CN110864320A - 强制自排烟紧凑式预热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种强制自排烟紧凑式预热器，属于工业炉窑技术领域，与工业燃烧器配套使用。实用于钢铁、有色、机械、航空、锻造、陶瓷等行业的工业炉窑。本发明包括换热器、烟气导流器、空气导流器、预热器空气外壳和烟气导流砖，所述预热器空气外壳安装在烟气导流砖上，所述空气导流器的一端安装在预热器空气外壳上，所述空气导流器的另一端位于烟气导流砖内，所述换热器套装在空气导流器外，所述烟气导流器与换热器配合。该强制自排烟紧凑式预热器结构更加紧凑，使用灵活，换热器面积更大，烟气、空气阻力更低，烟气导流砖采用耐火材料制成，并在换热器前烟气导流砖内烟气入口设耐火挡板，换热器使用寿命更长。

Description

强制自排烟紧凑式预热器
技术领域
本发明涉及一种强制自排烟紧凑式预热器，属于工业炉窑技术领域，与工业燃烧器配套使用。实用于钢铁、有色、机械、航空、锻造、陶瓷等行业的工业炉窑。
背景技术
目前大部分烧嘴配套用集中预热器或烧嘴自身设换热器（亦叫自身预热烧嘴），烧嘴配置集中换热器炉内烟气流动集中，很难保证炉气温度均匀，而自身预热烧嘴的换热器面积又较小，换热效率低，适用受到较大限制，而且自身预热烧嘴功率小对大型工业炉窑内的气流形成不了强有力的搅动，炉内温度均匀性也得不到保证，且目前空气预热器或自身预热烧嘴烟气、空气阻力大，换热效果不理想，抗高温性能差，使用寿命短，应用不灵活，影响其在高性能工业炉窑上的推广与应用。
有鉴于此，在申请号为201810025678.3的专利文献中公开了一种斯特林发动机外燃***紧凑式空气预热器。上述对比文件存在难以保证炉气温度均匀，换热效率低等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，增加换热面积，提高换热能力，应用灵活，提高使用寿命的强制自排烟紧凑式预热器。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该强制自排烟紧凑式预热器，其结构特点在于：包括换热器、烟气导流器、空气导流器、预热器空气外壳和烟气导流砖，所述预热器空气外壳安装在烟气导流砖上，所述空气导流器的一端安装在预热器空气外壳上，所述空气导流器的另一端位于烟气导流砖内，所述换热器套装在空气导流器外，所述烟气导流器与换热器配合。
进一步地，所述强制自排烟紧凑式预热器还包括空气连接三通和烟气引流筒，所述空气连接三通安装在预热器空气外壳上、且空气连接三通套装在烟气引流筒外，所述烟气引流筒的一端与烟气导流器配合。
进一步地，所述强制自排烟紧凑式预热器还包括烟气引射器和排烟筒，所述排烟筒与烟气引流筒的另一端连接，所述烟气引射器安装在烟气引流筒上。
进一步地，所述烟气导流器套装在换热器外。
进一步地，所述换热器上设置有外翅片和内翅片，所述空气导流器为筒状结构。
进一步地，所述换热器上设置有外翅片，所述空气导流器为筒状结构，所述空气导流器上设有草帽状翅片，所述草帽状翅片与空气导流器同轴设置，所述草帽状翅片与空气导流筒的平行部位呈筛孔状结构设置；所述草帽状翅片数量为x，所述x≥1。
进一步地，所述换热器上设置有外翅片，所述空气导流器为双层筒状结构，所述空气导流器上设有螺旋状翅片；所述螺旋状翅片圈数量为m，所述m≥1。
进一步地，所述烟气导流砖上设置有圆柱形腔体，所述圆柱形腔体的出口端设置有挡板，所述挡板四周设有扇环状缺口，所述扇环状缺口呈圆周阵列排布，所述扇环状缺口与圆柱形腔体的内壁形成烟气入口通道；所述扇环状缺口的数量为n，所述n≥3。
