專利名稱：一種換熱管和具有螺旋扁管自身預(yù)熱裝置的燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)加熱領(lǐng)域，具體涉及一種換熱管和具有螺旋扁管自身預(yù)熱裝置的燃燒器。
背景技術(shù)：
自身預(yù)熱式燃燒器可用于工業(yè)爐特別是熱處理爐的直接或者間接加熱。該類型的燃燒器利用自身排出的煙氣通過緊湊型換熱裝置預(yù)熱助燃空氣，能夠保證爐內(nèi)溫度的控制和均勻性，有利于提高產(chǎn)品的加熱質(zhì)量。當(dāng)前自身預(yù)熱式燃燒器基本采用翅片式換熱裝置，其材料為耐熱鑄鋼或者陶瓷。 該換熱裝置通常由換熱直管和排布在直管上的翅片構(gòu)成，結(jié)構(gòu)較簡單，應(yīng)用范圍也較廣，但常規(guī)翅片式換熱裝置，只是在管壁附近的流體預(yù)熱效果較好，而管中心相距管壁外的流體距離較遠(yuǎn)，換熱效果相對較差，總體換熱系數(shù)不高。另外，由于耐熱鑄鋼厚度較大，且空氣和煙氣側(cè)都只有一排翅片，翅片高度有限， 因此換熱系數(shù)和換熱面積都難以再增大，翅片上距離直管的管壁越遠(yuǎn)的部分，換熱效果越差，換熱也不均勻。因此，對于翅片式換熱裝置，其存在的問題是換熱效率較低，排煙溫度很高。為了降低排煙溫度，也有采用蜂窩蓄熱體進(jìn)行煙氣余熱回收的方法，但該方式對于熱處理爐用小功率燃燒器存在體積過大，同時(shí)，這種蓄熱式換熱需要蓄熱體交替換熱，帶來操作維護(hù)上的不方便，這對于要求較高的熱處理爐適用性較差，延長了換熱時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種換熱管和具有螺旋扁管自身預(yù)熱裝置的燃燒器，以解決現(xiàn)有的煙氣與預(yù)熱氣體換熱效率較低，排煙溫度高的問題。為此，本發(fā)明提出一種換熱管，所述換熱管為扭曲的螺旋扁管，所述螺旋扁管包括截面為扁管狀的螺旋扁管主體。所述螺旋扁管還包括與所述螺旋扁管主體連接的螺旋扁管端部，所述螺旋扁管端部的截面為圓形。所述螺旋扁管的截面為橢圓狀，所述橢圓狀的短長軸之比小于等于0. 25。所述螺旋扁管的扭曲比大于等于6小于等于12。所述螺旋扁管采用壓扁和熱扭兩步成型，或采用冷壓成型機(jī)利用模具冷壓一次成型。本發(fā)明還提供一種具有螺旋扁管自身預(yù)熱裝置的燃燒器，所述燃燒器至少包括 煙氣室；容納待預(yù)熱氣體的換熱管，設(shè)置在所述煙氣室內(nèi)，所述換熱管為前面所述的換熱管。所述燃燒器還包括與所述換熱管連通的燃燒室以及與所述燃燒室連通的燃?xì)夤?，所述換熱管為助燃空氣管。
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所述燃燒器還包括包圍在所述燃燒室外的集氣室，所述燃燒室與所述集氣室之間具有環(huán)縫；所述換熱管包括多排螺旋扁管，至少有一排螺旋扁管與所述集氣室連通。所述集氣室為耐高溫金屬制成的集氣室，所述燃燒室為碳化硅陶瓷制成的燃燒室。所述燃燒器還包括伸入所述燃燒室的點(diǎn)火電極。所述煙氣室由燃燒器外套筒與燃燒器內(nèi)套筒形成，所述燃燒室與所述集氣室設(shè)置在所述燃燒器內(nèi)套筒的一端，所述燃?xì)夤転槿細(xì)鈬姽?，所述燃?xì)夤芎退鳇c(diǎn)火電極從所述燃燒器內(nèi)套筒的另一端延伸至所述集氣室，所述燃燒器外套筒的側(cè)向分別設(shè)有待預(yù)熱氣體入口和煙氣出口，所述待預(yù)熱氣體入口與所述換熱管連接，所述煙氣出口與煙氣室連通。