一种换热器及高效低排放自身预热烧嘴与工作方法技术

本发明专利技术涉及一种换热器及高效低排放自身预热烧嘴与工作方法，适用于钢铁

【技术实现步骤摘要】
一种换热器及高效低排放自身预热烧嘴与工作方法


[0001]本专利技术涉及一种换热器及高效低排放自身预热烧嘴与工作方法，适用于钢铁
、
有色
、
机械
、
陶瓷等行业的工业炉窑
。

技术介绍

[0002]换热器作为烧嘴的一个部件，可在烟气流动时起到换热的作用，目前市面上普遍采用翅片式换热器，烟气和空气流动换热路径短，换热器有效面积小，如申请号为
201721270987.4《
自预热低氮燃气烧嘴的换热器翅片管
》
所公开的一种应用于自预热烧嘴换热器，申请号为
201720055903.9《
自预热低氮燃气烧嘴
》
上的翅片换热器，申请号为
202011161982.4 《
具有分级功能的
I
行自身预热烧嘴
》
上的翅片换热器，上述现有技术中存在换热效率低
、
换热器采用分段焊接结构，使用容易在焊缝处开裂等缺点
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种换热器及高效低排放自身预热烧嘴与工作方法
。
[0004]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：该换热器，其结构特点在于：包括内筒体和外凸台，所述外凸台设置在内筒体的外侧，所述内筒体内设置有筒状内腔，所述筒状内腔的两端分别为筒状内腔入口和筒状内腔出口，所述外凸台内设置有凸台空腔，所述凸台空腔的两端分别为凸台空腔入口和凸台空腔出口，所述筒状内腔出口与凸台空腔出口连通，所述内筒体的侧壁上设置有缺口，所述缺口用于将筒状内腔与凸台空腔连通，所述外凸台由凸台入口段
、
凸台中间段和凸台出口段构成，相邻两个外凸台之间形成沟槽，所述沟槽的数量与外凸台的数量相等
。
[0005]进一步地，所述凸台入口段呈扇环状结构设置，所述凸台中间段呈螺旋状结构设置，所述凸台出口段呈收缩状结构设置
。
[0006]进一步地，所述外凸台的数量为
n
，其中
n≥3
（作为优选，
n=4
，6，8），位于凸台中间段的相邻两个外凸台的间距为
a
，所述外凸台的螺距为
c, 其中
c=na, 所述外凸台的螺旋角为
ψ
，其中 75
°
≥
ψ
≥15
°
。
[0007]进一步地，该换热器为一体式结构设置，所述换热器的材质为高温合金或碳化硅
、
并采用
3D
打印成型
。
[0008]进一步地，本专利技术的另一个技术目的在于提供一种高效低排放自身预热烧嘴
。
[0009]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的
。
[0010]一种高效低排放自身预热烧嘴，包括壳体
、
端盖
、
燃气导管和电极，所述壳体通过隔层分隔为空气腔体和烟气腔体，且壳体上设置有空气入口和烟气出口，所述空气入口和烟气出口分别与空气腔体和烟气腔体连通，所述烟气腔体与位于凸台入口段的沟槽连通，所述烟气腔体内设置有保温层，所述壳体上设置有过渡法兰，所述电极设置在端盖上，其特征在于：还包括燃烧室和烧嘴芯
、
以及换热器，所述过渡法兰上设置有过渡导管，所述过渡
导管与筒状内腔入口连通，所述空气腔体与凸台空腔入口连通，所述换热器通过换热器法兰设置在壳体上，所述燃气导管和燃烧室均设置在内筒体内，且燃烧室位于筒状内腔出口，所述电极与烧嘴芯贯穿，且烧嘴芯和电极的一端均位于燃烧室内，所述燃气导管的两端分别为燃气导管入口端和燃气导管出口端，所述燃气导管入口端与端盖上的燃气入口连通，所述燃气导管出口端与烧嘴芯连接
。
[0011]进一步地，所述燃气导管上设置有三角支架，所述三角支架设置在燃烧室上，所述燃烧室的两端分别为燃烧室入口端和燃烧室出口端，所述烧嘴芯设置在燃烧室入口端，所述燃烧室出口端与筒状内腔出口配合
。
[0012]进一步地，所述燃烧室包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和第二腔室之间设置有收缩段；所述第一腔室的外壁设置有多个球状凸起，所述球状凸起与内筒体配合；所述燃烧室出口端的外壁设置有多个条状凸起，所述条状凸起与筒状内腔出口配合；所述第二腔室的侧壁设置有二次风孔
。
[0013]进一步地，所述烧嘴芯上设置有外环风孔
、
内环风孔和气帽
。
[0014]进一步地，所述气帽上设置有内腔，以及与内腔连通的径向喷孔和轴向喷孔，所述内腔与燃气导管出口端连通
。
[0015]进一步地，本专利技术的再一个技术目的在于提供一种高效低排放自身预热烧嘴的工作方法
。
[0016]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的
。
[0017]一种高效低排放自身预热烧嘴的工作方法，其特点在于：所述工作方法如下：
A
）当加热空间的温度低于燃料燃点时，助燃空气通过空气入口进入空气腔体，经凸台空腔入口进入凸台空腔，一部分助燃空气经过缺口
、
外环风孔
、
内环风孔进入第一腔室，另一部分助燃空气经凸台空腔出口分为两路
,
一路由二次风孔进入第二腔室
,
另一路由条状凸起与筒状内腔出口之间进入加热空间；燃气由燃气入口进入燃气导管入口端
,
经燃气导管出口端进入内腔，其中一部分燃气由径向喷孔进入第一腔室，进入第一腔室的一部分助燃空气与一部分燃气混合，通过电极引燃，燃烧产物和另一部分由轴向喷孔喷出的燃气进入第二腔室
,
