带异形管式翅片管双行程换热器的I型自身预热燃烧器的制作方法

带异形管式翅片管双行程换热器的i型自身预热燃烧器
技术领域
1.本实用新型涉及冶金技术领域，具体涉及一种带异形管式翅片管双行程换热器的i型自身预热燃烧器。


背景技术：

2.i型自身预热烧嘴是一款应用于热处理设备间接加热的辐射管燃烧器及热处理炉或热过程的直接加热的明火燃烧器。利用烟气余热回收预热助燃空气，换热器形式多样，壳体双壁与内部衬套隔离，减少热损失，具有高效换热、节能的特点。
3.目前市场常用的i型自身预热烧嘴为亚高速烧嘴，发展比较成熟，换热器形式多样，有全金属的光管换热器，耐热钢铸造的内外双翅换热器(增大换热面积)，全陶瓷优化螺柱形状换热器，并形成了不同标准长度型式，涵盖八种尺寸，能力覆盖5-500kw。
4.随着超低nox排放标准不断提高，双碳背景下能耗的降低，目前该烧嘴已不能满足nox排放标准，热效率水平仍有较大潜力，在节约能源提高能源利用效率方面仍有较大提升空间。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种带异形管式翅片管双行程换热器的i型自身预热燃烧器，能在高炉高温的情况下形成稳定的、均匀的火焰，形成超低nox排烟，提高换热效率，起到减排降耗的作用；烧嘴整体采用模块化设计，使用该系统维护改造十分简便。
6.本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
7.一种带异形管式翅片管双行程换热器的i型自身预热燃烧器，包括烧嘴芯、异型管式箱体换热器、内导管和翅片管换热器，翅片管换热器的上端套设于异型管式箱体换热器内，翅片管换热器的下端伸出异型管式箱体换热器外，内导管的上端与异型管式箱体换热器的上端连接，内导管的下端伸入至翅片管换热器内腔，烧嘴芯套设于内导管内，并且烧嘴芯的上下两端分别从内导管的上下端伸出。
8.按照上述技术方案，烧嘴芯包括煤气密封通道、燃烧室、中心煤气管和燃烧器点火及火焰检测系统，燃烧室设置于煤气密封通道底部，燃烧器点火及火焰检测系统设置于煤气密封通道一侧，燃烧器点火及火焰检测系统的下端伸入至燃烧室内，中心煤气管的下端伸入至燃烧室内。
9.按照上述技术方案，煤气密封通道包括燃气接口、煤气管、煤气喷头和煤气壳体，煤气壳体上设有燃气接口，煤气管的上端与煤气壳体连接，并与煤气壳体内腔连通，煤气喷头设置于煤气管的下端，并与燃烧室连接，中心煤气管套设于煤气管内，中心煤气管的上端从煤气管及煤气壳体穿出，中心煤气管的下端从煤气管及煤气喷头穿出至燃烧室内。
10.按照上述技术方案，燃烧器点火及火焰检测系统包括电极组件，电极组件的上端与煤气壳体连接，电极组件的中部套设有电极导管，电极导管通过电极导管支架与煤气管
连接固定，电极组件的下端伸入至燃烧室内。
11.按照上述技术方案，异型管式箱体换热器包括内套筒、外套筒、烟气出口管和空气进口管，内套筒套设于外套筒内，内套筒的上端与外套筒的上端之间留有空气腔，外套筒的内壁上设有夹层，作为助燃风进气腔体，空气进口管设置于外套筒上，与外套筒的夹层连通，内套筒与外套筒之间分布有多个异型管，外套筒内腔横向设有法兰二，法兰二设置于内套筒的上端，法兰二、内套筒、外套筒和异型管外壁之间形成空气与烟气换热腔体，法兰二将空气与烟气换热腔体与空气腔之间隔开，外套筒的下端设有环缝腔体，异型管的内腔下端通过环缝腔体与外套筒的夹层连通，异型管的内腔上端穿出法兰二与空气腔连通，内套筒的内壁上开设有流通孔，使内套筒的内腔与空气与烟气换热腔体连通。
12.按照上述技术方案，异型管包括沿直线交替布置相互连通的横向扁平管和竖向扁平管。
13.按照上述技术方案，外套管包括壳体一和壳体二，壳体二套设于壳体一内，内套管包括壳体三和壳体四，壳体三和壳体四沿同一轴线间隔套设于壳体二内，壳体一、壳体二、壳体三和壳体四均为筒状。
