CN115127103A - 一种窑炉低温段预热辐射管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种窑炉低温段预热辐射管，属于加热装置技术领域，包括外管，设置在外管中的烧嘴芯，套设在烧嘴芯上的内管，烧嘴芯内设有燃气供给通道，前端设有燃烧腔口，内管与烧嘴芯及外管之间均留有流通间隙，内管包括换热段及辐射段，换热段内形成有螺旋导流腔，螺旋导流腔内侧壁和外侧壁分别形成有多组内螺旋换热槽和多组外螺旋换热槽，外管与内管换热段相对的内侧壁设有导向扰流部，导向扰流部向内管一侧凸出，通过设置交替间隔的双螺旋状的内螺旋换热槽和外螺旋换热槽，使燃烧尾气和助燃空气在相向流动时，分成多股气流、同步螺旋流动，在有限空间内增加热交换面积，相同流速条件下延长热交换时间、提高热交换均匀度，进而提高换热效果。

Description

一种窑炉低温段预热辐射管

技术领域

本发明涉及加热装置技术领域，特别涉及一种窑炉低温段预热辐射管。

背景技术

辐射管主要分为两大类，燃气式辐射管和电热式辐射管。其中燃气式辐射管的热效率要高于电热式辐射管，但是温控精度上，燃气式辐射管低于电热式辐射管。应用在窑炉中时，考虑到低温段对温控精度的要求偏低，及燃气加热的经济性，窑炉的低温段所用的预热升温辐射管更适宜采用燃气式辐射管。

现有的燃气式辐射管，为了提高热效率，多会设置换热结构，通过燃烧尾气对助燃空气进行预热升温，而现有的换热结构多为鳍片式换热结构或是贯流式换热结构，整体上换热效率较差，对于热效率的提升效果有限。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种窑炉低温段预热辐射管。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种窑炉低温段预热辐射管，包括：

外管，其一端为封闭端；

烧嘴芯，设置在外管内部，其内部设有燃气供给通道，并且前端设有燃烧腔口；

内管，套设在烧嘴芯上，并且与烧嘴芯及外管之间均留有流通间隙，外部助燃空气从内管与烧嘴芯间的流通间隙注入，燃烧尾气从内管与外管间的流通间隙排出；

所述内管包括换热段及辐射段，其中换热段远离外管的封闭端，换热段内形成有螺旋导流腔，所述螺旋导流腔内侧壁和外侧壁分别形成有多组内螺旋换热槽和多组外螺旋换热槽，辐射段沿烧嘴芯长度方向延伸；

所述外管与内管换热段相对的内侧壁设有导向扰流部，导向扰流部向内管一侧凸出，用于将气流导向外螺旋换热槽。

作为优选，所述导向扰流部包括绕外管周向设置的多组导向扰流片，导向扰流部沿外管轴向间隔设置有多组，导向扰流片沿外管轴向的投影相互重叠呈环形。

作为优选，所述导向扰流片为圆弧状，并且单组导向扰流部的导向扰流片，沿外管长度方向，交替前后错位设置。

作为优选，所述导向扰流片为螺旋条状，并且导向扰流片的螺旋方向与外螺旋换热槽的螺旋方向相反，导向扰流片绕外管内侧壁周向等距间隔设置。

作为优选，所述导向扰流片的螺旋圈数不大于0.5，并且导向扰流片径向的宽度不大于内管换热段与外管之间的间隙。

作为优选，窑炉低温段预热辐射管还包括换热外壳，所述外管及内管均固定在换热外壳上，烧嘴芯贯穿换热外壳，换热外壳中分别设置有进气腔和排气腔，进气腔和排气腔分别设有空气进口和尾气出口，烧嘴芯与内管间的流通间隙与进气腔连通，内管与外管间的流通间隙与排气腔连通。

作为优选，窑炉低温段预热辐射管还包括燃气外壳，燃气外壳上设有燃气进口，烧嘴芯可拆卸的安装在燃气外壳上，并且燃气供给通道与燃气进口连通，燃气外壳可拆卸的固定在换热外壳远离外管一侧。

作为优选，所述内管的横截面中心形成有供烧嘴芯穿过的圆形通孔，内管的横截面上内螺旋换热槽呈瓣状的环绕分布在圆形通孔外侧。

作为优选，所述内管的辐射段材质为碳化硅，并且辐射段内外两侧均设有外凸部。

作为优选，所述外管上沿长度方向设有辐射环，辐射环螺旋盘绕设置在外管的外侧壁上。

本发明的有益效果是：相较于现有技术，通过设置交替间隔的双螺旋状的内螺旋换热槽和外螺旋换热槽，使得高温燃烧尾气和低温助燃空气在相向流动时，分成多股气流、同步的螺旋流动，在有限的空间内大大的增加了热交换面积，在相同流速条件下延长了热交换时间，此外，由于相向流动的高温燃烧尾气和低温助燃空气分成多股间隔分布的气流，也进一步的提高了热交换的均匀度，从而更大限度的提高换热效果、提高燃烧热效率。

