过波纹管13与主烧嘴14相连通。内芯管12贯穿换热器壳体5后嵌入换热管内、并与换热管的内腔形成连续的通道，其中内芯管12外壁与换热管之间区域为空气预热通道3，换热管底端封闭、开口端与换热器壳体5相连。内芯管12为耐热钢管，和换热器壳体5之间采用法兰连接，管上焊接有两片碳钢材质的异形法兰，一片用以和空气进气管连接，一片用以和换热器壳体5连接，同时内芯管12将助燃空气通道分为内外两层，以增加空气行程。换热管整体为耐热钢材质，且由连接直管4、若干段独立制作的翅片管2、密封球头1组成，各部分之间采用焊接固定，翅片管2用以烟气和空气之间换热，内外两侧均布置相邻交错的翅片，以增加空气和烟气紊流度，增强换热。密封球头1则主要起密封翅片管2和空气导向作用。连接直管4则连通翅片管2和换热器壳体5，其两头分别焊接在换热器壳体5的烟气入口端和翅片管2头端。高温空气喷射管6采用耐热钢铸造成型，其为底端大顶端小的锥形渐缩管结构， 可保证预热后的助燃空气以较高的速度喷出，形成稳定有效的负压区以卷吸烟气。高温空气喷射管6底端以螺纹连接方式连接在换热器壳体5的混气口内，其内腔与空气预热通道 3连通形成喷气通道7、外壁与混气口之间形成烟气回流通道8。换热器工作时，空气经进口通道9进入内芯管12，沿内芯管12前行至密封球头1 处，经密封球头1导向后反方向进入内芯管12和翅片管2之间的空气预热通道3，和翅片管 2充分换热后进入换热器壳体5，之后到达高温空气喷射混气口 6处，经锥形渐缩结构的高温空气喷射管6以高速喷出，进入和换热器壳体5以法兰连接的主烧嘴14空气进气通道， 同时高速喷出的空气在混气口附近形成稳定有效的负压区，负压区的存在将烟气卷吸进入主烧嘴14空气进气通道，与助燃空气掺混以提高助燃空气温度，同时降低助燃空气中氧浓度。图5给出了与辐射管燃烧装置配套使用时换热器的实施方式，换热器预热空气出口 7通过波纹管13与主烧嘴14连接，换热器壳体上11的安装法兰接口与辐射管16固定连接，换热管(密封球头1、翅片管2、连接直管4组成)与辐射管16之间形成烟气换热通道15，烟气在该通道内经翅片管2将热量传递给助燃空气，之后离开辐射管16进入换热器壳体5，烟气在离开换热器壳体5时，一部分烟气被卷吸进入波纹管13与助燃空气混合，然后进入主烧嘴14，另一部分经换热器壳体5排出；助燃空气从空气进口通道9进入后，在内芯管12中流动，经密封球头1转向后进入内芯管12和翅片管2之间的空气预热通道3，充分预热后的空气进入换热器壳体5，然后通过高温空气喷射口 6以高速喷入波纹管13并与卷吸进入的烟气进行充分混合，之后进入主烧嘴14进行燃烧。由于助燃空气中氧含量大幅减少，燃烧时避免了局部高温区的产生，NOx的生成量大幅减少，减少了污染物的排放量。以上所揭露的仅为本发明专利的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明专利之权利范围，因此依本发明专利申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明专利的保护范围。
权利要求
1.一种空气喷射卷吸回流烟气的辐射管燃烧装置用换热器，其特征在于包括有换热器壳体(5)、内芯管(12)、换热管、高温空气喷射管(6)。换热器壳体(5)为一四通结构，包括预热空气入口、烟气入口、烟气出口、空气喷射混气口，内芯管(12)贯穿换热器壳体(5) 后嵌入换热管内并与换热管的内腔形成连续的通道，其中内芯管(1 外壁与换热管之间区域为空气预热通道(3)，换热管底端封闭、开口端与换热器壳体( 相连；高温空气喷射管(6)为底端大顶端小的锥形渐缩管结构，且底端连接在换热器壳体(5)的空气喷射混气口内，高温空气喷射管(6)内腔与空气预热通道C3)连通形成喷气通道(7)、其外壁与混气口之间形成烟气回流通道⑶；换热器壳体(5)烟气入口端连通有辐射管(16)、空气喷射混气口端通过波纹管(13)与主烧嘴(14)相连通。
2.根据权利要求1所述的空气喷射卷吸回流烟气的辐射管燃烧装置用换热器，其特征在于所述的换热管由连接直管G)、翅片管O)、密封球头(1)依次焊接而成，翅片管(2) 管壁内外两侧连接有用于换热的翅片，密封球头(1)用于密封翅片管底端且连通内芯管 (12)与翅片管，连接直管(4)连通翅片管和换热器壳体(5)。
3.根据权利要求1所述的空气喷射卷吸回流烟气的辐射管燃烧装置用换热器，其特征在于所述的内芯管(12)上焊接有两片碳钢材质的异形法兰，一片用以和空气进气管连接，一片用以和换热器壳体( 连接。
4.根据权利要求2所述的空气喷射卷吸回流烟气的辐射管燃烧装置用换热器，其特征在于所述的翅片管O)的翅片为相邻交错结构。
5.根据权利要求2所述的空气喷射卷吸回流烟气的辐射管燃烧装置用换热器，其特征在于所述的翅片管O)由两段以上独立制作的翅片管焊接而成。
全文摘要
本发明涉及换热器技术，尤其涉及一种空气喷射卷吸回流烟气的辐射管燃烧装置用换热器，包括有一四通结构的换热器壳体，换热器壳体上连接有内芯管、换热管、高温空气喷射管，高温空气喷射管为锥形渐缩管结构，用以形成喷气通道。换热器壳体空气喷射口端通过波纹管与主烧嘴相连，换热器壳体烟气入口端连通有辐射管。本发明添加锥形渐缩空气喷射管，形成负压区卷吸烟气，使烟气与预热空气掺混，在换热管有效换热的基础上，有效提高空气预热温度；烟气与空气掺混后，降低了燃烧区的氧浓度，NOx生成量减少，降低污染物的排放量；内外双侧交错布置的翅片结构，增大换热面积，增加烟气和空气紊流度，增强换热效果，高效率利用烟气余热；各组件之间易于安装拆卸。
文档编号F23L15/00GK102418936SQ201110406418
公开日2012年4月18日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者徐少春, 许学成, 高阳 申请人:中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司