CN1821677A - 管式加热炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种广泛用于工业和民用的采暖和提供热水以及对石油和其他化工液态品进行加热管式加热炉。其技术方案是：包括管式炉体、燃烧室、燃烧室入口、排烟口和换热室；所述的管式炉体的一端为燃烧室入口、另一端为排烟口，在靠近所述的燃烧室入口的管式炉体壁上设有受热介质出口、在靠近所述的排烟口的管式炉体壁上设有受热介质入口，管式炉体内部装有直径小于管式炉体直径的燃烧室，所述的燃烧室与管式炉体之间的环形空腔为换热室。有益效果是：炉体和燃烧室都采用管式，以致燃烧气体和受热介质都有较高的流速，得到很高的换热效率，综合热效率较现有锅炉高出5－10％以上，另外，制造工艺也简单，制造成本低，使用更安全。

Description

式加热炉

一、技术领域：

本发明涉及一种广泛用于工业和民用的采暖和提供热水以及对石油和其他化工液态品进行加热的加热炉，特别涉及一种管式加热炉。

二、背景技术：

现有的工业和民用锅炉及加热炉是广泛应用的提供采暖和热水及用于工业品加热的设备，因现有的锅炉和加热炉的燃烧工作机理所决定，它们的排烟温度都高于150摄氏度，仍有一定的潜力可挖掘，另外，传统的锅炉设计理念使得锅炉的耗钢和造价也较高，这也是革新的要点之一。

三、发明内容：

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种管式加热炉。

其技术方案是：包括管式炉体、燃烧室、燃烧室入口、排烟口和换热室；所述的管式炉体的一端为燃烧室入口、另一端为排烟口，在靠近所述的燃烧室入口的管式炉体壁上设有受热介质出口、在靠近所述的排烟口的管式炉体壁上设有受热介质入口，管式炉体内部装有直径小于管式炉体直径的燃烧室，所述的燃烧室与管式炉体之间的环形空腔为换热室。

进一步的技术方案是：所述的燃烧室和换热室可以分为两段以上，第一段紧靠燃烧室入口一端，为高温燃烧室和高温换热室，其余的为中低温燃烧室和中低温换热室；在紧靠排烟口的一端还可以设置弹性封口装置。

更进一步的是：所述的弹性封口装置可以为伸缩套管；也可以为中低温燃烧室和管式炉体之间连接弹性封口盘，所述的弹性封口盘通过在管式炉体和排烟口处的管壁上各设置的法兰固定。

所述的高温燃烧室内部保持完整地管形空腔，外壁上加装换热装置，与管式炉体之间余下的空间是高温换热室，所述的换热装置可以为换热管，也可以为散热片，还可以为其它散热件。

所述的中低温燃烧室和中低温换热室装有扰流换热直管，形成由管式炉体与中低温燃烧室之间的空腔，连通扰流换热直管的空腔，共同组成中低温换热室。所述的中低温燃烧室的外壁也可以焊接散热装置。

所述的中低温燃烧室内部还可以由轴向顺序排列的两根以上的细管组成，形成管式炉体与两根以上的细管之间的空腔组成的中低温换热室。

更佳的技术方案是：所述的高温换热室和中低温换热室之间的燃烧室的外壁上最好设置限流装置，所述的限流装置设置在燃烧室外壁的上半部分的环形空腔中，可以在顶端留有较小的缝隙。

本发明的有益效果是：炉体和燃烧室都采用管式，以致燃烧气体和受热介质都有较高的流速，又因其独特的燃烧室设置，针对高温燃烧换热，中低温燃烧换热进行了科学的设置，从而得到很高的换热效率，综合热效率较现有锅炉高出5-10％以上，另外，制造工艺也简单，制造成本较现有锅炉低很多，使用起来也更安全。

