专利名称：与辐射管烧嘴配套使用的换热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种换热装置，尤其涉及涉及一种与辐射管烧嘴配套使用、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，传统的加热方 式已经很难满足工艺要求，辐射管烧嘴加热方式得到了广泛的推广和应用。为了提高燃烧 效率，这些烧嘴大都配有换热器来预热助燃空气。通常辐射管烧嘴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1000°c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。在现有的换热器结构和换热方式下，想要大 幅提高空气预热温度，已经非常困难，而且现行主流辐射管换热器在功能设计上仅是预热 助燃空气，在改善燃烧效果，减小污染物排放上并未做考虑。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，而提供一种结构简单，能够大幅提高助燃空气 预热温度，同时，还能够改善燃烧效果，减少辐射管烧嘴NOx排放量的与辐射管烧嘴配套使 用的换热器。本发明采用的技术方案它包括换热器壳体，换热器壳体内部设有竖向换热管，竖向换热管内为助燃空气 通道，竖向换热管与换热器壳体之间形成烟气通道，烟气通道上设有排烟管，换热器壳体顶 部设有空气进口通道，竖向换热管内设有空气节流管，换热器壳体底端一侧连接有预热空 气出口，换热器壳体底端另一端固连有辐射管，辐射管内部设有芯管，辐射管与芯管之间设 有横向换热管，横向换热管一端与换热器壳体固连，另一端设有密封导向头，辐射管与横向 换热管之间的空间与烟气通道贯通，横向换热管与芯管之间的空间与助燃空气通道贯通， 在横向换热管与密封导向头之间固设有烟气回流件，所述的芯管一端与预热空气出口固 连，另一端烟气回流件相连，所述的烟气回流件周部设有烟气吸入口，两个端部分别设有与 芯管相通的连接端口和与密封导向头相连的回流空气入口。上述的回流空气入口为锥形圆孔。上述的竖向换热管内设有空气节流管。上述的芯管位于换热器壳体内部的部分为波纹管。上述的烟气吸入口设置4个，均勻分布在烟气回流件周部。本发明取得的技术效果
1、本发明结构简单，换热器添加烟气回流件，将烟气通道与芯管连通，通过空气高 速喷射形成的负压区卷吸烟气，使烟气与预热空气混合，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，同时，烟气与空气混合后，降低了助燃空气中的氧含量，避免 了局部高温区的产生，NOx生成量大幅度减少，降低了污染物的排放量；2、空气节流管的的设置，提高了空气在换热管内的流动速度，增强了换热效果；3、回流空气入口设置为锥形圆孔，提高了助燃空气喷出的速度，减小了流动的阻 力损失。
图1为本发明实施例的结构示意图；图2为图1的C向视图；图3为图1在B-B处的剖视4与辐射管烧嘴配套使用的结构示意图。图中1_密封导向头，2-烟气回流件，3-芯管，4-横向换热管，5-助燃空气通道， 6-烟气通道，7-换热器壳体，8-预热空气出口，9-排烟管，10-空气节流管，11-空气进口通 道，12-波纹管，13-主烧嘴，14-辐射管，15-竖向换热管，16-烟气吸入口，17-连接端口， 18-回流空气入口。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。参见图1-3，一种与辐射管烧嘴配套使用的换热器，它包括换热器壳体7，壳体可 以为整体式也可以分体式，优选为了更新拆卸方便可以将壳体设置分体式，包括上下两部 分，两部分之间通过法兰连接，换热器壳体内部设有竖向换热管15，竖向换热管内为助燃空 气通道5，竖向换热管与换热器壳体之间形成烟气通道6，烟气通道上设有排烟管9，换热器 壳体顶部设有空气进口通道11，竖向换热管内设有空气节流管10，换热器壳体底端一侧连 接有预热空气出口 8，换热器壳体底端另一端固连有辐射管14，辐射管内部设有芯管3，所 述的芯管位于换热器壳体内部的部分为波纹管12。辐射管与芯管之间设有横向换热管4， 横向换热管一端与换热器壳体固连，另一端设有密封导向头1，辐射管与横向换热管之间的 空间与烟气通道贯通，横向换热管与芯管之间的空间与助燃空气通道贯通，在横向换热管 与密封导向头之间固设有烟气回流件2，它采用耐热钢铸造成型，所述的芯管一端与预热空 气出口固连，另一端烟气回流件相连，所述的烟气回流件周部设有均勻分布的4个圆形烟 气吸入口 16，当然烟气吸入口的个数也不一定是4个，其可以根据需要自己设定。两个端部 分别设有与芯管相通的连接端口 17和与密封导向头相连的回流空气入口 18，所述的回流 空气入口可选为锥形圆孔。