专利名称：一种辐射管烧嘴用烟气余热换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种换热或空气预热装置，具体来说涉及一种U型或W型辐射管烧嘴用烟气余热换热器。
背景技术：
中国专利公开号:CN102168928，
公开日:2011年8月31日，发明名称《用烟气余热预热空气的对夹式换热器》，包括由内筒和外筒构成的换热夹套腔，内筒两端的开口用于流经余热烟气，外筒两端与内筒之间由环形板封闭，外筒的侧面一边连着冷空气进口，另一边连着热空气出口，并且冷空气进口和热空气出口互为正对面，结构简单，制作方便，气流阻力小，换热效果较好。但该技术方案中空气的流向与烟气流向相垂直，冷空气与余热烟气管壁接触的面积较小，冷热接触及热交换的时间过短，预热温度提升有限，换热效率较低，若在余热烟气管上多设几组换热器串联使用，预热温度可大幅提升，但设备体积庞大，场地适应性差，换热器安装不便且成本成倍增加。现有的U型或W型辐射管烧嘴有两个管口，一个是加热气体进口，另一个是烟气出口，加热气体在辐射管内加热后从烟气出口排出，烟气出口排出的烟气温度较高，通常可达800°C 1000°C，但其热能未能得到充分利用。
发明内容本实用新型的目的是针对现有换热器中空气与烟气管壁接触面积小，热交换时间短，换热效率较低和辐射管烧嘴排出烟气未能合理利用的缺陷和不足，提出一种空气与烟气管壁接触面积较大，热交换时间充分，换热效率较高的辐射管烧嘴用烟气余热换热器。它设计合理，空气预热升温快，预热温度高，节能效果明显，结构简单，体积小，制作成本较低，安装方便，便于推广使用。本实用新型的目的是通过以下方式实现的:一种辐射管烧嘴用烟气余热换热器，包括烟气导管和空气导管，烟气导管上设置有烟气进口和烟气出口，所述的烟气导管内同轴设置有一换热管，换热管上靠近烟气出口的一端为低温端，远离烟气出口的一端为高温端，换热管的外径小于烟气导管的内径，所述的空气导管包括外径小于换热管内径的冷空气导管和热空气导管，所述的冷空气导管和热空气导管均与换热管同轴设置于换热管内，其中，所述的冷空气导管位于换热管内的低温端一侧，冷空气导管的空气出口朝向并靠近换热管低温端的端面，所述的热空气导管位于换热管内的高温端一侧，热空气导管的进气口朝向并靠近换热管高温端的端面，所述冷空气导管上的空气进口穿过换热管并从烟气导管上烟气进口 一侧的管壁伸出，所述热空气导管的出气口从换热管上靠近烟气进口部位的管壁伸出。所述换热管的高温端一侧的外表面和内表面上均设置有翅片。所述换热管的外径等于烟气导管内径的1/2 3/4。所述冷空气导管和热空气导管的直径相等，且冷空气导管和热空气导管的外径等于换热管内径的1/2 3/4。所述冷空气导管的空气出口至换热管低温端端面的距离等于换热管内径的I 2倍，所述热空气导管的进气口至换热管高温端端面的距离等于换热管内径的1/4 3/4。所述的冷空气导管上的空气进口上设置有法兰，所述热空气导管的出气口制成锥形的喷口形状。所述的换热管、冷空气导管和热空气导管均采用耐热钢制成。所述烟气导管的烟气进口和烟气出口上均设置有法兰。与现有技术相比本实用新型具有以下明显的优点:1.本实用新型在烟气导管内部沿轴向设置换热管，并在换热管内部沿轴向设置冷空气导管和热空气导管，使冷空气通过换热管的管壁与U型或W型辐射管烧嘴排出的高温烟气进行热交换，换热管与高温烟气的接触面积大，对管壁的预热充分，热量利用率高，特别是冷空气导管上的空气出口和热空气导管上的进气口分别靠近和朝向换热管的低温端和高温端，加长了冷空气在换热管内的流动路径，延长了冷空气热交换和预热的时间，即延长了高温烟气对空气的加热时间，对烟气余热热量的利用充分，换热效率大大提高，增强了冷空气的预热效果，冷空气的预热升温快，预热温度高。2.本实用新型结构简单，体积小，不占用烟气管外部的空间，安装使用方便，不影响烟气的排放，对高温废气的热能利用率提高，所用能耗进一步降低，节能降耗效果明显。3.本实用新型的冷空气导管、热空气导管、换热管都是采用耐热钢制成，具有耐温高、导热性能好、质量轻、使用寿命长等优点。4.本实用新型烧嘴的设计合理，结构简单，加工制作方便，成本较低。可广泛用于钢铁冶金、建筑材料、耐火材料、玻璃、陶瓷等行业中的空气预热和换热，特别适于向U型或W型辐射管烧嘴提供预热的高温助燃空气，便于推广使用。
