CN202066023U - 一种具有螺旋管换热器的预热式燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有螺旋管换热器的预热式燃烧器，包括耐热材料制成的燃烧器本体、具有隔热外包覆的热风管道、螺旋管换热器及鼓风机；所述燃烧器本体通过法兰盘安装在锅炉本体上，且燃烧器本体的空气进气口的一端与所述具有隔热外包覆的热风管道一端连接，具有隔热外包覆的热风管道的另一端与螺旋管换热器的纵向出气口连接；所述螺旋管换热器还包括有横向管道和纵向进气口，所述横向管道与锅炉的烟气出口连接，所述纵向进气口与所述鼓风机连接。本实用新型结构简单、实用性强，不受锅炉房空间高度的限制，能充分利用烟气余热，降低了锅炉烟气温度、相比传统燃烧器能提高5-8％的燃料利用率，减少环境污染。

Description

一种具有螺旋管换热器的预热式燃烧器

技术领域

本实用新型涉及燃油、燃气工业燃烧器，尤其涉及一种具有螺旋管换热器的预热式燃油、燃气工业燃烧器。

背景技术

燃油、燃气热煤载体炉一直来以高排烟温度运行，排烟温低则330-350℃，高则超过400℃，如此高的排烟温度，从烟道中带走较大的热量，一不利于提高燃油燃气热煤运行效率，能源利用率低，二不利于现场及周边环境环保，三不利于燃油、燃气热煤炉房的操作。现有的燃油、燃气工业燃烧器大多直接采用常温下的空气预燃料直接进行配比进入燃烧室，这样会导致燃料的部分热值在加热空气的过程中白白损耗。

今年来，已有开始有利用排烟余热加热空气的研究，但限于燃烧器的耐热程度和换热器的效率限制，大部分研究成果的空气预热温度很难达到200℃，排烟余热还可以进一步利用。

与本发明相关的现有技术一

国内专利号为“201120141703.8”的“一种空气预热式燃烧器”提出一种空气预热式燃烧器结构，通过一个与锅炉烟气出口竖直安装的三流程换热器，利用锅炉烟气余热加热空气，使进入燃烧器的一次空气达到200℃以上的高温。

上述实用新型能较高效地利用烟气余热，充分加热空气，但该实用新型的三流程换热器安装时会受到锅炉房高度的限制，导致其适用场合受限；此外，该实用新型利用的三流程换热器可进行改进，进一步提高换热效率，减小换热器尺寸。

发明内容

为解决上述中存在的问题与缺陷，本实用新型提供了一种具有螺旋管换热器的预热式燃烧器。所述技术方案如下：

一种具有螺旋管换热器的预热式燃烧器，包括：

耐热材料制成的燃烧器本体、具有隔热外包覆的热风管道、螺旋管换热器及鼓风机；

所述燃烧器本体通过法兰盘安装在锅炉本体上，且燃烧器本体的空气进气口的一端与所述具有隔热外包覆的热风管道一端连接，具有隔热外包覆的热风管道的另一端与螺旋管换热器的纵向出气口连接；

所述螺旋管换热器还包括有横向管道和纵向进气口，所述横向管道与锅炉的烟气出口连接，所述纵向进气口与所述鼓风机连接。

本实用新型提供的技术方案的有益效果是：

结构简单、实用性强，能充分利用烟气余热，降低了锅炉烟气温度、相比传统燃烧器能提高5-8％的燃料利用率，减少环境污染；其中换热器的烟气管道采用波纹管螺旋缠绕结构，极大地改变烟气的流动形态，形成强烈的湍流效果，并通过增大热交换表面积的方式，大大减少壁面处传热阻力，具有传热效率高、体积小、重量轻、占地面积小及安装维护方便等优点；此外，横向安装换热器，对降低锅炉房高度的限制，使预热式燃烧器几乎可以使用在任何锅炉房。

附图说明

图1是具有螺旋管换热器的预热式燃烧器的结构及运行状态图；

图2是螺旋管换热器工作流程示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述：

如图1所示，展示了本实用新型的结构，包括耐热材料制成的燃烧器本体1、具有隔热外包覆的热风管道2、螺旋管换热器3及鼓风机4；

所述燃烧器本体通过法兰盘7安装在锅炉本体6上，且燃烧器本体的空气进气口的一端与所述具有隔热外包覆的热风管道一端连接，具有隔热外包覆的热风管道的另一端与螺旋管换热器的纵向出气口连接；

所述螺旋管换热器还包括有横向管道和纵向进气口，所述横向管道与锅炉的烟气出口5连接，所述纵向进气口与所述鼓风机连接。

上述燃烧器本体包括燃料阀门、燃料管道、燃料喷嘴、风门、控制连杆、点火器和火焰探测器。

燃烧器本体的外围连接有风门控制伺服电机，并且该风门控制伺服电机与燃烧器本体之间具有隔阻热传导的隔热层。

所述螺旋管换热器和鼓风机安装于锅炉烟气出口处，且螺旋管换热器的烟气通道由波纹管螺旋缠绕结构的管束组成。

上述螺旋管换热器和鼓风机安装于锅炉烟气出口处，利用锅炉烟气的余热将空气加热，然后通过具有隔热外包覆的热风管道送入燃烧器本体。燃烧器本体的壳体及附属部件均采用耐热材料制成，能承受400℃的高温而不变形损坏；上述热风管道采用隔热式外包覆方式可减少热风空气热量辐射；连接燃烧器本体外围的风门控制伺服电机与燃烧器本体之间具有的隔热垫层隔阻热传导。

上述螺旋管换热器安装于锅炉烟气出口处，使锅炉烟气在换热器中沿着螺旋状的波纹管做螺旋状横向冲刷，经鼓风机送入的空气在换热器中做纵向的三流程冲刷，使热交换过程达到动平衡。

