具有多孔喷管换热器的连续式低氧高温燃烧熔铝炉的制作方法_2

文档序号:10367868阅读:来源:国知局
[0026]可选择地,至少一个热交换筒体在多孔喷管换热器的烟气通道中的布置方向与烟气通道中的烟气流动方向垂直。
[0027]另外,根据实际需要可以选择适当数量的热交换筒体以及连接通道,例如五个热交换筒体与四个连接通道,或者六个热交换筒体与五个连接通道,以达到期望的热交换效果O
[0028]可选择地,多孔喷管换热器可以只包括设于烟气通道中的一个热交换筒体,热交换筒体的首端的进气孔直接形成低温空气入口,热交换筒体的尾端直接形成高温空气出□O
[0029]可选择地,多孔喷管换热器可以包括设于烟气通道中的二个或二个以上的热交换筒体。
[0030]可选择地,本实用新型中采用的燃气可以为天然气、煤气或液化石油气。
[0031]本实用新型的有益效果是:(1)、由于外界空气经过高压风机的加压后才进入多孔喷管换热器,且当高压空气进入多孔喷管后,空气喷孔的孔隙小,因此高压空气会快速且以高压通过空气喷孔从多孔喷管向外喷出,并以高速和高压撞击到热交换筒体的筒体内壁,该高速和高压的撞击可以保证热交换筒体内部的低温空气与热交换筒体外部的高温烟气之间发生迅速有效的热交换,使得烟气温度迅速降低,例如在进入多孔喷管换热器的烟气温度为大约900摄氏度的情况下,在此高温条件下仍然能够保证多孔喷管换热器的组件始终处于可以承受的工作温度范围内,特别是对于采用碳钢制造的多孔喷管换热器而言,可以满足碳钢材质的温度要求,延长多孔喷管换热器的寿命,降低了成本且保证了运行安全,而对于采用不锈钢材质制造的多孔喷管换热器而言,可以明显延长使用寿命,减少检修更换工作量;(2)、上述快速高效的换热过程可以明显改善熔铝炉高温烟气的余热利用效果,在短时间内完成高温烟气的余热利用,节约了能源,降低了对环境的污染;(3)、由于上述多孔喷管换热器的结构能够保证系统元件始终处于可承受的温度范围内,因此不需要在多套热交换系统或者蓄热系统之间切换,保证了燃烧过程的连续性,且简化了系统结构并降低了相应的部件布置难度;(4)、在多孔喷管换热器中进行热交换的烟气的流动方向与空气的流动方向互相垂直,利用烟气对空气通道的管壁的撞击过程,最大限度地提高了烟气和空气的热交换效果;(5)、将炉体排出的一部分烟气重新送入混合器,从而在混合器中与经过多孔喷管换热器预热后的空气充分混合,再次参与燃烧,上述过程降低了混合气的氧含量,使得炉体内能够实现低氧燃烧,燃烧后生成的氮氧化物含量低,降低了对环境的污染;(6)、在熔铝炉的炉体上间隔设置两个燃烧喷嘴,熔化速度快,节省能源;(7)、空气先进入处于烟气通道前段的第一热交换筒体换热,再进入处于烟气通道后段的第三热交换筒体换热,最后进入处于烟气通道中段的第二热交换筒体换热,这种布置方式,使得空气与烟气的换热过程更加高效合理,可充分降低排放至大气的烟气温度;(8)、部分高温烟气通过混合器中高压空气的引射作用负压吸入混合器,这能够清除炉压,从而避免熔铝炉内炉压增高带来的安全隐患。
【附图说明】
[0032]图1示出了本实用新型的具有多孔喷管换热器的连续式低氧高温燃烧熔铝炉的构造示意图。
[0033]图2示出了本实用新型采用的多孔喷管换热器的构造示意图。
[0034]图3示出了本实用新型采用的混合器的构造示意图。
【具体实施方式】
[0035]请参照图1及图2,根据本实用新型的一种实施方式,具有多孔喷管换热器的连续式低氧高温燃烧熔铝炉包括:炉体100、除尘换热室200、多孔喷管换热器300、高压风机400以及混合器500。
[0036]炉体100包括第一燃烧喷嘴120及第二燃烧喷嘴130,第一燃烧喷嘴120及第二燃烧喷嘴130间隔设置在炉体100的一端壁111上。炉体100的另一端壁112上设置有第一高温烟气出口 140,炉体100的一侧壁113上设有第二高温烟气出口 150。工作时,第一燃烧喷嘴120以及第二燃烧喷嘴130用于将燃料以及助燃气喷射至炉体100的炉膛内燃烧放热以熔化铝。
[0037]第一高温烟气出口140通过管道与除尘换热室200相连接用于将燃烧后产生的约70% (体积)烟气送入除尘换热室200。第二高温烟气出口 150与混合器500通过管道相连接用于将燃烧后产生的约30% (体积)烟气送入混合器500。炉体100排出的烟气中氧含量以体积百分比计约为3%,烟气温度约为1000摄氏度。