芯管位于换热器壳体内部的部分为波纹管，用于减少管道膨胀 时产生的热应力。整个换热器分为上下两个行程，上行程为在换热器壳体上下运动的行程，下行程 为水平的回流行程。烟气回流件2右端为密封导向头1，其形状可选用半球形，主要起密封 和预热空气导向作用。横向换热管4和横向换热管15外侧采用麻面结构，内侧为翅片结构， 两端分别与烟气回流件2和换热器壳体7焊接固定。换热器壳体7为耐热钢铸造双层结构，内层为助燃空气通道5，两个出口与横向换热管4和竖向换热管15连接将换热器分为上下 两个形程，换热器上行程外层为烟气通道，将烟气转向送入排烟管9 ；芯管3从壳体中心穿 出与预热空气出口 8连接。空气节流管10置于换热管中心，采用耐热钢焊接成型，端部采 用球形结构，减少了空气流动损失，同时大幅缩小了换热器终空气流通截面积，提高了助燃 空气流速。换热器上行程换热管外侧为烟气通道，烟气通道上设有排烟管9，排烟管9上端 与空气进口通道11和竖向换热管4焊接固定。参见图4，换热器预热空气出口 8通过波纹管12与主烧嘴13连接，换热器壳体上 7的安装法兰接口与辐射管14固定连接，横向换热管4与辐射管14之间形成烟气通道，烟 气通过主烧嘴右端的辐射管14向上运行，一部分烟气被卷吸进入芯管3与助燃空气混合， 另一部分与竖向换热管15和横向换热管4外壁进行换热，由竖向换热管15和横向换热管 4内壁和内翅片传递给助燃空气；另一部分继续上行从排烟管9中排放。助燃空气从空气 进口 11的法兰进入后，经空气节流管10提速后与竖向换热管15和横向换热管4换热，然 后通过烟气回流件2经密封导向头1反射旋转以高速喷入芯管3与卷吸进入的烟气进行充 分混合，通过预热空气出口 8进入主烧嘴13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。本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发 明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权 利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。
权利要求
与辐射管烧嘴配套使用的换热器，它包括换热器壳体(7)，换热器壳体内部设有竖向换热管(15)，竖向换热管将内为助燃空气通道(5)，竖向换热管与换热器壳体之间形成烟气通道(6)，烟气通道上设有排烟管(9)，换热器壳体顶部设有空气进口通道(11)，换热器壳体底端一侧连接有预热空气出口(8)，换热器壳体底端另一端固连有辐射管(14)，辐射管内部设有芯管(3)，辐射管与芯管之间设有横向换热管(4)，横向换热管一端与换热器壳体固连，另一端设有密封导向头(1)，辐射管与横向换热管之间的空间与烟气通道贯通，横向换热管与芯管之间的空间与助燃空气通道贯通，其特征在于在横向换热管与密封导向头之间固设有烟气回流件(2)，所述的芯管一端与预热空气出口固连，另一端烟气回流件相连，所述的烟气回流件周部设有烟气吸入口(16)，两个端部分别设有与芯管相通的连接端口(17)和与密封导向头相连的回流空气入口(18)。
2.根据权利要求1所述的与辐射管烧嘴配套使用的换热器，其特征在于所述的回流 空气入口为锥形圆孔。
3.根据权利要求1或2所述的与辐射管烧嘴配套使用的换热器，其特征在于所述的 竖向换热管内设有空气节流管(10)。
4.根据权利要求1或2所述的与辐射管烧嘴配套使用的换热器，其特征在于所述的 芯管位于换热器壳体内部的部分为波纹管。
5.根据权利要求1或2所述的与辐射管烧嘴配套使用的换热器，其特征在于所述的 烟气吸入口设置4个，均勻分布在烟气回流件周部。
全文摘要
本发明涉及一种与辐射管烧嘴配套使用的换热器，在横向换热管与密封导向头之间固设有烟气回流件，所述的芯管一端与预热空气出口固连，另一端烟气回流件相连，所述的烟气回流件周部设有烟气吸入口，两个端部分别设有与芯管相通的连接端口和与密封导向头相连的回流空气入口。本发明结构简单，换热器添加烟气回流件，将烟气通道与芯管连通，通过空气高速喷射形成的负压区卷吸烟气，使烟气与预热空气混合，在换热管有效换热的基础上，能将空气预热温度提高100℃以上，同时，烟气与空气混合后，降低了助燃空气中的氧含量，避免了局部高温区的产生，NOx生成量大幅度减少，降低了污染物的排放量。
文档编号F23L15/00GK101936540SQ201010299508
公开日2011年1月5日 申请日期2010年10月8日 优先权日2010年10月8日
发明者徐少春, 沈小军, 高阳 申请人:中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司