进一步地，所述烟气导流砖的形状为圆形或矩形。
进一步地，所述烟气导流砖由耐火材料制成。
进一步地，相邻两个挡板之间形成一个扇环缺口作为烟气进入通道。
相比现有技术，本发明具有以下优点：该强制自排烟紧凑式预热器结构更加紧凑，使用更灵活，换热器面积更大，烟气、空气阻力更低，烟气导流砖采用耐火材料制成，并在换热器前烟气导流砖内烟气入口设耐火挡板，减少高温辐射，换热器使用寿命更长。同时，换热面积增大，换热能力增强，配套烧嘴功率亦能得到大幅度提高，烧嘴和排烟分开，减少热短路，促进炉内气流循环，促进工业炉进一步节能和提高工业炉炉温均匀性，将是未来发展的趋势。
附图说明
图1是本发明实施例1的强制自排烟紧凑式预热器的剖面结构示意图。
图2是本发明实施例2的强制自排烟紧凑式预热器的剖面结构示意图。
图3是本发明实施例3的强制自排烟紧凑式预热器的剖面结构示意图。
图4是本发明实施例的烟气导流砖为圆形的结构示意图。
图5是本发明实施例的烟气导流砖为矩形的结构示意图。
图中：换热器1、烟气导流器2、空气导流器3、预热器空气外壳4、空气连接三通5、烟气引流筒6、烟气引射器7、排烟筒8、烟气导流砖9、外翅片10、内翅片11、筒状结构12、双层筒状结构120、草帽状翅片121、螺旋状翅片122、挡板13、扇环状缺口131、第一烟气通道14、第二烟气通道15、第三烟气通道16、第四烟气通道17、第五烟气通道18、第一空气通道19、第二空气通道20、第三空气通道21、烟气入口通道22。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
参见图1至图5所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若有引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1（参见图1、4、5）。
本实施例中的强制自排烟紧凑式预热器，包括换热器1、烟气导流器2、空气导流器3、预热器空气外壳4、空气连接三通5、烟气引流筒6、烟气引射器7、排烟筒8和烟气导流砖9。
本实施例中的预热器空气外壳4安装在烟气导流砖9上，空气导流器3的一端安装在预热器空气外壳4上，空气导流器3的另一端位于烟气导流砖9内，换热器1套装在空气导流器3外，烟气导流器2与换热器1配合，烟气导流器2套装在换热器1外。
本实施例中的空气连接三通5安装在预热器空气外壳4上、且空气连接三通5套装在烟气引流筒6外，烟气引流筒6的一端与烟气导流器2配合；排烟筒8与烟气引流筒6的另一端连接，烟气引射器7安装在烟气引流筒6上。换热器1上设置有外翅片10和内翅片11，空气导流器3为筒状结构12。
当换热器1采用内、外翅片结构时，空气导流器3采用光面筒状结构。
本实施例中的烟气导流砖9上设置有圆柱形腔体，圆柱形腔体的出口端设置有挡板13，挡板13四周设有扇环状缺口131 ，扇环状缺口131呈圆周阵列排布，扇环状缺口131与圆柱形腔体的内壁形成烟气入口通道22；扇环状缺口131的数量为n，n≥3，烟气导流砖9的形状为圆形或矩形；烟气导流砖9由耐火材料制成。
具体的说：预热器空气外壳4和烟气导流器2安装固定在烟气导流砖9上，且三者同轴，烟气导流砖9与换热器1之间形成第一烟气通道14，烟气导流器2与换热器1之间形成第二烟气通道15，并通过烟气导流器2的环状外筒将烟气在第三烟气通道16进行汇集，烟气导流器2的环状外筒出口与烟气引流筒6对接，烟气通过烟气引射器7的出口高速空气引射进入第四烟气通道17，并与烟气引射器7喷射出来的高速空气在第五烟气通道18内混合后排出排烟筒8。
