一种陶瓷材质辐射管烧嘴换热器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种辐射管烧嘴配套使用的碳化硅陶瓷材质辐射管烧嘴换热器。包括陶瓷换热管、空气进风管、对夹法兰、换热器壳体、换热器壳体端板、预热空气出口管、取样管，所述的陶瓷换热管采用双面凹凸半球形结构设计，通过对夹法兰固定于换热器壳体端板上；所述的空气进风管从换热器壳体端板中心穿入陶瓷换热管内部；所述的预热空气出口管从换热器壳体上的端面法兰穿入，与换热器壳体及换热器壳体端板固定，所述的取样管穿入设置于换热器壳体上的取样孔，并与换热器壳体焊接固定。本发明装置可以提高换热效率，以此提高辐射管使用寿命。
【专利说明】一种陶瓷材质辐射管烧嘴换热器
【技术领域】
[0001]本发明涉及换热装置【技术领域】，尤其涉及一种与辐射管烧嘴配套使用的碳化硅陶瓷材质的辐射管烧嘴换热器。
【背景技术】
[0002]近些年，随着对产品质量及性能要求的提升，辐射管加热技术在国内金属热处理领域得到了越来越广泛的推广和应用。国内对于辐射管加热技术的研究也越来越深入，对于辐射管烧嘴余热回收、污染物排放、加热质量以及燃烧控制精度的要求不断提高。在辐射管烧嘴烟气余热回收上面，已经完成了由原有的管式换热向翅片式换热以及喷流换热等更为高效的换热方式的过渡，辐射管烧嘴也已由原有的单行程换热发展为双行程甚至三行程换热，空气预热温度，烟气余热回收率进一步提高。
[0003]由于辐射管烧嘴应用温度较高，在换热器材质选用方面，基本上以耐热钢材质为主，根据不同的应用温度选用不同的耐热钢等级。同时通过对耐热钢采用麻面铸造、翅片管铸造、空气喷流等作用来增加换热效果，降低烟气侧耐热钢应用温度，增加换热器的使用寿命。但近些年来，随着对产品质量及性能要求的不断提升，需要在极高环境温度下应用辐射管烧嘴，使用温度经常会达到炉温1150-1200°C以上，辐射管表面温度需要达到1200°C以上，传统的耐热钢材质的辐射管烧嘴换热器在此类炉温下应用，通常的使用寿命仅有2-3个月。辐射管内烟气温度已经达到了金属材质应用的极限温度，可以考虑应用耐温等级且经济使用的材料来代替耐热钢来完成辐射管烧嘴的余热回收过程。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是正对上述存在的技术不足，提供一种提高换热效率，以此提高辐射管使用寿命的陶瓷材质辐射管烧嘴换热器。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种陶瓷材质辐射管烧嘴换热器，包括陶瓷换热管、空气进风管、对夹法兰、换热器壳体、换热器壳体端板、预热空气出口管、取样管，其特征在于：所述的陶瓷换热管采用双面凹凸半球形结构设计，内外两面均设置有半球状突起，通过对夹法兰固定于换热器壳体端板上。所述的空气进风管从换热器壳体端板中心穿入陶瓷换热管内部，并与换热器壳体端板焊接固定，所述的预热空气出口管从换热器壳体上的端面法兰穿入，旋入设置于换热器壳体端板上的螺纹孔，与换热器壳体及换热器壳体端板固定，所述的取样管穿入设置于换热器壳体上的取样孔，并与换热器壳体焊接固定。
[0007]在上述技术方案中，所述的陶瓷换热管采用碳化硅材料制成，并采用无压烧嘴工艺整体成型，换热器表面内凹半球与外凸半球沿换热器长度方面均匀交错布置，陶瓷换热管端部设置有压环，尾部为圆弧顶形密封结构设计。
[0008]在上述技术方案中，所述的空气进风管为不锈钢焊接结构，通过法兰与无缝钢管焊接成型。[0009]在上述技术方案中，所述的对夹法兰为耐热钢机加工成型，法兰上设置有陶瓷换热管定位槽，法兰外侧对称设置有对夹用双头螺柱，双头螺柱根据陶瓷换热管内径大小不同设置4-8颗。