14.按照上述技术方案，内导管包括连接管法兰、衬套、衬套支撑板和无缝管，连接管法兰设置于无缝管的上端，连接管法兰、衬套和衬套支撑板依次布置于无缝管上，无缝管的侧壁上设有通孔，通孔位于预热空气腔的高度范围内，内导管通过连接管法兰分别与异型管式箱体换热器和烧嘴芯密封连接，衬套布置于预热空气腔的顶部。
15.按照上述技术方案，内导管呈t型结构，连接管法兰的外径大于衬套的外径、衬套支撑板的外径以及外套管的内径，连接管法兰盖设置于异型管式箱体换热器的上端。
16.按照上述技术方案，翅片管换热器包括依次连接的换热器连接管、内外翅片管和封头，换热器连接管与异型管式箱体换热器连接。
17.本实用新型具有以下有益效果：
18.能在高炉高温的情况下形成稳定的、均匀的火焰，在保留i型自身预热烧嘴固有优点的同时：创造性的增加异型管式箱体换热器，创造性的增加翅片管换热，使预热后的助燃空气进一步预热助燃空气，因该段助燃空气已经有一定温度，创造性的增加烧嘴芯二次燃气通道，降低火焰局部高温，从而降低热力型nox的生成，形成超低nox排烟，提高换热效率，起到减排降耗的作用；烧嘴整体采用模块化设计，使用该系统维护改造十分简便。
附图说明
19.图1是本实用新型实施例中带异形管式翅片管双行程换热器的i型自身预热燃烧器的结构示意图；
20.图2是本实用新型实施例中异型管式箱体换热器的结构示意图；
21.图3是本实用新型实施例中烧嘴芯的结构示意图；
22.图4是本实用新型实施例中内导管的结构示意图；
23.图5是本实用新型实施例中翅片管换热器的结构示意图；
24.图中，1-烧嘴芯，2-异型管式箱体换热器，3-内导管，4-翅片管换热器。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
26.参照图1～图5所示，本实用新型提供的一种实施例中带异形管式翅片管双行程换热器的i型自身预热燃烧器，包括烧嘴芯1、异型管式箱体换热器2、内导管3和翅片管换热器4，翅片管换热器4的上端套设于异型管式箱体换热器2内，翅片管换热器4的下端伸出异型管式箱体换热器2外，内导管3的上端与异型管式箱体换热器2的上端连接，内导管3的下端伸入至翅片管换热器4内腔，烧嘴芯1套设于内导管3内，并且烧嘴芯1的上下两端分别从内导管3的上下端伸出；烧嘴芯1的下端伸出至翅片管换热器4的下端口，异型管式箱体换热器2通过法兰与辐射管的排烟端连接，翅片管换热器4伸入至辐射管的排烟端内。
27.进一步地，烧嘴芯1包括煤气密封通道、燃烧室1.8、中心煤气管1.10和燃烧器点火及火焰检测系统，燃烧室1.8设置于煤气密封通道底部，燃烧器点火及火焰检测系统设置于煤气密封通道一侧，燃烧器点火及火焰检测系统的下端伸入至燃烧室1.8内，中心煤气管1.10的下端穿过煤气密封通道，伸入至燃烧室1.8内。
28.进一步地，煤气密封通道包括燃气接口1.1、煤气管1.3、煤气喷头1.6和煤气壳体1.11，煤气壳体1.11上设有燃气接口1.1，燃气接口1.1用于连接外部排烟管道，煤气管1.3的上端通过锁紧装置1.2与煤气壳体1.11连接，并与煤气壳体1.11内腔连通，煤气喷头1.6设置于煤气管1.3的下端，并与燃烧室1.8连接，中心煤气管1.10套设于煤气管1.3内，中心煤气管1.10的上端从煤气管1.3及煤气壳体1.11穿出，中心煤气管1.10的下端从煤气管1.3及煤气喷头1.6穿出至燃烧室1.8内。
29.进一步地，燃烧器点火及火焰检测系统包括电极组件1.9，电极组件1.9的上端与煤气壳体1.11连接，电极组件1.9的中部套设有电极导管1.4，电极导管1.4通过电极导管支架1.5与煤气管1.3连接固定，电极组件1.9的下端伸入至燃烧室1.8内。