空气连接三通5套在烟气引流筒6外并与预热器空气外壳4连接，空气由空气连接三通5入口切线进入，经空气连接三通5与烟气引流筒6之间形成的第一空气通道19后，流经预热器空气外壳4与烟气导流器2之间形成的第二空气通道20，再进空气导流器3与换热器1之间形成的第三空气通道21，最后进入空气导流器3内腔，由空气导流器3出口排出。
换热器1为带翅片的筒状结构，换热器1的一端带法兰，换热器1的另一端由带弧度的端盖封闭，换热器1与烟气导流器2同轴，烟气导流器2套在换热器1上，换热器1通过法兰固定在烟气导流器2的一端，换热器1的材质为耐热合金金属材料或耐热碳化硅陶瓷材料。
空气导流器3通过法兰安装在预热器空气外壳4的一端的端盖上，空气导流器3***换热器1内腔并与换热器1同轴。
烟气导流砖9为金属壳体内衬为耐火材料，耐火材料内部有一圆柱形腔体，换热器1的一端置于圆柱形腔体，并与圆柱形腔体同轴，内并与换热器1形成第一烟气通道14。圆柱形腔体端部有一耐火材料制成的挡板13，挡板13沿四周均匀设置多个（n≥3）扇环缺口131。扇环缺口131与圆柱形腔体的内壁形成烟气入口通道22。
实施例2（参见图2、4、5）。
本实施例中的强制自排烟紧凑式预热器，包括换热器1、烟气导流器2、空气导流器3、预热器空气外壳4、空气连接三通5、烟气引流筒6、烟气引射器7、排烟筒8和烟气导流砖9。
本实施例中的预热器空气外壳4安装在烟气导流砖9上，空气导流器3的一端安装在预热器空气外壳4上，空气导流器3的另一端位于烟气导流砖9内，换热器1套装在空气导流器3外，烟气导流器2与换热器1配合，烟气导流器2套装在换热器1外。
本实施例中的空气连接三通5安装在预热器空气外壳4上、且空气连接三通5套装在烟气引流筒6外，烟气引流筒6的一端与烟气导流器2配合；排烟筒8与烟气引流筒6的另一端连接，烟气引射器7安装在烟气引流筒6上。换热器1上设置有外翅片10，空气导流器3上设有多个（x≥2）草帽状翅片121,草帽状翅片121与空气导流器3同轴。相邻两个草帽状翅片121之间形成一个呈迷宫状设置的第三空气通道21。空气经迷宫状的第三空气通道21再经草帽状翅片筛孔进行喷射流通。
当换热器1仅采用内翅片11结构时，空气导流器3采用间断式双层筒状结构，也就是多个草帽状翅片121结构；此种结构，空气流通过草帽状翅片121与空气导流器3间的夹层汇集后，沿草帽状翅片筛孔垂直喷射到换热器1的内壁，空气湍流流动强度最大，能够使空气有效充分与换热器1壁进行强制热交换，换热效率高，换热效果最好，但此种结构缺点是空气阻力最大。
本实施例中的烟气导流砖9上设置有圆柱形腔体，圆柱形腔体的出口端设置有挡板13，挡板13四周设有扇环状缺口131 ，扇环状缺口131呈圆周阵列排布，扇环状缺口131与圆柱形腔体的内壁形成烟气入口通道22；扇环状缺口131的数量为n，n≥3，烟气导流砖9的形状为圆形或矩形；烟气导流砖9由耐火材料制成。
具体的说：预热器空气外壳4和烟气导流器2安装固定在烟气导流砖9上，且三者同轴，烟气导流砖9与换热器1之间形成第一烟气通道14，烟气导流器2与换热器1之间形成第二烟气通道15，并通过烟气导流器2的环状外筒将烟气在第三烟气通道16进行汇集，烟气导流器2的环状外筒出口与烟气引流筒6对接，烟气通过烟气引射器7的出口高速空气引射进入第四烟气通道17，并与烟气引射器7喷射出来的高速空气在第五烟气通道18内混合后排出排烟筒8。