四、附图说明：

附图1是本发明的一种实施例的结构示意图；

附图2是本发明的另一种实施例的结构示意图；

附图3是本发明的两种实施例的A-A剖面图；

附图4是本发明的两种实施例的C-C剖面图；

附图5是本发明的两种实施例的D-D剖面图；

附图6是本发明的两种实施例的B-B-1剖面图；

附图7是本发明的两种实施例的B-B-2剖面图；

附图8是本实用新型的两种实施例的弹性封装置的剖面图；

附图9是本发明的一种使用原理图；

附图10是本发明的另一种使用原理图。

图中：管式炉体1、燃烧室2、燃烧室入口3、受热介质出口4、受热介质入口5、排烟口6、高温燃烧室7、中温燃烧室8、低温燃烧室9、弹性封口盘10、法兰11、高温换热室12、中温换热室13、低温换热室14、限流导热管15、铁板16、扰流换热直管17、换热装置18、细管19；

温度传感器21、22、23，和压力传感器24、25、泄压阀26；管式换热器31、管道32、管式加热炉的出口33、管式加热炉入口34、导热煤膨胀罐35、呼吸阀36、管式换热室37；外压紧法兰41、内压紧法兰42、钢制法兰43。

五、具体实施方式：

结合附图，对本发明作进一步的描述：

实施例1：

参照附图1及3、4、5、6、7、8：本发明的管式加热炉包括管式炉体1、燃烧室2、燃烧室入口3、排烟口6和换热室12、13、14；所述的管式炉体1的一端为燃烧室入口3、另一端为排烟口6，在靠近所述的燃烧室入口的管式炉体壁上设有受热介质出口4、在靠近所述的排烟口的管式炉体壁上设有受热介质入口5，管式炉体内部装有直径小于管式炉体直径的管式的燃烧室2，所述的燃烧室与管式炉体之间的环形空腔为换热室12、13、14，管式炉体1的外壁还设有泄压阀26。

燃烧器连接燃烧室入口3，并将火焰喷射在燃烧室内部，燃烧室和管式炉体之间的环形空间为换热室，换热室内装有受热介质，即需要加热的介质，燃烧室分为三段：第一段紧靠燃烧器端，即紧靠燃烧室入口一端，为高温燃烧室7和高温换热室12，高温燃烧室内部保持完整的管型空腔，在该段外部加装换热装置18，换热装置18可以

为换热管、散热片或其它散热件，用以增大换热面积；与管式炉体之间余下的空间是高温换热室12，在这一段的末端高温燃烧室上部加了一根限流导热管15，目的是让受热介质尽量的从环形空间的底部进入高温段，以提高换热效率，当然也可以采用挡板等其他措施，达到同样的目的。第二段为中温燃烧室8和中温换热室13，可以横向直插在中温燃烧室8的换热扰流换热直管17，根据需要在管型燃烧室的中低温燃烧室和中低温换热室的每一个横截面贯穿单根或多根扰流换热直管，在中低温燃烧室和中低温换热室的纵向形成多排扰流换热直管，并且有序排列，如图6和图7所示，，因有序排列，不仅直接用于换热，而且同时对中温燃烧室8内的燃烧气流和环形空间中流动地受热介质起扰流作用，以提高换热效率；在这一段外部也可加装一些散热件，增加散热面积；形成由管式炉体1与中温燃烧室8之间的空腔，连通扰流换热直管17的空腔，共同组成中温换热室13。第三段为低温燃烧室9，是由轴向多根细管19并列而成，这些多根细管19通过铁板16连通中温燃烧室8，燃烧气体从这些细管19通过，从而更充分地和受热介质换热，当然根据需要也可以在这些细管上进一步加装散热片，最后这些细管再汇成粗管通到排烟口，也就是连接离心风机的一端，形成管式炉体与两根以上的细管之间的空腔组成的。另外一个至关重要的问题是：管式炉体1是一根钢管，管式的燃烧室2也可以是一根钢管，它们在燃烧工作时有温差，所以在长度上热膨胀变化也有差别，这个膨胀力非常大，为此作了特别处理，这是一种低成本又安全，可靠的创新，当然也可以在管型燃烧室上加装一段伸缩套管，燃烧室和管式炉体在排烟口一端焊连弹性封口装置，所述的弹性封口装置可以为伸缩套管；也可以为中低温燃烧室和管式炉体之间连接弹性封口盘10，弹性封口盘通过在管式炉体和排烟口处的管壁上各设置的法兰11固定，通过外压紧法兰41与炉体1压紧弹性封口盘10的上端、炉体内的内压紧法兰42与焊接在排烟口6的外管壁上的钢制法兰43压紧弹性封口盘10的下端。

