CN113483489B - 一种大流量间接换热式高温高压热风炉 - Google Patents

Abstract

一种大流量间接换热式高温高压热风炉，包括炉体、进气集管、出气集管、中间集管、燃烧器、烟囱、翅片管束和光管；炉体内设有内墙将炉体内部分为低温仓和高温仓，内墙与炉体的内壁之间留有通风开口；烟囱连接炉体并相互连通；高温仓在炉体上设有安装孔；燃烧器连接炉体，燃烧器的燃烧头穿过安装孔并伸入高温仓内；翅片管束连接低温仓的内壁，翅片管束的多个进气端均与进气集管连通，翅片管束的多个出气端均与中间集管连通；多个光管均连接高温仓的内壁，多个光管均与中间集管和出气集管连通。本发明提供的大流量间接换热式高温高压热风炉结构合理，热能利用率高，能高效快速的获得高温空气，安全环保。

Description

一种大流量间接换热式高温高压热风炉

技术领域

本发明涉及空气加热技术领域，尤其涉及一种大流量间接换热式高温高压热风炉。

背景技术

目前，节能降耗已经成为各行业重点关注的问题，通过技术创新，发展节能型供热设备已成为各领域研究重点，燃气燃油热风炉相比于传统燃煤热风炉使用了清洁能源，减少了对煤炭等高污染燃料的使用，热风炉已被广泛使用。

在工业上，热风炉广泛地被用于气流干燥以及塔式干燥等干燥装置的配套设备；热风炉也被广泛地应用于农业生产、建材以及烟草等行业。热风炉是一种将燃料燃烧产生热能转换应用的设备，根据输出热介质的不同，分为直接式热风炉和间接式热风炉。直接式热风炉输出的高温介质为燃烧产生的烟气，适用于对进风温度要求较高、但对进风洁净度要求不严格的场合；间接式热风炉适用于要求进风为干净空气的场合；热风炉中加热装置的原理是新鲜冷空气与燃料燃烧产生的高温烟气通过多种形式的换热表面换热，洁净冷空气吸热升温为洁净高温空气。

目前的一些高温间接式热风炉，往往因为冷热侧温度差异过大，在热风炉运行不久就会产生热应力及热膨胀变形，导致金属材料疲劳产生裂纹；为此，燃烧后的烟气一般需要先经过一个辐射段或混风室即直接兑入部分冷空气，以把烟气温度降低再进入之后的热交换器，这样一来，大量的优质高位热能被浪费，并且洁净空气升温幅度也受到限制；此外，传统间接式热风炉换热结构形式过于单一，传热效率差，占地面积大，设备整体的经济性差。

发明内容

(一)发明目的

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种大流量间接换热式高温高压热风炉，本本发明提供的大流量间接换热式高温高压热风炉结构合理，热能利用率高，能高效快速的获得高温空气，安全环保，大大降低使用成本，提高了设备整体的经济性。

(二)技术方案

本发明提供了一种大流量间接换热式高温高压热风炉，包括炉体、进气集管、出气集管、中间集管、燃烧器、烟囱、翅片管束和光管；

炉体内设有内墙；内墙竖直分布用于将炉体内部分为低温仓和高温仓，内墙与炉体的内壁之间留有用于供高温仓内的高温烟气流入低温仓内的通风开口；

烟囱连接炉体，烟囱内部与低温仓内部连通；

高温仓在炉体远离通风开口的内壁上设有安装孔；燃烧器连接炉体，燃烧器的燃烧头穿过安装孔并伸入高温仓内；

翅片管束连接低温仓的内壁，翅片管束的多个进气端均与进气集管连通，翅片管束的多个出气端均与中间集管连通；

多个光管并排均匀分布，多个光管均连接高温仓的内壁，多个光管的进气端均与中间集管连通，多个光管的出气端均与出气集管连通。

优选的，内墙选用耐火砖砌成。

优选的，炉体包括底座、四个侧墙和顶盖；

四个侧墙的下端面分别连接底座的四个直角边，四个侧墙依次连接，四个侧墙的上端面均连接顶盖。

优选的，底座、四个侧墙和顶盖均选用耐火砖砌成。

优选的，底座、四个侧墙和顶盖的外侧均设有保温层；保温层的外侧均设有加固层。

优选的，保温层为陶瓷纤维板保温材料覆盖于底座外侧或侧墙外侧或顶盖外侧形成；陶瓷纤维板保温材料覆盖的厚度为130～170mm。

优选的，加固层选用印花装饰钢板；印花装饰钢板的厚度为0.5mm。

优选的，翅片管束包括多个翅片管和螺旋带翅片；

每个翅片管的投影形状均为蛇形，多个翅片管分别与进气集管和中间集管连通，多个翅片管并排等间距分别，多个翅片管均连接螺旋带翅片。

优选的，多个翅片管和螺旋带翅片均选用304不锈钢材质制成。

优选的，每个光管的投影形状均为蛇形，每个光管均选用310S不锈钢材质制成。

与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本发明中将炉体内部分为高温仓和低温仓，沿高温仓朝向低温仓流动的高温烟气与冷空气采用整体逆流流动的方式进行换热；在高温仓内采用耐温性能好的310S不锈钢光管管束进行热交换，在低温仓内采用普通304不锈钢翅片管束进行热交换，既充分利用了高温仓内高温烟气的热能，又能利用低温仓设有螺旋带翅片12增大换热面积，以提高对热能的利用率，达到较高的换热量，最终在出气集管内获得600～700℃的大流量高温高压洁净空气；

