CN102636037B - 能量回收器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能量回收器，其能够充分地确保燃烧废气的循环作用，同时也能够确保高的热交换效率，且能够减小规模。该能量回收器具备：能量回收器主体，其通过外管和内管以双层管结构构成，其中，外管在排气管部内沿管轴方向设置，使从鼓风机供给的燃烧空气相对于在排气管部内流通的燃烧废气相对向流通，该内管在外管内沿管轴方向设置，且形成有使燃烧空气从外管流入的开口部，来向燃烧器供给燃烧空气；连通管，其形成在外管上，经由开口部将内管内与排气管内连通，从而用于将在排气管内朝向外管流通的燃烧废气的一部分取入到内管内；喷射器，其设置在连通管与内管之间，使从外管向内管流入的燃烧空气的流速增速，以将燃烧废气向内管内吸引。

Description

能量回收器

技术领域

本发明涉及一种能量回收器，其能够充分地确保燃烧废气的循环作用，同时也能够确保高的热交换效率，且能够减小规模。

背景技术

以往，在工业用炉中使用的辐射管中，具备利用废气的热量来对燃烧空气进行预热的能量回收器。另外，还已知有通过将废气的一部分与燃烧空气混合而进行再燃烧，从而降低排出的NOx量的技术。

例如，专利文献1的“能量回收器”是以如下方式对能量回收器进行改良而得到的能量回收器，即，能量回收器与燃烧器之间的连接管不仅限于燃烧空气用的连接管，而利用能量回收器与燃烧器之间的距离，通过从能量回收器出来的燃烧空气能够使废气循环，在燃烧器与能量回收器成对配置的辐射管式的加热装置用的能量回收器中，能量回收器的一部分构成为喷射器，该喷射器包括喷射燃烧空气的喷嘴和混合管，该混合管通过利用比喷嘴的直径大的直径的管包围喷嘴的外周，且使该管的直径随着从喷嘴的前端离开逐渐减小而构成，由此，利用在喷射器中流动的燃烧空气的流动能量经由喷射器吸引废气的一部分而使其循环，从而使其与燃烧空气混合。

专利文献1：日本特开2000-146118号公报

为了使废气向燃烧器循环，必须将向压力低的排气侧流去的废气向压力高的燃烧器侧引入。在专利文献1中，通过喷射燃烧空气的喷射器的作用，将经过了能量回收器的热交换后的废气与该燃烧空气一起向燃烧器侧送入。

在通过能量回收器来确保高的热交换效率的情况下，减小辐射管与能量回收器之间的间隙来使废气的排气流路变窄，由此来提高废气的流速是有效的。

然而，当排气流路变窄时，随之压力损失变大，经过了能量回收器的热交换后的废气的动压与压力高的燃烧器侧的压力差变得过于大，即使通过能量回收器也无法将废气充分地向燃烧器侧引入。结果是，在利用能量回收器确保利用废气的废热的热交换，并通过喷射器使废气与燃烧空气混合来降低NOx的情况下，存在为了进行废气的循环而废热利用存在界限的问题。

若使能量回收器变长，则能够提高热交换效率，但将能量回收器设定得长的情况存在同样的压力损失的问题，且存在排气流路长大化且辐射管大型化这样的问题。

发明内容

本发明鉴于上述现有的问题而提出，其目的在于提供一种能量回收器，该能量回收器能够充分地确保燃烧废气的循环作用，同时也能够确保高的热交换效率，且能够减小规模。

本发明涉及的能量回收器在将通过燃烧器生成的燃烧废气排出的排气管内，与该燃烧废气进行热交换，由此对向该燃烧器供给的燃烧空气进行加热，所述能量回收器的特征在于，具备：能量回收器主体，其通过外管和内管以双层管结构构成，其中，该外管在所述排气管内沿管轴方向设置，使从燃烧空气源供给的燃烧空气相对于在该排气管内流通的燃烧废气相对向流通，该内管在该外管内沿管轴方向设置，且形成有使燃烧空气从该外管流入的开口部，来向所述燃烧器供给燃烧空气；连通管，其形成在所述外管上，经由所述开口部将所述内管内与所述排气管内连通，从而用于将在该排气管内朝向该外管流通的燃烧废气的一部分取入到该内管内；喷射器，其设置在该连通管与所述内管之间，使从所述外管向该内管流入的燃烧空气的流速增速，以将燃烧废气向该内管内吸引。