实施例2：

参照附图2及3、4、5、6、7、8：管式炉在实际应用时，也可以只采用两段燃烧室结构(如示图3)：第一段紧靠燃烧器端，即紧靠燃烧室入口3一端，为高温燃烧室7和高温换热室12，高温燃烧室内部保持完整的管型空腔，在该段外部加装换热装置18，可以为换热管、散热片或其它散热件，用以增大换热面积；与管式炉体1之间余下的空间是高温换热室，在这一段的末端高温燃烧室上部加了一根限流导热管15或挡板，目的是让受热介质尽量的从环形空间的底部进入高温段，以提高换热效率。第二段为中低温燃烧室8和中低温换热室13，中低温燃烧室内部可以横向贯穿单根或者多根扰流换热直管17，形成由管式炉体与中低温燃烧室之间的空腔，连通扰流换热直管的空腔，共同组成中低温换热室13，所述的中低温燃烧室的外壁也可以焊接散热装置。最后，燃烧室和管式炉体在排烟口一端焊连弹性封口装置，所述的弹性封口装置可以为伸缩套管；也可以为中低温燃烧室和管式炉体之间连接弹性封口盘10，弹性封口盘通过在管式炉体和排烟口处的管壁上各设置的法兰11固定，通过外压紧法兰41与炉体1压紧弹性封口盘10的上端、炉体内的内压紧法兰42与焊接在排烟口6的外管壁上的钢制法兰43压紧弹性封口盘10的下端。这样用在小型管式炉可以进一步降低制造成本。

实施例3：另一种只有两段燃烧室的结构为：第一段紧靠燃烧器端，即紧靠燃烧室入口一端，为高温燃烧室和高温换热室，与上述实施例结构一致，不再详细描述；第二段所述的中低温燃烧室内部也可以由轴向顺序排列的两根以上的细管组成，形成管式炉体与两根以上的细管之间的空腔组成的中低温换热室。最后，燃烧室和管式炉体在排烟口一端焊连弹性封口装置，所述的弹性封口装置可以为伸缩套管；也可以为中低温燃烧室和管式炉体之间连接弹性封口盘，弹性封口盘通过在管式炉体和排烟口处的管壁上各设置的法兰固定。当然，第二段设置仅连接伸缩套管。

总之，结合上述实施例1、2和3所述，管式炉不像普通锅炉那样有短粗的炉体，它就像一根长管子，具体为长度是其直径的7倍以上。例如燃烧器为3500kw，相当于400万大卡锅炉的管式炉，它的燃烧室直径为460mm，管式炉体直径为720mm，锅炉长为12m，正是因为管式炉体细长，燃烧室也细长，所以燃烧气体和受热介质的流速都较快，又因为燃烧气体和受热介质的流向是相对的，所以在管式炉体内正好形成明显的温度梯度，从而取得了极高的换热效率，如受热介质的入口温度为50摄氏度，出口温度为95摄氏度的话(用于民用热水采暖)，那么管式炉的排烟温度将低于100摄氏度，如受热介质的入口温度为10摄氏度，出口温度为65摄氏度的话(用于宾馆，洗浴中心和民用提供热水)，排烟温度将低于60摄氏度，这样的热效率是现有其它锅炉无法达到的。

上述管式加热炉的工作原理是参照附图8：受热介质从入口进入，从出口供出，在出口的温度传感器21、22、23，和压力传感器24、25将受热介质的出口温度及压力信号传给监视控制柜，当使用者在控制柜上设定了受热介质的出口温度，燃烧系统将自动调节火力及离心风机的排风量，使受热介质的出口温度基本保持在设定值，压力控制系统用于保证锅炉安全工作，当炉体内的压力过高或过低时，控制系统自动切断燃料供给并报警，安全泄压阀是辅助安全部件，管式炉的炉体内受热介质具有明显的温度梯度，从而使排烟温度较现有各类锅炉的排烟温度可降低50-100摄氏度，热效率大大提高，另外，作为管式压力容器，在相同工作压力要求下，其直径越小则要求其壁厚越薄，因而其制造的材料和工艺成本都大大降低。