本发明结构形式简单新颖，能适应高压介质，使用发明提供的热风炉能大大提高热能的利用率，加热后的空气能达到600～700℃，安全环保，大大降低使用成本，提高了设备整体的经济性，值得推广。

附图说明

图1为本发明提出的一种大流量间接换热式高温高压热风炉不含顶盖的结构示意图。

图2为本发明提出的一种大流量间接换热式高温高压热风炉中翅片管束的结构示意图。

图3为本发明提出的一种大流量间接换热式高温高压热风炉中光管的结构示意图。

附图标记：1、底座；2、侧墙；3、内墙；4、进气集管；5、出气集管；6、中间集管；7、燃烧器；8、烟囱；9、翅片管束；11、翅片管；12、螺旋带翅片；13、光管；14、低温仓；15、高温仓。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1-3所示，本发明提出的一种大流量间接换热式高温高压热风炉，包括炉体、进气集管4、出气集管5、中间集管6、燃烧器7、烟囱8、翅片管束9和光管13；

炉体内设有内墙3；内墙3竖直分布用于将炉体内部分为低温仓14和高温仓15，内墙3与炉体的内壁之间留有用于供高温仓15内的高温烟气流入低温仓14内的通风开口；

需要说明的是，通过留有的通风开口，用于强迫高温仓15内的热烟气流在内墙3的末端180°拐弯形成两回程流动；

烟囱8连接炉体，烟囱8内部与低温仓14内部连通；

进一步的，烟囱8与炉体上端面垂直，并位于远离通风开口的一侧；流入烟囱8内的烟气可以经烟囱8直接排出，也可以经烟囱8流入其他排烟风道；

高温仓15在炉体远离通风开口的内壁上设有安装孔；

进一步的，高温仓15内部沿气体流动方向的内径逐渐增大，形成扩张的喇叭形结构，便于燃烧器7产生高温烟气进行初步扩散；

燃烧器7连接炉体，燃烧器7的燃烧头穿过安装孔并伸入高温仓15内；

进一步的，燃烧器7选用但不限于燃油式燃烧器或燃气式燃烧器，燃烧器7具有比例调节功能以方便按需求调节供热量；

翅片管束9连接低温仓14的内壁，翅片管束9的多个进气端均与进气集管4连通，翅片管束9的多个出气端均与中间集管6连通；

多个光管13并排均匀分布，多个光管13均连接高温仓15的内壁，多个光管13的进气端均与中间集管6连通，多个光管13的出气端均与出气集管5连通；

进一步的，进气集管4、出气集管5和中间集管6均位于炉体的外侧，在进气集管4、出气集管5和中间集管6外侧均设有保温层。

本发明的一个实施例中，使用时，燃烧器7燃烧燃料在高温区产生高温烟气，高温烟气沿高温仓15、低温仓14和烟囱8的方向进行流动；外界洁净的冷空气从进气集管4进入翅片管束9内，翅片管束9装设在低温仓14内，通过热交换流经翅片管束9内的低温空气被低温仓14内的低温烟气进行加热；加热后的空气进入中间集管6内，再进入多个光管13内，多个光管13设于高温仓15内，高温仓15内的高温烟气对多个光管13内的低温空气进行加热，加热后的高温烟气从出气集管5流出。

在一个可选的实施例中，内墙3选用耐火砖砌成；耐火砖砌成的内墙3结构稳定，且耐高温性能好。

在一个可选的实施例中，炉体包括底座1、四个侧墙和顶盖；

四个侧墙2的下端面分别连接底座1的四个直角边，四个侧墙2依次连接，四个侧墙2的上端面均连接顶盖。

在一个可选的实施例中，底座1、四个侧墙和顶盖均选用耐火砖砌成。

在一个可选的实施例中，底座1、四个侧墙和顶盖的外侧均设有保温层，以提高炉体的保温性能；

保温层的外侧均设有加固层。

在一个可选的实施例中，保温层为陶瓷纤维板保温材料覆盖于底座1外侧或侧墙外侧或顶盖外侧形成；陶瓷纤维板保温材料覆盖的厚度为130～170mm。

在一个可选的实施例中，加固层选用印花装饰钢板；印花装饰钢板的厚度为0.5mm。

在一个可选的实施例中，翅片管束9包括多个翅片管11和螺旋带翅片12；

每个翅片管11的投影形状均为蛇形，每个翅片管11均由管材经过弯管机弯制制得，每个翅片管11均设为蛇形，以提高空气在每个翅片管11内流经的时间，以提高对空气预加热的效果；