图1是本实用新型的结构示意图。图中，烟气导管1，烟气进口 2，烟气出口 3，换热管4，冷空气导管5，空气进口 51，空气出口 52，热空气导管6，进气口 61，出气口 62，翅片7。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细描述。参见图1，本实用新型的一种辐射管烧嘴用烟气余热换热器，一种烟气余热换热器，包括烟气导管I和空气导管，烟气导管I上设置有烟气进口 2和烟气出口 3，其特征在于:所述的烟气导管I内同轴设置有一换热管4，换热管4上靠近烟气出口 3的一端为低温端，远离烟气出口 3的一端为高温端，换热管4的外径小于烟气导管I的内径，所述的空气导管包括外径小于换热管4内径的冷空气导管5和热空气导管6，所述的冷空气导管5和热空气导管6均与换热管4同轴设置于换热管4内，其中，所述的冷空气导管5位于换热管4内的低温端一侧，冷空气导管5的空气出口 52朝向并靠近换热管4低温端的端面，所述的热空气导管6位于换热管4内的高温端一侧，热空气导管6的进气口 61朝向并靠近换热管4高温端的端面，所述冷空气导管5上的空气进口 51穿过换热管4并从烟气导管I上烟气进口 2 —侧的管壁伸出，所述热空气导管6的出气口 62从换热管4上靠近烟气进口 2部位的管壁伸出。所述烟气导管I上的烟气进口 2与U型或W型辐射管烧嘴上的烟气出口相连接，烟气出口 3与排烟管道相连接，为便于烟气导管I分别与烧嘴上的烟气出口和排烟管道连接，所述烟气导管I的烟气进口 2和烟气出口 3上均设置有法兰。烟气导管I内同轴设置有换热管4，换热管4上远离烟气出口 3的一端即深入U型或W型辐射管烧嘴上的烟气出口内部的一端为高温端，靠近烟气出口 3的一端为低温端，换热管4内部同轴设置有冷空气导管5和热空气导管6，冷空气导管5设置于换热管4的低温端一侧，冷空气导管5的空气出口 52朝向并靠近换热管4低温端的端面，当所述冷空气导管5的空气出口 52至换热管4低温端端面的距离等于换热管4内径的I 2倍时，可以使进入换热管4内的冷空气在低温段充分吸热和升温，热空气导管6设置于换热管4内的高温端一侧，热空气导管6的进气口 61朝向并靠近换热管4高温端的端面，当所述热空气导管6的进气口 61至换热管4高温端端面的距离等于换热管4内径的1/4 3/4时，既可以满足对流入热空气导管6空气的加热需要，又可满足热空气在热空气导管内流动的流量要求。为了提高换热效果，可以在所述换热管4的高温端一侧的外表面和内表面上均设置有翅片7。所述换热管4的外径等于烟气导管I内径的1/2 3/4。所述冷空气导管5和热空气导管6的直径相等，且冷空气导管5和热空气导管6的外径等于换热管4内径的1/2 3/4。在满足烟气和空气流动中流量要求的同时，也兼顾的高温烟气与空气间的预热和换热效果，使得经预热后的空气温度可达400°C 600°C。热效率可提高20%以上。所述的冷空气导管5上的空气进口上设置有法兰，可与U型或W型辐射管烧嘴上烟气出口的法兰相连接，所述热空气导管6的出气口 62制成锥形的喷口形状，以便于与U型或W型辐射管烧嘴上的预热空气进口相连接。所述的换热管4、冷空气导管5和热空气导管6均采用导热性能良好的耐热钢制成，其换热效率高，使用寿命长。本实用新型的工作过程是:由U型或W型辐射管烧嘴排出的高温烟气从烟气导管I的烟气进口 2进入，从烟气导管I上的烟气出口 3流出，在流动过程中，高温烟气先对换热管4的高温端进行加热，后通过换热管4与烟气导管I之间的空间对换热管4整体进行加热，再从烟气导管I上的烟气出口 3排出。在换热管4内部冷空气导管5的空气进口 51设置在烟气导管I上的烟气进口 2 —侧，即设置在换热管4中烟气进口 2和烟气出口 3之间的一段上，冷空气在冷空气导管5内从换热管4的中部向换热管4的低温端流动从空气出口 52流出，进入换热管4内，再从换热管4的低温端向高温端流动，空气在换热管4内部流动的路径贯穿换热管4的全长，使其换热的路径和时间延长，且空气的流动方向与高温烟气的流动方向呈逆向流动，实现逆对流热交换，换热效率高。流至换热管4高温端的空气进入热空气导管6的进气口 61，再向热空气导管6的出气口 62流动，从出气口 62流出，将预热后的空气送入U型或W型辐射管烧嘴上的空气进口，对烧嘴内喷出的可燃气体进行助燃。本实用新型直接利用烧嘴燃烧所产生高温烟气的余热对助燃空气进行加热，形成将自身热能预热空气再进行高温燃烧的循环利用，无需外部的预热热源或预热空气，结构简单，热效率高，节能效果显著。