附图说明

图1为本发明实施例中外管、烧嘴和内管装配状态的立体图；

图2为本发明实施例外管、烧嘴和内管装配状态的剖切示意图；

图3为图2中A处的放大示意图；

图4为本发明实施例一中外管的立体图；

图5为本发明实施例一中外管的剖切示意图；

图6为本发明实施例中内管的立体图；

图7为本发明实施例中内管的主视图(轴向)；

图8为本发明实施例中内管的剖切示意图；

图9为本发明实施例的剖面示意图(箭头为气流方向)。

图中，10、外管；11、导向扰流片；12、辐射环；20、烧嘴芯；21、燃气供给通道；22、燃烧腔口；30、内管；31、换热段；32、螺旋导流腔；33、内螺旋换热槽；34、外螺旋换热槽；35、辐射段；36、外凸部；37、圆形通孔；40、换热外壳；41、进气腔；42、空气进口；43、排气腔；44、尾气出口；50、燃气外壳；51、燃气进口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例一

如附图1－9所示，本发明提供的一种窑炉低温段预热辐射管，包括：

外管10，其一端为封闭端；

烧嘴芯20，设置在外管10内部，其内部设有燃气供给通道21，并且前端设有燃烧腔口22；

内管30，套设在烧嘴芯20上，并且与烧嘴芯20及外管10之间均留有流通间隙，外部助燃空气从内管30与烧嘴芯20间的流通间隙注入，燃烧尾气从内管30与外管10间的流通间隙排出；

内管30包括换热段31及辐射段35，其中换热段31远离外管10的封闭端，烧嘴芯20的燃烧腔口22位于辐射段35中，换热段31内形成有螺旋导流腔32，螺旋导流腔32内侧壁和外侧壁分别形成有多组内螺旋换热槽33和多组外螺旋换热槽34，内螺旋换热槽33与外螺旋换热槽34绕内管30周向交替间隔设置，内螺旋换热槽33与内管30和烧嘴芯20的流通间隙相对，外螺旋换热槽34与内管30和外管10间的流通间隙相对，辐射段35沿烧嘴芯20长度方向延伸；

外管10与内管30换热段31相对的内侧壁设有导向扰流部，导向扰流部向内管30一侧凸出，用于将气流导向外螺旋换热槽34。

具体的，在通过燃气供给通道21注入燃气和通过内管30与烧嘴芯20间的流通间隙注入助燃空气后，其中，助燃空气注入时流经内螺旋换热槽33，通过点火电极在燃烧腔口22点燃燃气，燃气在内管30辐射段35中燃烧，热量透过内管30和外管10辐射至外部，燃烧产生的高温燃烧尾气从内管30的辐射段35流向内管30与外管10间的流通间隙，继而通过外管10内侧壁的导向扰流部的导向，将高温燃烧尾气导流至外螺旋换热槽34中，从而使高温燃烧尾气与低温助燃空气进行热交换、对助燃空气进行预热、提高燃烧热效率，相较于现有技术，通过设置交替间隔的双螺旋状的内螺旋换热槽33和外螺旋换热槽34，使得高温燃烧尾气和低温助燃空气在相向流动时，分成多股气流、同步的螺旋流动，在有限的空间内大大的增加了热交换面积，在相同流速条件下延长了热交换时间，此外，由于相向流动的高温燃烧尾气和低温助燃空气分成多股间隔分布的气流，也进一步的提高了热交换的均匀度，从而更大限度的提高换热效果、提高燃烧热效率。

进一步的，为避免高温燃烧尾气直接通过外管10与内管30间的流通间隙，沿轴向贯穿流出，即使换热时间缩短，导向扰流部包括绕外管10周向设置的多组导向扰流片11，导向扰流部沿外管10轴向间隔设置有多组，导向扰流片11沿外管10轴向的投影相互重叠呈环形，即在高温燃烧尾气流入外管10与内管30间的流通间隙时，通过导向扰流片11将高温燃烧尾气导流至外螺旋换热槽34中，使得高温燃烧尾气保持沿外螺旋换热槽34流动。

进一步的，导向扰流片11为螺旋条状，并且导向扰流片11的螺旋方向与外螺旋换热槽34的螺旋方向相反，导向扰流片11绕外管10内侧壁周向等距间隔设置，高温燃烧尾气在遇到螺旋条状的导向扰流片11后，能形成多次的分流，进一步提高换热效果，导向扰流片11的螺旋圈数不大于0.5，本实施例中，导向扰流片11的螺旋圈数为0.2，并且导向扰流片11径向的宽度不大于内管30换热段31与外管10之间的间隙，即外管10与内管30间保留有装配间隙，以便后期进行检修维护。

进一步的，窑炉低温段预热辐射管还包括换热外壳40和燃气外壳50，外管10及内管30均固定在换热外壳40上，烧嘴芯20贯穿换热外壳40，换热外壳40中分别设置有进气腔41和排气腔43，进气腔41和排气腔43分别设有空气进口42和尾气出口44，外部助燃空气从空气进口42处进入进气腔41，烧嘴芯20与内管30间的流通间隙与进气腔41连通，内管30与外管10间的流通间隙与排气腔43连通，排气腔43中的燃烧尾气从尾气出口44处排出；燃气外壳50上设有用于注入燃气的燃气进口51，烧嘴芯20可拆卸的安装在燃气外壳50上，并且燃气供给通道21与燃气进口51连通，燃气外壳50可拆卸的固定在换热外壳40远离外管10一侧。