螺旋管换热器的烟气管道采用波纹管螺旋缠绕结构，波纹管包括一根或多根，可极大地改变烟气的流动形态，形成强烈的湍流效果，并通过增大热交换表面积的方式，大大减少壁面处传热阻力，烟气在螺旋状的波纹管管内做螺旋状横向冲刷；空气在管外纵向冲刷螺旋状的波纹管管壁。

上述具有螺旋管换热器的预热式燃烧器的工作流程为：前吹扫，启动鼓风机，往锅炉炉膛送入至少5倍炉膛体积的空气；启动燃料阀门，使燃料和空气同时进入炉膛，点火；锅炉正常运作后，烟气余热与进气空气在螺旋管换热器中达到动态热平衡；切断燃料阀门，后吹扫，继续往锅炉炉膛送入至少5倍炉膛体积的空气，关闭鼓风机。

上述空气预热式燃烧器的换热器的传热过程由5部分组成：

1、烟气在波纹管的管内对管壁的放热过程；

2、波纹管的内管壁污垢的热阻过程；

3、从波纹管的内管壁到波纹管的管外壁的导热过程；

4、波纹管的外管壁污垢的热阻过程；

5、波纹管的管外壁和波纹管的管外空气的对流换热过程。

设烟气到管内壁的放热系数为α(单位：W/m²·℃)、烟气侧污垢层的厚度为δ_h(单位：m)、烟气侧污垢层的导热系数为λ_h(单位：W/m·℃)、烟气金属管壁的厚度为δ_g(单位：m)、烟气金属管壁的导热系数为λ_g(单位：W/m·℃)、空气侧污垢层的厚度为δ_s(单位：m)、空气侧污垢层的导热系数为λ_s(单位：W/m·℃)、管外壁到管外空气的放热系数为β(单位：W/m²·℃)，则烟气侧的热阻为

(单位：m²·℃/W)、烟气侧污秽层的热阻为

(单位：m²·℃/W)、管内壁到管外壁的热阻为

(单位：m²·℃/W)、空气侧污秽层的热阻为

(单位：m²·℃/W)、空气侧的热阻为

(单位：m²·℃/W)，最终可得到换热器总传热系数k用下式表示：

$k=\frac{1}{\frac{1}{\mathrm{\α}}+\frac{{\mathrm{\δ}}_h}{{\mathrm{\λ}}_h}+\frac{{\mathrm{\δ}}_g}{{\mathrm{\λ}}_g}+\frac{{\mathrm{\δ}}_s}{{\mathrm{\λ}}_s}+\frac{1}{\mathrm{\β}}}$

式中分母第一项是烟气侧的热阻

与烟气到管内壁的放热系数α有关，采用带翅片结构的内管壁可提高α，从而增大k；分母第二、三、四项分别是烟气侧污秽层的热阻

管内壁到管外壁的热阻

空气侧污秽层的热阻

其中烟气金属管壁的导热系数λ_g较大，因而第三项管内壁到管外壁的热阻

较小，可忽略，通过定期的吹扫，可以减小第二、四项中污秽层的厚度，从而增大k；分母第五项是空气侧的热阻

与管外壁到管外空气的放热系数β有关，采用带翅片结构的内管壁可提高β，从而增大k。

本实施例具有螺旋管换热器的预热式燃烧器，按照空气的流动，在烟道的长度方向上分为3个流程，空气依次通过每个流程，与烟气形成总体逆流交叉流动的姿态，从而达到空气和烟气的动态热平衡。

如图2所示，展示了具有螺旋管换热器的预热式燃烧器的螺旋管换热器的工作流程，锅炉烟气通过烟气入口进入螺旋管换热器，在螺旋状的波纹管的管道内做螺旋状的横向冲刷，空气通过其空气入口处进入换热器，并在螺旋状的波纹管的管道外做三流程的纵向冲刷，空气依次通过每个流程，与烟气形成总体逆流交叉流动的姿态，从而达到空气和烟气的动态热平衡。最后锅炉烟气通过螺旋管换热器中设置的烟气出口处向外界排出，空气通过换热器的空气出口处沿热风管道流向燃烧器本体。这时从换热器空气出口进入燃烧器本体的空气温度可达200℃以上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有螺旋管换热器的预热式燃烧器，其特征在于，所述燃烧器包括耐热材料制成的燃烧器本体、具有隔热外包覆的热风管道、螺旋管换热器及鼓风机；

所述燃烧器本体通过法兰盘安装在锅炉本体上，且燃烧器本体的空气进气口的一端与所述具有隔热外包覆的热风管道一端连接，具有隔热外包覆的热风管道的另一端与螺旋管换热器的纵向出气口连接；

所述螺旋管换热器还包括有横向管道和纵向进气口，所述横向管道与锅炉的烟气出口连接，所述纵向进气口与所述鼓风机连接。

2.根据权利要求1所述的具有螺旋管换热器的预热式燃烧器，其特征在于，所述燃烧器本体包括燃料阀门、燃料管道、燃料喷嘴、风门、控制连杆、点火器和火焰探测器。

3.根据权利要求1所述的具有螺旋管换热器的预热式燃烧器，其特征在于，燃烧器本体的外围连接有风门控制伺服电机，并且该风门控制伺服电机与燃烧器本体之间具有隔阻热传导的隔热层。

4.根据权利要求1所述的具有螺旋管换热器的预热式燃烧器，其特征在于，所述螺旋管换热器和鼓风机安装于锅炉烟气出口处，且螺旋管换热器的烟气通道由波纹管螺旋缠绕结构的管束组成。