另外，本发明在管式炉低温端炉体和燃烧室的连接封口设计，是低制造成本下，管式炉的工作原理得以成立的关键。

实施例4：

参照附图9：管式常压导热媒工业加热炉是工作在对安全性要求较高的场所或对石油及易燃易爆的化工液态品进行加热，管式炉直接对导热煤加热，炉体内在工作时保持常压状态，其工作流程为：导热煤由管式加热炉入口34进入管式加热炉1，导热煤被加热后从管式加热炉的出口33出来，进入管式换热器31，将热量从管式换热室37交换给流经管道32的受热介质(石油或其它易燃易爆的化工液态品)后，从管式换热器出口出来，经由管式泵再进入管式加热炉入口34，从而循环工作。当然，管式加热炉1的顶部还设置导热煤膨胀罐35，其顶部还设有呼吸阀36。

管式常压导热煤工业加热炉，不仅常压工作具有很好的安全性，而且也具有极高的热效率，比现有工业加热炉的热效率有5-10％的提高。

总之，管式炉因其极高的热效率和较低的制造成本以及较高的使用安全性和环保性，是现有锅炉的理想替代品，它符合国家建立节约型社会的产业政策，它的广泛应用一定会带来想当的社会效益，因而，具有很好的产业化前景。

Claims (10)

1、一种管式加热炉，其特征是：包括管式炉体、燃烧室、燃烧室入口、排烟口和换热室；所述的管式炉体的一端为燃烧室入口、另一端为排烟口，在靠近所述的燃烧室入口的管式炉体壁上设有受热介质出口、在靠近所述的排烟口的管式炉体壁上设有受热介质入口，管式炉体内部装有直径小于管式炉体直径的管式的燃烧室，所述的燃烧室与管式炉体之间的环形空腔为换热室。

2、根据权利要求1所述的管式加热炉，其特征是：所述的燃烧室和换热室可以分为两段以上，第一段紧靠燃烧室入口一端，为高温燃烧室和高温换热室，其余的为中低温燃烧室和中低温换热室；在紧靠排烟口的一端还可以设置弹性封口装置。

3、根据权利要求2所述的管式加热炉，其特征是：所述的弹性封口装置可以为伸缩套管；也可以为中低温燃烧室和管式炉体之间连接弹性封口盘，所述的弹性封口盘通过在管式炉体和排烟口处的管壁上各设置的法兰固定。

4、根据权利要求2或3所述的管式加热炉，其特征是：所述的高温燃烧室内部保持完整地管形空腔，外壁上加装换热装置，与管式炉体之间余下的空间是高温换热室。

5、根据权利要求2或3所述的管式加热炉，其特征是：所述的换热装置可以为换热管，也可以为散热片，还可以为其它散热件。

6、根据权利要求2或3所述的管式加热炉，其特征是：所述的中低温燃烧室和中低温换热室装有扰流换热直管，形成由管式炉体与中低温燃烧室之间的空腔，连通扰流换热直管的空腔，共同组成中低温换热室。

7、根据权利要求6所述的管式加热炉，其特征是：所述的中低温燃烧室的外壁也可以焊接散热装置。

8、根据权利要求6所述的管式加热炉，其特征是：所述的扰流换热直管可以在中低温燃烧室和中低温换热室的每一个横截面贯穿单根或多根扰流换热直管，在中低温燃烧室和中低温换热室的纵向形成多排扰流换热直管，并且有序排列。

9、根据权利要求2或3所述的管式加热炉，其特征是：所述的中低温燃烧室内部还可以由轴向顺序排列的两根以上的细管组成，形成管式炉体与两根以上的细管之间的空腔组成的中低温换热室。

10、根据权利要求2所述的管式加热炉，其特征是：所述的高温换热室和中低温换热室之间的燃烧室的外壁上最好设置限流装置，所述的限流装置设置在燃烧室外壁的上半部分的环形空腔中，可以在顶端留有较小的缝隙。

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