本發(fā)明采用的換熱管為扭曲的螺旋扁管，相對于直管和螺旋盤管(螺旋盤管表面不扭曲)，扭曲的螺旋扁管的外側(cè)表面由于扭曲，在單位長度上增加了外表面積，即增加了換熱面積；同時(shí)，由于螺旋扁管的截面為扁管狀，管中心與管壁的距離相對于圓管明顯減小，管中心處與管壁外的換熱流體之間的距離得以減小，從而克服了直管、螺旋盤管和包含直管的翅片式換熱裝置換熱不均，換熱效果差的問題。在翅片式換熱器與螺旋扁管換熱器都采用相同的換熱體積或換熱面積的情況下， 扭曲的螺旋扁管換熱器比翅片式換熱器具有更好的換熱系數(shù)和均勻的換熱性能，換熱效果更好。


圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有螺旋扁管自身預(yù)熱裝置的燃燒器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中A-A處剖面結(jié)構(gòu)；圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的換熱管的立體結(jié)構(gòu)；圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的換熱管的主視結(jié)構(gòu)。附圖標(biāo)號說明1、燃?xì)馊肟?2、待預(yù)熱氣體入口 3、煙氣出口 4、燃燒器外套筒5、螺旋扁管 6、集氣室7、燃?xì)鈬姽?8、點(diǎn)火電極9、燃燒室 10、燃燒器內(nèi)套筒11、煙氣室
具體實(shí)施例方式為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。如圖1和圖3所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的換熱管為扭曲的螺旋扁管5，所述螺旋扁管5包括截面為扁管狀的螺旋扁管主體51。本發(fā)明的換熱管可以應(yīng)用于流體換熱領(lǐng)域，包括氣體換熱、液體換熱以及氣液之間的換熱。例如，本發(fā)明可以用于燃燒器，還可以用于鍋爐內(nèi)的換熱器。如圖3所示，所述螺旋扁管5還包括與所述螺旋扁管主體51連接的螺旋扁管端部 53，所述螺旋扁管端部53的截面為圓形，便于同燃燒器其它部件連接。如圖2和圖3所示，所述螺旋扁管5的截面為橢圓狀，所述橢圓狀的短長軸之比小
4于等于0. 25，例如為0. 15,0. 18,0. 20,0. 22,0. 24,0. 25。傳熱系數(shù)隨著螺旋扁管5的寬度減小而增加，因此，短長軸之比越小，則換熱系數(shù)越高。出于換熱、制作等多方面的考慮，螺旋扁管5的短長軸之比例如為0. 15,0. 18,0. 20,0. 22,0. 24,0. 25。所述螺旋扁管的扭曲比大于等于6小于等于12。螺旋扁管的扭曲比為S/D，例如， 如圖4所示，S為螺旋扁管經(jīng)過360度扭曲后的單個(gè)螺旋長度，D為螺旋扁管的長軸的直徑，螺旋扁管的扭曲比也對換熱系數(shù)有較大的影響，扭曲比越大，換熱面積越大，換熱系數(shù)提高，但螺旋扁管的流動阻力也越大，為了不使流動阻力過大，同時(shí)又能獲得螺旋扁管對換熱系數(shù)的提高，本發(fā)明提出扭曲比S/D為6至12之間，例如為6，7，8，9，10，11，12。所述螺旋扁管采用壓扁和熱扭兩步成型，或采用冷壓成型機(jī)利用模具冷壓一次成型。