与经二次风孔进入的空气继续混合燃烧，经燃烧室出口端喷入加热空间，并和条状凸起与筒状内腔出口之间喷入加热空间的助燃空气再次混合燃烧，并形成稳定火焰，同时高速喷出的强烈火焰卷吸加热空间的烟气一同混合，进一步降低火焰温度，同时烟气经沟槽进入烟气腔体，烟气在沟槽内流动时，烟气通过外凸台把热量交给凸台空腔内流动的助燃空气，最终烟气进入烟气腔体，并经烟气出口排出烧嘴；
B
）当加热空间的温度高于燃料燃点时，助燃空气通过空气入口进入空气腔体，经凸台空腔入口进入凸台空腔，一部分助燃空气经过缺口
、
外环风孔
、
内环风孔进入第一腔室，另一部分助燃空气经凸台空腔出口分为两路
,
一路由二次风孔进入第二腔室
, 另一路由条状凸起与筒状内腔出口之间进入加热空间；燃气由燃气入口进入燃气导管入口端
,
经燃气导管出口端进入内腔，其中一部分燃气由径向喷孔进入第一腔室与进入第一腔室的一部分助燃空气混合，并和轴向喷孔喷出的燃气进入第二腔室
,
再与经二次风孔进入第二腔室的空气继续混合，经燃烧室出口端喷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种换热器，其特征在于：包括内筒体（
21
）和外凸台（
22
），所述外凸台（
22
）设置在内筒体（
21
）的外侧，所述内筒体（
21
）内设置有筒状内腔（
210
），所述筒状内腔（
210
）的两端分别为筒状内腔入口（
211
）和筒状内腔出口（
212
），所述外凸台（
22
）内设置有凸台空腔（
220
），所述凸台空腔（
220
）的两端分别为凸台空腔入口（
221
）和凸台空腔出口（
222
），所述筒状内腔出口（
212
）与凸台空腔出口（
222
）连通，所述内筒体（
21
）的侧壁上设置有缺口（
213
），所述缺口（
213
）用于将筒状内腔（
210
）与凸台空腔（
220
）连通，所述外凸台（
22
）由凸台入口段（
223
）
、
凸台中间段（
224
）和凸台出口段（
225
）构成，相邻两个外凸台（
22
）之间形成沟槽（
226
），所述沟槽（
226
）的数量与外凸台（
22
）的数量相等
。2.
根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述凸台入口段（
223
）呈扇环状结构设置，所述凸台中间段（
224
）呈螺旋状结构设置，所述凸台出口段（
225
）呈收缩状结构设置
。3.
根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述外凸台（
22
）的数量为
n
，其中
n≥3
，位于凸台中间段（
224
）的相邻两个外凸台（
22
）的间距为
a
，所述外凸台（
22
）的螺距为
c, 其中
c=na, 所述外凸台（
22
）的螺旋角为
ψ
，其中 75
°
≥
ψ
≥15
°
。4.
根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：该换热器为一体式结构设置，所述换热器的材质为高温合金或碳化硅
、
并采用
3D
打印成型
。5.
一种高效低排放自身预热烧嘴，包括壳体（1）
、
端盖（3）
、
燃气导管（4）和电极（8），所述壳体（1）通过隔层（
10
）分隔为空气腔体（
101
）和烟气腔体（
102
），且壳体（1）上设置有空气入口（
101a
）和烟气出口（
102a
），所述空气入口（
101a
）和烟气出口（
102a
）分别与空气腔体（
101
）和烟气腔体（
102
）连通，所述烟气腔体（
102
）与位于凸台入口段（
223
）的沟槽（
226
）连通，所述烟气腔体（
102
）内设置有保温层（
11
），所述壳体（1）上设置有过渡法兰（
12
），所述电极（8）设置在端盖（3）上，其特征在于：还包括燃烧室（5）和烧嘴芯（6）
、
以及如权利要求1‑4中任意一项权利要求所述的换热器（2），所述过渡法兰（
12
）上设置有过渡导管（
120
），所述过渡导管（
120
）与筒状内腔入口（
211
）连通，所述空气腔体（
101
）与凸台空腔入口（
221
）连通，所述换热器（2）通过换热器法兰（
23
）设置在壳体（1）上，所述燃气导管（4）和燃烧室（5）均设置在内筒体（
21
）内，且燃烧室（5）位于筒状内腔出口（
212
），所述电极（8）与烧嘴芯（6）贯穿，且烧嘴芯（6）和电极（8）的一端均位于燃烧室（5）内，所述燃气导管（4）的两端分别为燃气导管入口端（
41
）和燃气导管出口端（
42
），所述燃气导管入口端（
41
）与端盖（3）上的燃气入口（
30
）连通，所述燃气导管出口端（
42
）与烧嘴芯（6）连接
。6.
根据权利要求5所述的高效低排放自身预热烧嘴，其特征在于：所述燃气导管（4）上设置有三角支架（7），所述三角支架（7）设置在燃烧室（5）上，所述燃烧室（5）的两端分别为燃烧室入口端（
51
）和燃烧室出口端（
52
），所述烧嘴芯（6）设置在燃烧室入口端（
51
），所述燃烧室出口端（
52
）与筒状内腔出口（
212
）配合
。7.
根据权利要求6所述的高效低排放自身预热烧嘴，其特征在于：所述燃烧室（5）包括第一腔室（
501
）和第二腔室（
502
），所述第一腔室（
501
）和第二腔室（
502
）之间设置有收缩段（
503
）；所述第一腔室（
501
）的外壁设置有多个球状凸起（
53
），所述球状凸起（

【专利技术属性】
技术研发人员：潘景新，高恒，邱淑建，李恩，
申请(专利权)人：杭州中景科技有限公司，
类型：发明
国别省市：