本发明涉及的能量回收器的特征在于，在所述内管内设有用于对从所述连通路取入的燃烧废气的流量进行调整的调整阀。

本发明涉及的能量回收器的特征在于，所述调整阀具备贯通所述内管而从其外方向内方设置的连结棒、设置在该连结棒上来调节所述连通管的开度的阀芯。

发明效果

在本发明涉及的能量回收器中，能够充分确保燃烧废气的循环作用，同时也能够确保高的热交换效率，且能够减小规模。

附图说明

图1是表示本发明涉及的能量回收器的第一实施方式的局部剖视简要结构图。

图2是表示本发明涉及的能量回收器的第二实施方式的局部剖视简要结构图。

图3是表示本发明涉及的能量回收器的第三实施方式的局部剖视简要结构图。

图4是表示本发明涉及的能量回收器的第四实施方式的局部剖视简要结构图。

符号说明：

1  辐射管

2  燃烧管部

3  加热器管部

4  排气管部

5  排气口

6  燃烧器

7  能量回收器

8  热交换用流路

9  外管

10 内管

11 鼓风机

12 燃烧空气压力输送管

13 连接管

14 开口管

16 连通管

17 喷射器

18  针阀

18a 阀芯

18b 连结棒

19  密封构件

20  把手

21  炉壁

22  排气用鼓风机

50  能量回收器主体

51  炉

A   燃烧空气

G   燃烧废气

具体实施方式

以下，参照附图，详细地说明本发明涉及的能量回收器的优选的实施方式。本实施方式涉及的能量回收器7基本上如图1所示，在将通过燃烧器6生成的燃烧废气G排出的排气管部4内，与该燃烧废气G进行热交换，由此对向燃烧器6供给的燃烧空气A进行加热，该能量回收器7具备：能量回收器主体50，其通过外管9和内管10以双层管结构构成，其中，外管9在排气管部4内沿管轴方向设置，使从作为燃烧空气源的鼓风机11供给的燃烧空气A相对于在排气管部4内流通的燃烧废气G相对向流通，该内管10在外管9内沿管轴方向设置，且形成有使燃烧空气A从外管9流入的开口部14，来向燃烧器6供给燃烧空气A；连通管16，其形成在外管9上，经由开口部14将内管10内与排气管部4内连通，从而用于将在排气管部4内朝向外管9流通的燃烧废气G的一部分取入到内管10内；喷射器17，其设置在连通管16与内管10之间，使从外管9向内管10流入的燃烧空气A的流速增速，以将燃烧废气G向内管10内吸引。

在图1中，本实施方式涉及的能量回收器7内置在辐射管1内。辐射管1如以往公知的那样，以大致U字管或W字状的外形形态构成。辐射管1从始端朝向终端顺次一系列地具备作为燃烧区域的燃烧管部2、作为散热区域的加热器管部3、以及作为排气路径的排气管部4。加热器管部3从炉壁21突出而配置在炉51内。在隔着路壁21而位于炉51外的辐射管1的终端形成有与排气管部4连通的排气口5。

在位于辐射管1的始端的燃烧管部2的内部设有通过供给的燃料和燃烧空气A(图中，由实线箭头表示)产生的燃烧作用而生成燃烧废气G(图中，由单点划线箭头表示)的燃烧器6。通过燃烧器6生成的燃烧废气G从燃烧管部2朝向加热器管部3流去。加热器管部3被从燃烧管部2流入的燃烧废气G加热而发挥加热器功能。

将加热器管部3加热后的燃烧废气G从加热器管部3朝向排气管部4流去。排气管部4使从加热器管部3流入的燃烧废气G朝向排气口5流通，将燃烧废气G从排气口5向辐射管1外方排出。

在辐射管1的排气管部4的内部以沿着该排气管部4的管轴方向从排气口5插入的形态设有管形态的能量回收器7，该能量回收器7的前端部7a朝向加热器管部3。将用于向燃烧器6供给的燃烧空气A导入能量回收器7，并使燃烧空气A在能量回收器7的内部流通。

能量回收器7通过热交换作用，将向燃烧器6供给的燃烧空气A利用在排气管部4内流通的燃烧废气G加热。能量回收器7整体收容在排气管部4内部，能量回收器7的前端部7a以与从加热器管部3向排气管部4流入的燃烧废气G的流动面对的方式配置。在排气管部4与位于其内方的能量回收器7之间沿着能量回收器7的长度方向形成有截面环状的热交换用流路8，以与燃烧空气A进行热交换，并同时使燃烧废气G朝向排气口5流通。