30.进一步地，煤气壳体1.11连接内导管3；燃烧室1.8为混合气体燃烧腔体，与煤气密封通道通过固定钉1.7配合固定，中心煤气管1.10通过锁紧装置与煤气壳体1.11固定，电极组件1.9为燃烧器点火及火焰检测系统，通过电极导管1.4、电极导管支架1.5固定，煤气壳体1.11与内导管3上端的连接管法兰3.1通过螺栓连接。
31.进一步地，异型管式箱体换热器2包括内套筒、外套筒、烟气出口管2.4和空气进口管2.5，内套筒套设于外套筒内，内套筒的上端与外套筒的上端之间留有空气腔，与烧嘴芯的上端法兰形成预热空气腔，外套筒的内壁上设有环形夹层，作为助燃风进气腔体，空气进口管2.5设置于外套筒上，与外套筒的夹层连通，内套筒与外套筒之间竖直分布有多个异型管，外套筒内腔横向设有法兰二2.10，法兰二2.10设置于内套筒的上端，法兰二、内套筒、外套筒和异型管外壁之间形成空气与烟气换热腔体，法兰二将空气与烟气换热腔体与空气腔之间隔开，外套筒的下端设有环缝腔体，异型管的内腔下端通过环缝腔体与外套筒的夹层连通，异型管的内腔上端穿出法兰二与空气腔连通，内套筒的内壁上开设有流通孔，使内套筒的内腔与空气与烟气换热腔体连通；外套筒的上端通过法兰一2.1与内导管3连接，内套筒的上端通过法兰与翅片管换热器4的上端连接。
32.进一步地，异型管2.7包括沿直线交替布置相互连通的横向扁平管和竖向扁平管。
33.进一步地，外套管包括壳体一2.2和壳体二2.6，壳体二2.6套设于壳体一2.2内，内套管包括壳体三2.8和壳体四2.3，壳体三2.8和壳体四2.3沿同一轴线间隔套设于壳体二
2.6内，壳体三2.8和壳体四2.3之间的间隔空间作为流通孔，壳体一2.2、壳体二2.6、壳体三2.8和壳体四2.3均为筒状。
34.进一步地，异型管式箱体换热器2由法兰一2.1、壳体一2.2、烟气出口管2.4、空气进口管2.5、壳体二2.6、异型管2.7、壳体三2.8、安装法兰2.9、壳体四2.3等组成，异型管式箱体换热器2呈现圆柱型结构，法兰一2.1与内导管连接3，安装法兰2.9是整个燃烧器与外部接口连接的安装尺寸，空气进口管2.5、壳体一2.2、壳体二2.6密封焊接组成助燃风进气腔体，空气进口管2.5与外部空气管道连接，壳体二2.6、异型管2.7、壳体三2.8、壳体四2.3、密封焊接组成空气与烟气换热腔体，壳体三2.8、壳体四2.3组成的壳体内部为烟气进气通道，烟气出口管2.4组成烟气出口通道，烟气出口管2.4与外部烟气通道连接，初次预热空气通过无缝管3.4进入烧嘴芯1。
35.进一步地，内导管3包括连接管法兰3.1、衬套3.2、衬套支撑板3.3和无缝管3.4，连接管法兰3.1设置于无缝管3.4的上端，连接管法兰3.1、衬套3.2和衬套支撑板3.3依次布置于无缝管3.4上，无缝管3.4的侧壁上设有通孔，通孔位于预热空气腔内，位于内套管的上端和外套筒的上端之间；连接管法兰3.1、衬套3.2和衬套支撑板3.3依次紧贴布置，内导管3通过连接管法兰3.1分别与异型管式箱体换热器2和烧嘴芯1密封连接，连接管法兰3.1通过螺栓与法兰一2.1连接，煤气壳体1.11与连接管法兰3.1连接，衬套3.2布置于预热空气腔的顶部，套设于外套筒的内腔，翅片管换热器4套设于内套筒的内圈，无缝管3.4的下端伸入至翅片管换热器4的内腔最深处，衬套3.2与法兰二2.10组成预热空气腔，预热空气由无缝管3.4进入烧嘴芯，形成一次风、二次风通道。
36.进一步地，内导管3呈t型结构，连接管法兰3.1的外径大于衬套3.2的外径、衬套支撑板3.3的外径以及外套管的内径，连接管法兰3.1盖设置于异型管式箱体换热器2的上端。
37.进一步地，翅片管换热器4包括依次连接的换热器连接管4.1、内外翅片管4.2和封头4.3，换热器连接管4.1与异型管式箱体换热器2连接。