如圖1所示，本發(fā)明還提供具有螺旋扁管自身預(yù)熱裝置的燃燒器，所述燃燒器至少包括煙氣室11 ；容納待預(yù)熱氣體的換熱管，設(shè)置在所述煙氣室內(nèi)，所述換熱管為螺旋扁管5，待預(yù)熱氣體可以為空氣。本發(fā)明的燃燒器可供直接明火加熱或者間接輻射管加熱使用，如各種冶金熱處理爐和加熱爐。如圖1所示，所述燃燒器還包括與所述換熱管5連通的燃燒室9以及與所述燃燒室9連通的燃?xì)夤?，所述換熱管5為助燃空氣管。助燃空氣管中的空氣經(jīng)過換熱后進(jìn)入到燃燒室9與燃?xì)夤?中的燃?xì)膺M(jìn)行一次燃燒。如圖1所示，所述燃燒器還包括包圍在所述燃燒室外的集氣室6，所述燃燒室9 與所述集氣室6之間具有環(huán)縫；一部分被預(yù)熱的空氣通過環(huán)縫進(jìn)入爐膛內(nèi)或輻射管內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)二次燃燒。螺旋扁管可以平行的按順序規(guī)則排列，均勻的分布在燃燒室9中，以實(shí)現(xiàn)管內(nèi)的空氣螺旋運(yùn)動，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)管外煙氣的逆向螺旋運(yùn)動，從而達(dá)到高效換熱的目的，使自身預(yù)熱式燃燒器能夠在較緊湊的空間內(nèi)獲得較高的空氣預(yù)熱溫度和較低的煙氣排放溫度。 這對于工業(yè)加熱爐和熱處理爐的節(jié)能減排具有重要的意義。所述集氣室6為耐高溫金屬制成的集氣室，所述燃燒室9為碳化硅陶瓷制成的燃燒室。這樣，既保證了燃燒室可以耐高溫，還使得集氣室耐磕碰，便于運(yùn)輸和安裝。如圖1所示，所述燃燒器還包括伸入所述燃燒室9的點(diǎn)火電極8，以實(shí)現(xiàn)自動點(diǎn)火。如圖1所示，所述煙氣室11由燃燒器外套筒4與燃燒器內(nèi)套筒10形成，煙氣室 11為燃燒器外套筒4與燃燒器內(nèi)套筒10形成的環(huán)形空間。燃燒室9與所述集氣室6設(shè)置在所述燃燒器內(nèi)套筒的一端，圖1中為右端，所述燃?xì)夤?為燃?xì)鈬姽?，裝有煤氣，燃?xì)馊肟?1向所述燃?xì)夤?輸送燃?xì)猓細(xì)夤?和所述點(diǎn)火電極8從所述燃燒器內(nèi)套筒10的另一端 (圖中的左端)延伸至所述集氣室6，所述燃燒器外套筒10的側(cè)向分別設(shè)有待預(yù)熱氣體入口 2和煙氣出口 3，所述待預(yù)熱氣體入口 2與所述換熱管5連接，所述煙氣出口 3與煙氣室 11連通。燃?xì)夤?和所述點(diǎn)火電極8設(shè)置在燃燒器內(nèi)套筒10的內(nèi)腔，煙氣室11和換熱管 5設(shè)置在燃燒器內(nèi)套筒10的外側(cè)，燃?xì)夤?和所述點(diǎn)火電極8被燃燒器內(nèi)套筒10與煙氣室 11和換熱管5設(shè)置在燃燒器內(nèi)套筒10隔離開，使得燃燒與換熱互不干涉，保證了安全。下面介紹一下本發(fā)明的工作過程燃?xì)鈴娜細(xì)馊肟?1經(jīng)燃?xì)鈬姽?進(jìn)入燃燒室9，助燃空氣，通常為冷空氣從待預(yù)熱氣體入口 2經(jīng)多排螺旋扁管5預(yù)熱后匯總進(jìn)入耐熱金屬制成的集氣室6，其中一部分進(jìn)入燃燒室9與燃?xì)饣旌虾筮M(jìn)行一次燃燒，再以較高的速度噴入爐內(nèi)或輻射管中，另一部分從集氣室和燃燒室之間的環(huán)縫噴出，參與二次燃燒。高溫?zé)煔鈩t從燃燒器外套筒4和燃燒器內(nèi)套筒10構(gòu)成的煙氣室11內(nèi)逆流預(yù)熱螺旋扁管5內(nèi)的低溫空氣，然后從煙氣出口 3排出。