[0010]在上述技术方案中，所述的换热器壳体采用耐热钢精密铸造成型，选用硅溶胶工艺进行铸造，换热器壳体上设置有辐射管安装法兰、端面法兰、烟气出口法兰及壳体盖板法兰，烟气出口法兰侧开有取样孔，辐射管安装法兰及壳体盖板法兰侧设置有密封用圆槽。
[0011]在上述技术方案中，所述的换热器壳体端板采用耐热钢精密铸造成型，选用硅溶胶工艺进行铸造，换热器壳体端板上设置有空气进风管孔、预热空气出口管安装孔以及固定对夹法兰用配对法兰。
[0012]在上述技术方案中，所述的预热空气出口管采用精密铸造后加工成型，端部设置有定位法兰片，法兰片上设置有紧固孔，尾部为大螺纹结构设计，与换热器端板安装孔配合加工。
[0013]在上述技术方案中，所述的取样管采用为无缝钢管与管帽连接结构设计，管帽通过螺纹与无缝钢管固定。
[0014]本发明的主要有益效果是：
[0015]I、换热器采用碳化硅陶瓷结构设计，大大提高了换热器的使用温度，换热器的最高使用温度能够达到1300°C以上；
[0016]2、碳化硅陶瓷换热管端面为为内外凹凸半球型结构设计，内凹半球与外凸圆球沿换热器长度方面均匀交错布置，换热面积大幅度增加，单行程换热换热器的空气预热温度能够达到600°C ；
[0017]3、对夹法兰结构设计，有效解决了碳化硅陶瓷与耐热钢固定问题，固定方式安全可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图I为本发明实施的结构示意图；
[0019]图2为图I的左视图；
[0020]图3为本发明实施碳化硅陶瓷换热管的结构示意图；
[0021]图4为本发明实施与主烧嘴及辐射管配套使用的结构示意图。
[0022]图中：1_碳化硅陶瓷换热管，2-空气进风管，3-对夹法兰，4-换热器壳体，5-换热器壳体端板，6-预热空气出口管,7-取样管,8-福射管,9-碳化娃福射管烧嘴换热器,10-主烧嘴，11-膨胀节。
【具体实施方式】
[0023]下面结合【具体实施方式】，对本发明实施例作进一步的说明：
[0024]参见图I、图2和图3，一种碳化硅陶瓷材质的辐射管烧嘴换热器。它包括碳化硅陶瓷换热管I采用无压烧结工艺整体成型，换热器表面为内外凹凸半球结构设计，内凹半球与外凸圆球沿换热器长度方面均匀交错布置，换热器的换热面积大幅度增加，单行程换热换热器的空气预热温度能够达到600°C。换热管端部设置有压环，尾部为圆弧顶形密封结构设计。碳化硅陶瓷的应用大大提高了换热器的应用温度，换热器的最高使用温度能够达到1300°C以上；空气进风管2为不锈钢焊接结构，通过法兰与无缝钢管焊接成型。空气进风管2从换热器壳体端板5中心穿入，采用连续密封焊接固定。空气进风管2为不锈钢焊接结构，通过法兰与无缝钢管焊接成型。对夹法兰3为耐热钢机加工成型，法兰上设置有碳化硅陶瓷换热管I定位槽，法兰外侧对称设置有对夹用双头螺柱，双头螺柱根据换热管内径大小不同设置4-8颗。碳化硅陶瓷换热管I通过对夹法兰3固定于换热器壳体端板5上。换热器壳体4采用耐热钢精密铸造成型，选用硅溶胶工艺进行铸造。换热器壳体4上设置有辐射管安装法兰、端面法兰、烟气出口法兰及壳体盖板法兰，烟气出口法兰侧开有取样孔，辐射管安装法兰及壳体盖板法兰侧设置有密封用圆槽。换热器壳体端板5采用耐热钢精密铸造成型，选用硅溶胶工艺进行铸造。端板上设置有空气进风管孔、预热空气出口管安装孔以及固定对夹法兰用配对法兰。换热器壳体端板5通过螺栓与换热器壳体4密封固定。预热空气出口管6采用精密铸造后加工成型，端部设置有定位法兰片，法兰片上设置有紧固孔，尾部为大螺纹结构设计，与换热器壳体端板5安装孔配合加工。预热空气出口管6从换热器壳体4上的端面法兰穿入，旋入设置于换热器壳体端板5上的螺纹孔，与换热器壳体4及换热器壳体端板5固定。取样管7采用为无缝钢管与管帽连接结构设计，管帽通过螺纹与无缝钢管固定。取样管7穿入设置于换热器壳体4上的取样孔，并与换热器壳体4焊接固定。