能量回收器7具备由包括中空的外管9和中空的内管10的双层管结构形成的能量回收器主体50，该外管9沿着排气管部4的管轴方向设置，与热交换用流路8面对，该内管10在外管9的内部沿其管轴方向设置。在外管9的排气口5侧端部连接有燃烧空气压力输送管12，该燃烧空气压力输送管12用于将从鼓风机11送入的燃烧空气A压力输送。在内管10的排气口5侧端部连结有与辐射管1的燃烧管部2连接的连接管13。并且，在位于能量回收器7的前端部7a的内管10的前端形成有作为外管9与内管10的连接部的开口部14。

因此，从鼓风机11压力输送的燃烧空气A经由燃烧空气压力输送管12从排气口5侧向外管9内流入，流入到外管9内的燃烧空气A相对于在热交换用流路8中从加热器管部3朝向排气口5流通的燃烧废气G成为对流，而朝向能量回收器7的前端部7a(外管9的前端)流通，到达了外管9的前端的燃烧空气A经由开口部14向内管10内流入，流入到内管10后的燃烧空气A与在外管9内部流通的燃烧空气A反向地从能量回收器7的前端部7a朝向排气口5侧流通而流入连接管13，流入到连接管13的燃烧空气A向燃烧管部2的燃烧器6供给。

在外管9上形成有连通管16，该连通管16以比内管10的内径稍小的外径尺寸形成，通过插入到开口部14，而经由该开口部14将内管10内与排气管部4内连通，由此，能够将在排气管部4内朝向外管9流通的燃烧废气G的一部分取入到内管10内。

并且，将连通管16经由开口部14插入到内管10内方，由此在内管10的截面局部性变窄的内管10与连通管16之间设置出使从外管9向内管10流入的燃烧空气A的流速增速的喷射器17，来将燃烧废气G向内管10内吸引。通过该喷射器17将燃烧废气G从排气管部4取入到内管10内而与燃烧空气A混合，并使它们朝向燃烧器6循环。在外管9上形成的连通管16例如通过在贯通孔周围形成立起部的翻边加工等形成。

接着，对本实施方式涉及的能量回收器7的作用进行说明。从鼓风机11经由燃烧空气压力输送管12压力输送的燃烧空气A首先在能量回收器主体50的外管9中流通，从而被在排气管部4的热交换用流路8中朝向排气口5流通的燃烧废气G加热。由于燃烧废气G与燃烧空气A成为对流，因此能够以高效率加热燃烧空气A。

被加热而到达外管9的前端的燃烧空气A从内管10的开口部14向内管10内流入。此时，由于在插入开口部14中的连通管16与内管10之间设有喷射器17，因此燃烧空气A的流速提高，由此排气管部4内的燃烧废气G的一部分经由连通管16而被吸引到内管10内部，与燃烧空气A混合。

在内管10中流通的包含燃烧废气G的燃烧空气A经由连接管13向燃烧管部2的燃烧器6供给。燃烧器6利用包含燃烧废气G的燃烧空气A和燃料进行燃烧，而生成燃烧废气G。这样可确保使燃烧废气G循环而向燃烧空气A混合的作用，从而能够实现NOx的降低。

加热器管部3被从燃烧管部2流入的燃烧废气G加热，而作为加热器发挥功能。在加热器管部3中流动的燃烧废气G通过排气管部4，此时，燃烧废气G的一部分被从能量回收器7的前端部7a吸入能量回收器7，另外，剩余的燃烧废气G在热交换用流路8中流通而对燃烧空气A进行加热，之后被从排气口5排出。

在本实施方式涉及的能量回收器7中，具备：连通管16，其形成在外管9上，经由开口部14将内管10内与排气管部4内连通，从而用于将在排气管部4内朝向外管9流动的燃烧废气G的一部分取入到内管10内；喷射器17，其设置在连通管16与内管10之间，使从外管9向内管10流入的燃烧空气A的流速增速，以将燃烧废气G向内管10内吸引，因此与吸引通过(经过)能量回收器7后的热交换后的燃烧废气G的结构的专利文献1不同，能够相对于燃烧器6侧的压力以小的压力差吸引经过能量回收器7前(热交换前)的压力高的燃烧废气G，从而能够确保良好且可靠的喷射器作用，并能够将燃烧废气G充分地向燃烧器6侧送入。

另外，由于在通过能量回收器7之前确保喷射器作用而吸引燃烧废气G，因此相对于通过能量回收器7的燃烧废气G能够使热交换用流路8充分地变窄，能够提高热交换效率，从而能够充分且有效地加热燃烧空气A。由此，能够提高使燃烧废气G进行循环而混合的作用起到的NOx降低效果，并同时能够确保高的热交换效率。

另外，由于能够提高热交换效率，因此能够缩短管形态的能量回收器7的长度，能够促进能量回收器7自身的规模减小，并且还能够促进辐射管1的规模减小，从而能够实现低成本化。