以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。為本發(fā)明的各組成部分在不沖突的條件下可以相互組合，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種換熱管，其特征在于，所述換熱管為扭曲的螺旋扁管，所述螺旋扁管包括截面為扁管狀的螺旋扁管主體。
2.如權(quán)利要求1所述的換熱管，其特征在于，所述螺旋扁管還包括與所述螺旋扁管主體連接的螺旋扁管端部，所述螺旋扁管端部的截面為圓形。
3.如權(quán)利要求1所述的換熱管，其特征在于，所述螺旋扁管的截面為橢圓狀，所述橢圓狀的短長軸之比小于等于0. 25。
4.如權(quán)利要求1所述的換熱管，其特征在于，所述螺旋扁管的扭曲比大于等于6小于等于12。
5.如權(quán)利要求1所述的換熱管，其特征在于，所述螺旋扁管采用壓扁和熱扭兩步成型， 或采用冷壓成型機(jī)利用模具冷壓一次成型。
6.一種具有螺旋扁管自身預(yù)熱裝置的燃燒器，其特征在于，所述燃燒器至少包括煙氣室；容納待預(yù)熱氣體的換熱管，設(shè)置在所述煙氣室內(nèi)，所述換熱管為權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的換熱管。
7.如權(quán)利要求6所述的燃燒器，其特征在于，所述燃燒器還包括與所述換熱管連通的燃燒室以及與所述燃燒室連通的燃?xì)夤?，所述換熱管為助燃空氣管。
8.如權(quán)利要求7所述的燃燒器，其特征在于，所述燃燒器還包括包圍在所述燃燒室外的集氣室，所述燃燒室與所述集氣室之間具有環(huán)縫；所述換熱管為多排，至少有一排換熱管與所述集氣室連通。
9.如權(quán)利要求8所述的燃燒器，其特征在于，所述集氣室為耐高溫金屬制成的集氣室， 所述燃燒室為碳化硅陶瓷制成的燃燒室，所述燃燒器還包括伸入所述燃燒室的點(diǎn)火電極。
10.如權(quán)利要求9所述的燃燒器，其特征在于，所述煙氣室由燃燒器外套筒與燃燒器內(nèi)套筒形成，所述燃燒室與所述集氣室設(shè)置在所述燃燒器內(nèi)套筒的一端，所述燃?xì)夤転槿細(xì)鈬姽?，所述燃?xì)夤芎退鳇c(diǎn)火電極從所述燃燒器內(nèi)套筒的另一端延伸至所述集氣室，所述燃燒器外套筒的側(cè)向分別設(shè)有待預(yù)熱氣體入口和煙氣出口，所述待預(yù)熱氣體入口與所述預(yù)熱管連接，所述煙氣出口與煙氣室連通。
全文摘要
本發(fā)明提出一種換熱管和具有螺旋扁管自身預(yù)熱裝置的燃燒器。所述換熱管為扭曲的螺旋扁管，所述螺旋扁管包括截面為扁管狀的螺旋扁管主體，還包括與所述螺旋扁管主體連接的螺旋扁管端部，所述螺旋扁管端部的截面為圓形。所述燃燒器至少包括煙氣室；容納待預(yù)熱氣體的換熱管，設(shè)置在所述煙氣室內(nèi)，所述換熱管為上述的換熱管。本發(fā)明操作簡單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，并具有較高換熱效率。
文檔編號F28F1/02GK102183165SQ20111007864
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者劉長春, 孟凡民, 楊三堂, 江華, 胡文超 申請人:中冶京誠工程技術(shù)有限公司, 北京京誠鳳凰工業(yè)爐工程技術(shù)有限公司