进一步的，内管30的横截面中心形成有供烧嘴芯20穿过的圆形通孔37，内管30的横截面上内螺旋换热槽33呈瓣状的环绕分布在圆形通孔37外侧。

进一步的，为了提高热辐射效果，内管30的辐射段35材质为碳化硅，并且辐射段35内外两侧均设有外凸部36；外管10上沿长度方向设有用于提高热辐射效果的辐射环12，辐射环12螺旋盘绕设置在外管10的外侧壁上。

实施例二

如附图1－3、6－9所示，本实施例与上述实施例的不同之处在于，导向扰流片11为圆弧状，并且单组导向扰流部的导向扰流片11，沿外管10长度方向，交替前后错位设置，相同的，通过导向扰流片11对高温燃烧尾气进行分流，提高换热效果。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种窑炉低温段预热辐射管，其特征在于，包括：

外管(10)，其一端为封闭端；

烧嘴芯(20)，设置在外管(10)内部，其内部设有燃气供给通道(21)，并且前端设有燃烧腔口(22)；

内管(30)，套设在烧嘴芯(20)上，并且与烧嘴芯(20)及外管(10)之间均留有流通间隙，外部助燃空气从内管(30)与烧嘴芯(20)间的流通间隙注入，燃烧尾气从内管(30)与外管(10)间的流通间隙排出；

所述内管(30)包括换热段(31)及辐射段(35)，其中换热段(31)远离外管(10)的封闭端，换热段(31)内形成有螺旋导流腔(32)，所述螺旋导流腔(32)内侧壁和外侧壁分别形成有多组内螺旋换热槽(33)和多组外螺旋换热槽(34)，辐射段(35)沿烧嘴芯(20)长度方向延伸；

所述外管(10)与内管(30)换热段(31)相对的内侧壁设有导向扰流部，导向扰流部向内管(30)一侧凸出，用于将气流导向外螺旋换热槽(34)。

2.根据权利要求1所述的窑炉低温段预热辐射管，其特征在于，所述导向扰流部包括绕外管(10)周向设置的多组导向扰流片(11)，导向扰流部沿外管(10)轴向间隔设置有多组，导向扰流片(11)沿外管(10)轴向的投影相互重叠呈环形。

3.根据权利要求2所述的窑炉低温段预热辐射管，其特征在于，所述导向扰流片(11)为圆弧状，并且单组导向扰流部的导向扰流片(11)，沿外管(10)长度方向，交替前后错位设置。

4.根据权利要求2所述的窑炉低温段预热辐射管，其特征在于，所述导向扰流片(11)为螺旋条状，并且导向扰流片(11)的螺旋方向与外螺旋换热槽(34)的螺旋方向相反，导向扰流片(11)绕外管(10)内侧壁周向等距间隔设置。

5.根据权利要求4所述的窑炉低温段预热辐射管，其特征在于，所述导向扰流片(11)的螺旋圈数不大于0.5，并且导向扰流片(11)径向的宽度不大于内管(30)换热段(31)与外管(10)之间的间隙。

6.根据权利要求1所述的窑炉低温段预热辐射管，其特征在于，还包括换热外壳(40)，所述外管(10)及内管(30)均固定在换热外壳(40)上，烧嘴芯(20)贯穿换热外壳(40)，换热外壳(40)中分别设置有进气腔(41)和排气腔(43)，进气腔(41)和排气腔(43)分别设有空气进口(42)和尾气出口(44)，烧嘴芯(20)与内管(30)间的流通间隙与进气腔(41)连通，内管(30)与外管(10)间的流通间隙与排气腔(43)连通。

7.根据权利要求6所述的窑炉低温段预热辐射管，其特征在于，还包括燃气外壳(50)，燃气外壳(50)上设有燃气进口(51)，烧嘴芯(20)可拆卸的安装在燃气外壳(50)上，并且燃气供给通道(21)与燃气进口(51)连通，燃气外壳(50)可拆卸的固定在换热外壳(40)远离外管(10)一侧。

8.根据权利要求1所述的窑炉低温段预热辐射管，其特征在于，所述内管(30)的横截面中心形成有供烧嘴芯(20)穿过的圆形通孔(37)，内管(30)的横截面上内螺旋换热槽(33)呈瓣状的环绕分布在圆形通孔(37)外侧。

9.根据权利要求1所述的窑炉低温段预热辐射管，其特征在于，所述内管(30)的辐射段(35)材质为碳化硅，并且辐射段(35)内外两侧均设有外凸部(36)。

10.根据权利要求1所述的窑炉低温段预热辐射管，其特征在于，所述外管(10)上沿长度方向设有辐射环(12)，辐射环(12)螺旋盘绕设置在外管(10)的外侧壁上。

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