[0025]图4给出了与主烧嘴10及辐射管8配套使用时换热器的实施方式。换热器壳体4上的辐射管安装法兰与辐射管8换热器侧连接，主烧嘴10通过螺栓与辐射管8另一侧连接。主烧嘴10与碳化硅辐射管烧嘴换热器9之间采用膨胀节11进行连接。碳化硅陶瓷换热管I与与辐射管8内壁间隙形成烟气通道，预热助燃空气通过膨胀节11从换热器进入主烧嘴。主烧嘴10燃烧产生烟气沿辐射管8管程流通到碳化硅陶瓷换热器9进口，通过碳化硅陶瓷换热管I让外壁的高温烟气与内壁的助燃空气进行充分换热，烟气依次碳化硅陶瓷换热管I、对夹法兰3、换热器壳体端板5后从换热器壳体4烟气出口法兰排出。预热空气从空气进风管2进入后，经碳化硅陶瓷换热管I端部折流后沿换热管内壁与空气进风管2间隙流动换热，预热后助燃空气通过预热空气出口管7，通过膨胀节11后送入主烧嘴10进行燃烧。
[0026]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】
1.一种陶瓷材质辐射管烧嘴换热器，包括陶瓷换热管、空气进风管、对夹法兰、换热器 壳体、换热器壳体端板、预热空气出口管、取样管，其特征在于：所述的陶瓷换热管采用双面 凹凸半球形结构设计，内外两面均设置有半球状突起，通过对夹法兰固定于换热器壳体端 板上；所述的空气进风管从换热器壳体端板中心穿入陶瓷换热管内部，并与换热器壳体端 板焊接固定，所述的预热空气出口管从换热器壳体上的端面法兰穿入，旋入设置于换热器 壳体端板上的螺纹孔，与换热器壳体及换热器壳体端板固定，所述的取样管穿入设置于换 热器壳体上的取样孔，并与换热器壳体焊接固定。
2.如权利要求1所述的陶瓷材质辐射管烧嘴换热器，其特征在于：所述的陶瓷换热管 采用碳化硅材料制成，并采用无压烧嘴工艺整体成型，换热器表面内凹半球与外凸半球沿 换热器长度方面均匀交错布置，陶瓷换热管端部设置有压环，尾部为圆弧顶形密封结构设 计。
3.如权利要求1所述的陶瓷材质辐射管烧嘴换热器，其特征在于：所述的空气进风管 为不锈钢焊接结构，通过法兰与无缝钢管焊接成型。
4.如权利要求1所述的陶瓷材质辐射管烧嘴换热器，其特征在于：所述的对夹法兰为 耐热钢机加工成型，法兰上设置有陶瓷换热管定位槽，法兰外侧对称设置有对夹用双头螺 柱，双头螺柱根据陶瓷换热管内径大小不同设置4-8颗。
5.如权利要求1所述的陶瓷材质辐射管烧嘴换热器，其特征在于：所述的换热器壳体 采用耐热钢精密铸造成型，选用硅溶胶工艺进行铸造，换热器壳体上设置有辐射管安装法 兰、端面法兰、烟气出口法兰及壳体盖板法兰，烟气出口法兰侧开有取样孔，辐射管安装法 兰及壳体盖板法兰侧设置有密封用圆槽。
6.如权利要求1所述的陶瓷材质辐射管烧嘴换热器，其特征在于：所述的换热器壳体 端板采用耐热钢精密铸造成型，选用硅溶胶工艺进行铸造，换热器壳体端板上设置有空气 进风管孔、预热空气出口管安装孔以及固定对夹法兰用配对法兰。
7.如权利要求1所述的陶瓷材质辐射管烧嘴换热器，其特征在于：所述的预热空气出 口管采用精密铸造后加工成型，端部设置有定位法兰片，法兰片上设置有紧固孔，尾部为大 螺纹结构设计，与换热器端板安装孔配合加工。
8.如权利要求1所述的陶瓷材质辐射管烧嘴换热器，其特征在于：所述的取样管采用 为无缝钢管与管帽连接结构设计，管帽通过螺纹与无缝钢管固定。
【文档编号】F23D14/66GK103486606SQ201310462021
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】高阳, 徐少春, 沈小军 申请人:中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司