[0038]除尘换热室200连接在炉体100与多孔喷管换热器300之间,除尘换热室200设于地下。除尘换热室200包括设置在顶部的含尘烟气入口 210和除尘烟气出口 220。来自炉体100的第一高温烟气出口 140的高温烟气经由除尘换热室200的含尘烟气入口 210进入除尘换热室200内部,在除尘换热室200中烟气沿大致U形的运动路径流动以除掉大量的烟尘,并且烟气获得一定程度的降温,烟气温度约降至900摄氏度,并经由除尘烟气出口 220排出。
[0039]如图1和图2所示,多孔喷管换热器300连接在除尘换热室200的下游,其包括高温烟气入口 310、低温烟气出口 320、低温空气入口 330、高温空气出口 340、烟气通道350以及空气通道360。在多孔喷管换热器300内外界空气与高温烟气实现热交换,使得空气预热,烟气温度大幅降低。除尘换热室200的除尘烟气出口 220通过管道与多孔喷管换热器300的高温烟气入口 310相连接将大约900摄氏度的高温烟气送入高温烟气入口 310,经过热交换的烟气经由多孔喷管换热器300的低温烟气出口320排放至烟囱,此时烟气温度降为大约150摄氏度。
[0040]高压风机400通过管道与多孔喷管换热器300相连接,将外界空气进行加压并将加压后的空气送入多孔喷管换热器300,空气经过多孔喷管换热器300的预热并经过混合器500的混合后最终输送至第一燃烧喷嘴120及第二燃烧喷嘴130助燃。具体地,高压风机400经由管道与多孔喷管换热器300的低温空气入口 330相连接,来自高压风机400的高压空气从低温空气入口 330进入多孔喷管换热器300,进入低温空气入口 330之前的空气温度大约为20摄氏度,而经过多孔喷管换热器300后空气温度上升为约700摄氏度,氧含量以体积百分比计约为21 %。
[0041]图2所示为多孔喷管换热器300的具体结构图。该多孔喷管换热器300优选采用碳钢制造,也可以采用不锈钢制造。作为本实用新型的一种可选择实施方式,烟气通道350截面为圆形,在其它实施方式中,烟气通道350的截面可为正方形、长方形等其它形状。烟气通道350的一端形成高温烟气入口 310,另一端形成低温烟气出口 320,高温烟气在烟气通道350中流动。
[0042]下面详细介绍空气通道360的结构。在本实用新型的一个实施方式中,空气通道360包括沿着烟气流动方向依次设置于烟气通道350内的第一热交换筒体361、第二热交换筒体363、第三热交换筒体365。此外,还包括用于将第一热交换筒体361与第三热交换筒体365在空气流动方向上尾首相连的第一连接通道362,并且还包括用于将第三热交换筒体365与第二热交换筒体363在空气流动方向上尾首相连的第二连接通道364。在该非限制性实施方式中,进一步包括与第一热交换筒体361的首端连通的进气室367、以及与第二热交换筒体363的尾端连通的出气室368。其中,多孔喷管换热器300的低温空气入口 330设置于进气室367的室壁上,多孔喷管换热器300的高温空气出口 340设置于出气室368的室壁上。
[0043]如图2所示,空气通道360的第一热交换筒体361、第三热交换筒体365和第二热交换筒体363结构相似,均为直筒形且伸入到烟气通道350的管壁内部,而空气通道360的第一连接通道362和第二连接通道364均设置于烟气通道350的管壁外侧。第一热交换筒体361经由弯折的第一连接通道362而实现与第三热交换筒体365的连接,第三热交换筒体353经由第二连接通道364而实现与第二热交换筒体363的连接。第一热交换筒体361、第二热交换筒体363、第三热交换筒体365中均包括一个多孔喷管366。
[0044]下面以第一热交换筒体361举例说明各热交换筒体的构造。第一热交换筒体361包括邻近进气室367的首端和邻近第一连接通道362的尾端,其中,尾端形成敞口端并且与第一连接通道362直接连通。其中,首端形成环形端壁且中央形成进气孔3661。多孔喷管366围绕进气孔3661在第一热交换筒体361内从首端向尾端延伸。多孔喷管366包括邻近第一连接通道362的封闭端3662以及在进气孔3661与封闭端3662之间延伸的管体3663。
[0045]管体3663上设置多个空气喷孔36631,使得来自低温空气入口330的高压冷空气从进气室367通过进气孔3661进入管体3663后,经由多个空气喷孔36631向着第一热交换筒体361的内壁高速喷射,从而与流经第一热交换筒体361外壁的高温烟气快速换热,空气被快速预热,第一热交换筒
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