权利要求1.一种辐射管烧嘴用烟气余热换热器，包括烟气导管(I)和空气导管，烟气导管(I)上设置有烟气进口(2)和烟气出口(3)，其特征在于:所述的烟气导管(I)内同轴设置有一换热管(4)，换热管(4)上靠近烟气出口(3)的一端为低温端，远离烟气出口(3)的一端为高温端，换热管(4)的外径小于烟气导管(I)的内径，所述的空气导管包括外径小于换热管(4)内径的冷空气导管(5)和热空气导管(6)，所述的冷空气导管(5)和热空气导管(6)均与换热管(4)同轴设置于换热管(4)内，其中，所述的冷空气导管(5)位于换热管(4)内的低温端一侧，冷空气导管(5)的空气出口(52)朝向并靠近换热管(4)低温端的端面，所述的热空气导管(6)位于换热管(4)内的高温端一侧，热空气导管(6)的进气口(61)朝向并靠近换热管(4)高温端的端面，所述冷空气导管(5)上的空气进口(51)穿过换热管(4)并从烟气导管(I)上烟气进口( 2 ) —侧的管壁伸出，所述热空气导管(6 )的出气口( 62 )从换热管(4)上靠近烟气进口( 2 )部位的管壁伸出。
2.根据权利要求1所述的一种辐射管烧嘴用烟气余热换热器，其特征在于:所述换热管(4)的高温端一侧的外表面和内表面上均设置有翅片(J)。
3.根据权利要求1或2所述的一种辐射管烧嘴用烟气余热换热器，其特征在于:所述换热管(4)的外径等于烟气导管(I)内径的1/2 3/4。
4.根据权利要求1所述的一种辐射管烧嘴用烟气余热换热器，其特征在于:所述冷空气导管(5)和热空气导管(6)的直径相等，且冷空气导管(5)和热空气导管(6)的外径等于换热管(4)内径的1/2 3/4。
5.根据权利要求1或4所述的一种辐射管烧嘴用烟气余热换热器，其特征在于:所述冷空气导管(5)的空气出口(52)至换热管(4)低温端端面的距离等于换热管(4)内径的I 2倍，所述热空气导管(6)的进气口(61)至换热管(4)高温端端面的距离等于换热管(4)内径的1/4 3/4。
6.根据权利要求1或4所述的一种辐射管烧嘴用烟气余热换热器，其特征在于:所述的冷空气导管(5)上的空气进口上设置有法兰，所述热空气导管(6)的出气口(62)制成锥形的喷口形状。
7.根据权利要求1所述的一种辐射管烧嘴用烟气余热换热器，其特征在于:所述的换热管(4)、冷空气导管(5)和热空气导管(6)均采用耐热钢制成。
8.根据权利要求1所述的一种辐射管烧嘴用烟气余热换热器，其特征在于:所述烟气导管(I)的烟气进口(2)和烟气出口(3)上均设置有法兰。
专利摘要一种辐射管烧嘴用烟气余热换热器，属于换热或空气预热装置，所述的烟气导管(1)内同轴设置有一换热管(4)，冷空气导管(5)和热空气导管(6)均与换热管(4)同轴设置于换热管(4)内，冷空气导管(5)位于换热管(4)内的低温端一侧，热空气导管(6)位于换热管(4)内的高温端一侧，空气进口(51)穿过换热管(4)并从烟气进口(2)一侧的管壁伸出，热空气导管(6)的出气口(62)从换热管(4)上靠近烟气导管(1)上烟气进口(2)的管壁伸出。直接利用高温烟气的余热对助燃空气进行加热，形成自身热能转换成热空气的循环利用，无需外部预热的热源，结构简单，安装使用方便，热效率高，节能降耗效果明显。
文档编号F23L15/00GK202973984SQ201220737878
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者李鸿亮, 李 浩, 任瑞坤 申请人:武汉宇宙科技有限公司