空气连接三通5套在烟气引流筒6外并与预热器空气外壳4连接，空气由空气连接三通5入口切线进入，经空气连接三通5与烟气引流筒6之间形成的第一空气通道19后，流经预热器空气外壳4与烟气导流器2之间形成的第二空气通道20，再进空气导流器3与换热器1之间形成的第三空气通道21，最后进入空气导流器3内腔，由空气导流器3出口排出。
换热器1为带翅片的筒状结构，换热器1的一端带法兰，换热器1的另一端由带弧度的端盖封闭，换热器1与烟气导流器2同轴，烟气导流器2套在换热器1上，换热器1通过法兰固定在烟气导流器2的一端，换热器1的材质为耐热合金金属材料或耐热碳化硅陶瓷材料。
空气导流器3通过法兰安装在预热器空气外壳4的一端的端盖上，空气导流器3***换热器1内腔并与换热器1同轴。
烟气导流砖9为金属壳体内衬为耐火材料，耐火材料内部有一圆柱形腔体，换热器1的一端置于圆柱形腔体，并与圆柱形腔体同轴，内并与换热器1形成第一烟气通道14。圆柱形腔体端部设有挡板13，挡板13沿四周均匀设置多个（n≥3）扇环缺口131作为烟气入口通道22。
实施例3（参见图3、4、5）。
本实施例中的强制自排烟紧凑式预热器，包括换热器1、烟气导流器2、空气导流器3、预热器空气外壳4、空气连接三通5、烟气引流筒6、烟气引射器7、排烟筒8和烟气导流砖9。
本实施例中的预热器空气外壳4安装在烟气导流砖9上，空气导流器3的一端安装在预热器空气外壳4上，空气导流器3的另一端位于烟气导流砖9内，换热器1套装在空气导流器3外，烟气导流器2与换热器1配合，烟气导流器2套装在换热器1外。
本实施例中的空气连接三通5安装在预热器空气外壳4上、且空气连接三通5套装在烟气引流筒6外，烟气引流筒6的一端与烟气导流器2配合；排烟筒8与烟气引流筒6的另一端连接，烟气引射器7安装在烟气引流筒6上。换热器1上设置有外翅片10，空气导流器3上设有螺旋状翅片122。相邻两个外翅片10之间形成一个呈螺旋状设置的第三空气通道21。
当换热器1仅采用外翅片10结构时，空气导流器3采用螺旋状翅片122。此种结构，空气沿着空气导流器3外壁和空气导流器3表面上的螺旋状翅片122与换热器1内壁之间形成的螺旋通道进行流动，空气流通路径大大增加，并强化空气湍流，因此空气与换热器的换热效率高，最后在空气导流器3的端部设一段翅片导流片，并沿空气导流筒四周均匀分布，引导气流由螺旋流通变为直流通道，以避免空气在导流筒端部形成偏流。
本实施例中的烟气导流砖9上设置有圆柱形腔体，圆柱形腔体的出口端设置有挡板13，挡板13四周设有扇环状缺口131 ，扇环状缺口131呈圆周阵列排布，扇环状缺口131与圆柱形腔体的内壁形成烟气入口通道22；扇环状缺口131的数量为n，n≥3，烟气导流砖9的形状为圆形或矩形；烟气导流砖9由耐火材料制成。
具体的说：预热器空气外壳4和烟气导流器2安装固定在烟气导流砖9上，且三者同轴，烟气导流砖9与换热器1之间形成第一烟气通道14，烟气导流器2与换热器1之间形成第二烟气通道15，并通过烟气导流器2的环状外筒将烟气在第三烟气通道16进行汇集，烟气导流器2的环状外筒出口与烟气引流筒6对接，烟气通过烟气引射器7的出口高速空气引射进入第四烟气通道17，并与烟气引射器7喷射出来的高速空气在第五烟气通道18内混合后排出排烟筒8。
空气连接三通5套在烟气引流筒6外并与预热器空气外壳4连接，空气由空气连接三通5入口切线进入，经空气连接三通5与烟气引流筒6之间形成的第一空气通道19后，流经预热器空气外壳4与烟气导流器2之间形成的第二空气通道20，再进空气导流器3与换热器1之间形成的第三空气通道21，最后进入空气导流器3内腔，由空气导流器3出口排出。