38.进一步地，内外翅片管4.2的两端通过密封焊接分别与换热器连接管4.1和封头4.3连接，翅片管换热器4呈圆柱型，内外翅片管4.2数量有所增加，增大换热面积，提高换热效率。
39.本实用新型的工作原理：根据本发明实施的：带异形管式翅片管双行程换热器的i型自身预热燃烧器，它主要包括有烧嘴芯1、异型管式箱体换热器2、内导管3、翅片管换热器4。
40.异型管式箱体换热器由由法兰一、壳体一、烟气出口管、空气进口管、壳体二、异型管、壳体三、安装法兰、壳体四等组成，异型管式箱体换热器呈现圆柱型结构，法兰一与内导管连接，安装法兰是整个燃烧器与外部接口连接的安装尺寸，空气进口管、壳体一、壳体二密封焊接组成助燃风进气腔体，空气进口管与外部空气管道连接，壳体二、异型管、壳体三、壳体四、密封焊接组成空气与烟气换热腔体，壳体三、壳体四组成的壳体内部为烟气进气通道，烟气出口管组成烟气出口通道，烟气出口管与外部烟气通道连接，初次预热空气通过无缝管进入烧嘴芯，与衬套形成预热空气腔，异型管式箱体换热器，常温助燃空气通过空气入口管通过助燃风进气腔体进入空气与烟气换热腔体，将助燃空气均匀分布进入每个异型管，异形管由0cr25ni20材质无缝管加工挤压成型，钢管内部由圆形变化为扁平状，增加助燃风接触面积及减小助燃风的预热温度梯度，该换热器整体结构除壳体一外均留有膨胀
量，避免因温度差导产生开裂。该换热器设计有壳体三、壳体四内部与翅片管换热器外部组成形成的烟气导流通道，使得高温烟气尽量接触异形管，形成强烈对流，增强换热器换热效率。
41.翅片管换热器是由内外翅片管、换热器连接管、封头等组成，封头及后3节翅片管材质是0cr28ni48w5，常期使用1180℃不氧化，连续使用温度1250℃，最高温度1350℃，前6节翅片管及换热器连接管材质为0cr25ni20，翅片管换热器、空气连接管及辐射管形成为双层环缝结构，助燃空气由空气连接管进入换热器，与翅片管充分接触，起到充分换热的作用，烟气与翅片管外翅片接触，起到充分换热的作用，提高能源利用率，内外翅片管数量增加，增大换热面积，进一步提高换热效率。
42.内导管由连接管法兰、衬套、衬套支撑板、无缝管等组成，内导管呈t型结构，通过连接管法兰与异型管式箱体换热器密封连接，通过连接管法兰与烧嘴芯密封连接，无缝管深入至翅片管换热器内腔最深处，形成一次风、二次风通道，初次预热的空气由此进入无缝管，通过翅片管换热器进行二次预热，并在烧嘴芯的燃烧室中参与混合燃烧，无缝管的材质为0cr25ni20，衬套同时隔绝热量，避免烧嘴芯煤气壳体温度过高，提高煤气壳体使用寿命。
43.烧嘴芯，集成煤气密封通道、混合气体燃烧腔体、二次煤气通道、燃烧器点火及火焰检测系统等，燃气接口连接外部排烟管道，煤气壳体连接毛细管换热器。
44.本发明的实施过程为：带异形管式翅片管双行程换热器的i型自身预热燃烧器，通过异型管式箱体换热器的安装法兰固定于加热设备，烧嘴芯煤气管路设有取压嘴，测量压力，指导调节空煤气流量及配比，以达到比较理想的燃烧效果。烧嘴点火前先将点火烧嘴空气管道阀门调至合适位置，当控制器接到点火命令时，控制高压包放电使点火电极打火，同时烧嘴煤气管上的阀门打开，煤气通入烧嘴，与之前通入烧嘴的助燃空气混合燃烧，形成稳定、特定形状的火焰后。燃烧产生的烟气通过翅片管换热器后，通过壳体三、壳体四内部与翅片管换热器外部组成烟气通道，进入异型管式箱体换热器，用于预热冷态助燃空气，起到减排降耗作用，该技术可将能耗提高8～12％，nox生成量满足国内超低标准水平，可广泛应用于需要进行脉冲燃烧控制及连续调节的加热和热处理领域。
45.以上的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。