在本实施方式中，由于能够将燃烧废气G和燃烧空气A形成为对流，因此还能够提高热交换效率。

图2中示出第二实施方式涉及的能量回收器7的局部剖视简要结构图。在第二实施方式中，在内管10中设有调节阀18，其对连通管16的开口端的开口程度进行调节，从而调整从连通管16取入的燃烧废气G的流量。

在图示例中示出在面向连通管16的开口端的前端具有例如圆锥状的阀芯18a的针阀18，连结棒18b从辐射管1外方经由密封构件19、即贯通内管10而从其外方到内方设置成滑动自如，其中，密封构件19设置在连接管13及燃烧空气压力输送管12上。通过从能量回收器7外部压拉针阀18的连结棒18b而使其滑动，从而能够使阀芯18a从连通管16的开口部任意地接近或分离，由此，能够从能量回收器7外部连续地增减调整向内管10内流入的燃烧废气G的流量。

作为压拉连结棒18b的结构，若使密封构件19为螺纹结构，且在辐射管1外部的连结棒18b端部安装把手20等，从而通过旋转把手20等来进行压拉，则容易实现阀芯18a的位置的微调整和其位置的再现。还可以取代把手20，而设置使用了脉冲电动机的旋转驱动机构，由此可以自动地驱动阀芯18a。

由此，与在燃烧废气所流动的配管的凸缘上安装更换自如的多种口径的节流孔板等，来调整燃烧废气向燃烧空气的混合量的情况相比，能够不需要取下配管的凸缘来更换节流孔板，进而再次连接凸缘等烦杂的作业，且不需要拆卸配管，而通过简单的操作就能够从外部适当地调节燃烧废气向燃烧空气的混合量。在这样的第二实施方式中，当然也能够起到与上述第一实施方式同样的作用效果。

图3中示出第三实施方式涉及的能量回收器7的装置例。第三实施方式是取代第二实施方式的辐射管内置型的能量回收器，而在炉壁21上直接配设燃烧管部2及排气管部4的带能量回收器的燃烧器，总之为省略了燃烧器1的加热器管部3的形态。在该情况下，在排气口5上连接排气用鼓风机22，从而使燃烧废气G向排气管部4内流通。在这样的第三实施方式中，当然也能够起到与上述实施方式同样的作用效果。

图4中示出第四实施方式涉及的能量回收器7的装置例。相对于第三实施方式而言，在第四实施方式中，通过使连通管16沿内管10的管轴方向延长，能够缩短针阀18的连结棒18b的长度尺寸。通过缩短连结棒18b，能够减少因高温产生的连结棒18b的弯曲或翘曲的影响。在该情况下，通过将连通管16的开口端的管径扩大而使连通管16接近内管10，能够构成喷射器17，从而能够相对于上述实施方式毫不逊色地将燃烧废气G向内管10内吸引。因此，在这样的第四实施方式中，当然也能够起到与上述实施方式同样的作用效果。

Claims (2)

1.一种能量回收器，在将燃烧器所生成的燃烧废气排出的排气管内，与该燃烧废气进行热交换，由此，对向该燃烧器供给的燃烧空气进行加热，其特征在于，具备：

能量回收器主体，其通过外管和内管以双层管结构构成，其中，该外管在所述排气管内沿管轴方向设置，使从燃烧空气源供给的燃烧空气相对于在该排气管内流通的燃烧废气相对向流通，该内管在该外管内沿管轴方向设置，且形成有使燃烧空气从该外管流入的开口部，来向所述燃烧器供给燃烧空气；

连通管，其形成在所述外管上，经由所述开口部将所述内管内与所述排气管内连通，而用于将在该排气管内朝向该外管流通的燃烧废气的一部分取入到该内管内；

喷射器，其设置在该连通管与所述内管之问，使从所述外管向该内管流入的燃烧空气的流速增加，以将燃烧废气吸引到该内管内，

在所述内管设有对从所述连通管取入的燃烧废气的流量进行调整的调整阀，

在与所述内管连结而将包含燃烧废气的燃烧空气向所述燃烧器供给的连接管上设有密封构件，

所述调整阀具备：经由该密封构件，贯通该内管而从其外方向内方设置的连结棒；设置于该连结棒而调节所述连通管的开度的阀芯。

2.根据权利要求1所述的能量回收器，其特征在于，

所述连结棒经由设置在燃烧空气压力输送管上的密封构件，贯通该内管而从其外方向内方设置，该燃烧空气压力输送管与所述外管连接而压力输送燃烧空气。