换热器1为带翅片的筒状结构，换热器1的一端带法兰，换热器1的另一端由带弧度的端盖封闭，换热器1与烟气导流器2同轴，烟气导流器2套在换热器1上，换热器1通过法兰固定在烟气导流器2的一端，换热器1的材质为耐热合金金属材料或耐热碳化硅陶瓷材料。
空气导流器3通过法兰安装在预热器空气外壳4的一端的端盖上，空气导流器3***换热器1内腔并与换热器1同轴。
烟气导流砖9为金属壳体内衬为耐火材料，耐火材料内部有一圆柱形腔体，换热器1的一端置于圆柱形腔体，并与圆柱形腔体同轴，内并与换热器1形成第一烟气通道14。圆柱形腔体端部有一耐火材料制成的挡板13，挡板13沿四周均匀设置多个（n≥3）扇环缺口131作为烟气进入通道22。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种强制自排烟紧凑式预热器，其特征在于：包括换热器（1）、烟气导流器（2）、空气导流器（3）、预热器空气外壳（4）和烟气导流砖（9），所述预热器空气外壳（4）安装在烟气导流砖（9）上，所述空气导流器（3）的一端安装在预热器空气外壳（4）上，所述空气导流器（3）的另一端位于烟气导流砖（9）内，所述换热器（1）套装在空气导流器（3）外，所述烟气导流器（2）与换热器（1）配合。
2.根据权利要求1所述的强制自排烟紧凑式预热器，其特征在于：所述强制自排烟紧凑式预热器还包括空气连接三通（5）和烟气引流筒（6），所述空气连接三通（5）安装在预热器空气外壳（4）上、且空气连接三通（5）套装在烟气引流筒（6）外，所述烟气引流筒（6）的一端与烟气导流器（2）配合。
3.根据权利要求2所述的强制自排烟紧凑式预热器，其特征在于：所述强制自排烟紧凑式预热器还包括烟气引射器（7）和排烟筒（8），所述排烟筒（8）与烟气引流筒（6）的另一端连接，所述烟气引射器（7）安装在烟气引流筒（6）上。
4.根据权利要求1所述的强制自排烟紧凑式预热器，其特征在于：所述烟气导流器（2）套装在换热器（1）外。
5.根据权利要求1所述的强制自排烟紧凑式预热器，其特征在于：所述换热器（1）上设置有外翅片（10）和内翅片（11），所述空气导流器（3）为筒状结构（12）。
6.根据权利要求1所述的强制自排烟紧凑式预热器，其特征在于：所述换热器（1）上设置有外翅片（10），所述空气导流器（3）为筒状结构（12），所述空气导流器（3）上设有草帽状翅片(121)，所述草帽状翅片（121）与空气导流器（3）同轴设置，所述草帽状翅片（121）与空气导流筒（3）的平行部位呈筛孔状结构设置；所述草帽状翅片(121)数量为x，所述x≥1。
7.根据权利要求1所述的强制自排烟紧凑式预热器，其特征在于：所述换热器（1）上设置有外翅片（10），所述空气导流器（3）为双层筒状结构（120），所述空气导流器（3）上设有螺旋状翅片(122) ；所述螺旋状翅片圈数量为m，所述m≥1。
8.根据权利要求1所述的强制自排烟紧凑式预热器，其特征在于：所述烟气导流砖（9）上设置有圆柱形腔体，所述圆柱形腔体的出口端设置有挡板（13），所述挡板（13）四周设有扇环状缺口(131) ，所述扇环状缺口(131)呈圆周阵列排布，所述扇环状缺口(131)与圆柱形腔体的内壁形成烟气入口通道（22）；所述扇环状缺口（131）的数量为n，所述n≥3。
9.根据权利要求1所述的强制自排烟紧凑式预热器，其特征在于： 所述烟气导流砖（9）的形状为圆形或矩形。
10.根据权利要求1所述的强制自排烟紧凑式预热器，其特征在于：所述烟气导流砖（9）由耐火材料制成。
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