多个翅片管11分别与进气集管4和中间集管6连通，多个翅片管11并排等间距分别，多个翅片管11均连接螺旋带翅片12；

进一步的，多个翅片管11采用激光焊接的方式连接螺旋带翅片12；通过螺旋带翅片12连接多个翅片管11以提高对低温仓14内热能交换的效率。

在一个可选的实施例中，多个翅片管11和螺旋带翅片12均选用304不锈钢材质制成；

其中，每个翅片管11的管径为40mm，壁厚为4mm，弯头直径为100mm，选用但不限于共有16段直管段，15个弯头；

螺旋带翅片12的厚度为0.6mm，翅片高度为14mm，翅片间距为3.5mm。

在一个可选的实施例中，每个光管13的投影形状均为蛇形，每个光管13均选用310S不锈钢材质制成，每个光管13均设为蛇形，以提高空气在每个光管13内流经的时间，以提高对空气加热的效果；

其中，每个光管13的管径为40mm，壁厚为4mm，弯头直径为100mm，选用但不限于共有10段直管段，9个弯头。

利用本发明提出的大流量间接换热式高温高压热风炉进行实际应用的应用例为：

大流量间接换热式高温高压热风炉的炉体长2.7m、宽1.75m、高0.9m；

质量流量0.4kg/s、压力0.5MPa、温度20℃的大流量高压洁净空气，与理论功率上限450kW的燃油燃烧器在上述炉体内产生的约1200℃高温烟气间接换热；

1200℃高温烟气经高温仓15内的喇叭形扩张段后降温为1000℃左右，然后依次与高温仓15内的多个光管13以及低温仓14内的翅片管束9接触进行与换热，最后从烟囱8处排出温度约300℃的废烟气；

常温洁净空气与热烟气总体逆流换热后，升温至650℃，经出气集管5流往随后试验段，试验显示空气总压力损失不超过10kPa；另外，在底座1、侧墙2及顶盖外侧覆盖150mm厚的保温材料后，炉体的外表温度不超过70℃，不会明显对使用者造成烫伤。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (8)

1.一种大流量间接换热式高温高压热风炉，其特征在于，包括炉体、进气集管(4)、出气集管(5)、中间集管(6)、燃烧器(7)、烟囱(8)、翅片管束(9)和光管(13)；

炉体内设有内墙(3)；内墙(3)竖直分布用于将炉体内部分为低温仓(14)和高温仓(15)，内墙(3)与炉体的内壁之间留有用于供高温仓(15)内的高温烟气流入低温仓(14)内的通风开口，用于强迫高温仓(15)内的热烟气流在内墙(3)的末端180°拐弯形成两回程流动；高温仓(15)内部沿气体流动方向的内径逐渐增大，形成扩张的喇叭形结构；

烟囱(8)连接炉体，烟囱(8)内部与低温仓(14)内部连通；

高温仓(15)在炉体远离通风开口的内壁上设有安装孔；燃烧器(7)连接炉体，燃烧器(7)的燃烧头穿过安装孔并伸入高温仓(15)内；

翅片管束(9)连接低温仓(14)的内壁，翅片管束(9)的多个进气端均与进气集管(4)连通，翅片管束(9)的多个出气端均与中间集管(6)连通；翅片管束(9)包括多个翅片管(11)和螺旋带翅片(12)；

每个翅片管(11)的投影形状均为蛇形，多个翅片管(11)分别与进气集管(4)和中间集管(6)连通，多个翅片管(11)并排等间距分别，多个翅片管(11)均连接螺旋带翅片(12)；

多个光管(13)并排均匀分布，多个光管(13)均连接高温仓(15)的内壁，多个光管(13)的进气端均与中间集管(6)连通，多个光管(13)的出气端均与出气集管(5)连通，每个光管(13)的投影形状均为蛇形，每个光管(13)均选用310S不锈钢材质制成。

2.根据权利要求1所述的一种大流量间接换热式高温高压热风炉，其特征在于，内墙(3)选用耐火砖砌成。

3.根据权利要求1所述的一种大流量间接换热式高温高压热风炉，其特征在于，炉体包括底座(1)、四个侧墙和顶盖；

四个侧墙(2)的下端面分别连接底座(1)的四个直角边，四个侧墙(2)依次连接，四个侧墙(2)的上端面均连接顶盖。

4.根据权利要求3所述的一种大流量间接换热式高温高压热风炉，其特征在于，底座(1)、四个侧墙和顶盖均选用耐火砖砌成。

5.根据权利要求3所述的一种大流量间接换热式高温高压热风炉，其特征在于，底座(1)、四个侧墙和顶盖的外侧均设有保温层；保温层的外侧均设有加固层。

6.根据权利要求5所述的一种大流量间接换热式高温高压热风炉，其特征在于，保温层为陶瓷纤维板保温材料覆盖于底座(1)外侧或侧墙外侧或顶盖外侧形成；陶瓷纤维板保温材料覆盖的厚度为130～170mm。

7.根据权利要求5所述的一种大流量间接换热式高温高压热风炉，其特征在于，加固层选用印花装饰钢板；印花装饰钢板的厚度为0.5mm。

8.根据权利要求1所述的一种大流量间接换热式高温高压热风炉，其特征在于，多个翅片管(11)和螺旋带翅片(12)均选用304不锈钢材质制成。

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