CN207365786U - 自预热低氮燃气烧嘴的换热器翘片管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工业炉窑燃气烧嘴的结构，尤其是关于一种自预热低氮燃气烧嘴的换热器翘片管。其特征在于燃烧室入口端设有与之连接的换热器翘片管，换热器翘片管的管壁内外分别设有数列纵向排置的内凸条和外凸条，内凸条和外凸条均设置为沿换热器翘片管径向且凸向管壁内和管壁外的片状条。按上述方案实施的自预热低氮燃气烧嘴的换热器翘片管，若干列内凸和外凸片状条的设置比较单壁管可增加1～4倍的热交换面积，由此较明显的提高了热交换效率。其次，逆流于空气流的返流烟气流有利于将其所含有的余温传导至管壁内的空气流。此不仅在增加热交换面积及提高热交换效率、降低烟气排放温度等方面获得有益效果，更为主要的是换热器翘片管的结构比较显著的实现了节能之目的。

Description

自预热低氮燃气烧嘴的换热器翘片管

技术领域

本实用新型涉及工业炉窑燃气烧嘴的结构，尤其是关于一种自预热低氮燃气烧嘴的换热器翘片管。

背景技术

随着社会发展对节能和大气环境保护的要求，在工业燃烧领域，为更有效地降低工业炉窑热加工过程中氮氧化物的生成和排放，研制高效、节能、低污染物排放的燃气烧嘴是必要的。通常工业炉窑节能的主要措施是通过烟气余热的回收利用，降低排烟温度，提高热效率来实现的。烟气余热利用的主要方式是在燃料燃烧时利用换热器预热助燃空气，从而提高燃烧温度，而达到提高热效率的目的。

已知公开的“工业炉窑燃气烧嘴空气导流器”(2013 2 0714519.7)和“工业炉窑低氮氧化物燃气烧嘴”(2013 2 0714517.8)两件专利，较好地解决了低NOx排放燃气烧嘴的结构问题，并已广泛用于工业炉窑的重要供热单元之中。然而，这种结构的烧嘴虽然降低了NOx的排放，但是在烟气余热回收利用方面仍存有局限，只有在使用外置换热器，提高烧嘴内空气的预热温度后，方能才能达到节约能源的目的。尤其是在间接加热(辐射管加热)或者空间狭小、不能配置独立外置换热器的热加工场合，更显不足。

因此，在现有一种低氮燃气烧嘴结构的基础上，设计一种集成换热器与现有低氮燃气烧嘴结合于一体的结构，亦即利用炉膛中或者辐射管中燃气在燃烧后的烟气余热、并经热交换来预加热进入烧嘴内的助燃空气，提高助燃空气温度，以此来降低烟气的排放温度，用以实现节约能源和进一步降低氮氧化物排放的结构是可行的。

实用新型内容

本实用新型的目的，是在现有一种由燃气管、空气管、烟气排放管、烟气导流管、喷嘴、空气导流管、空气导流器、燃烧室及辐射管等构成的低氮燃气烧嘴结构的基础上，提出一种利用烟气余热并进行热交换的技术结构，以实现节能和减少烟气排放温度及氮氧化物之目的。为实现上述目的，采用如下的技术方案。一种自预热燃气烧嘴的换热器翘片管，包括燃烧室，其特征在于燃烧室入口端设有与之连接的换热器翘片管，换热器翘片管的管壁内外分别设有数列纵向排置的内凸条和外凸条，内凸条和外凸条均设置为沿换热器翘片管径向且凸向管壁内和管壁外的片状条；每列内凸条和外凸条沿换热器翘片管的轴向均匀间隔设置，每列内凸条与之相邻的一列外凸条沿翘片管的径向互为交错间隔设置；每列内凸条和每列外凸条均设置为一条连续的片状条；每列内凸条和每列外凸条是由若干个均匀隔断的内凸片和外凸片组成；每列内凸条和每列外凸条设置为沿翘片管轴向间隔交错的螺旋条；每列内凸条与每列外凸条设置为间隔交错的同向螺旋片状条；每列内凸条与每列外凸条设置为互相间隔交错的反向螺旋片状条；每列内凸条和每列外凸条与翘片管轴向设有相交为5°至30°的螺旋角；每列内凸条和每列外凸条与翘片管轴向相交的螺旋角设为20°；换热器翘片管与燃烧室制为一体。

按上述方案实施的自预热低氮燃气烧嘴的换热器翘片管，由于在换热器翘片管的管壁内、外分别设置了纵向直行排列或螺旋排列的内凸片状条和外凸片状条，若干列内凸和外凸片状条的设置比较单壁管可增加1～4倍的热交换面积，由此而较明显的提高了热交换效率。其次，逆流于空气流的返流烟气流更加有利于将其所含有的余热传导至管壁内的空气流。此结构通过增加热交换面积和热交换效率、提高助燃空气的预热温度以及进而降低烟气排放温度，较为显著的实现了节能之目的。

附图说明

图1是本实用新型一种隔断式内外凸片的翘片管为实施例的纵断面结构示意图；

图2为图1中B--B断面的结构示意图。

具体实施方式

结合附图展示的一种内外凸片纵向直排的隔断式翘片管、且翘片管1与燃烧室2连铸为一体的实施例，做进一步的具体说明。所谓自预热，即是利用由辐射管返流的高温烟气流的余热，来加热提高助燃空气流的温度。为增加换热面积，在换热器翘片管1的管壁内外分别置有24列纵向直行排列的内凸条12和外凸条11，每列内凸条12和外凸条11均由若干个突出于管壁内和外的径向内凸片120和外凸片110组成。其中，每一列内外凸条中的内凸片和外凸片沿翘片管的轴向均匀的间隔设置，而且每一列内凸条与其相邻的一列外凸条沿管的径向互为错相间隔设置，即是每列内凸条与每列外凸条均不设置在同一径向平面内。为保持有足够的热交换面积和热交换的均匀性，既可以将每一列内凸条12和每一列外凸条11设置由若干个均匀隔断的径向内凸片120和外凸片110构成(附图1所示)，也还可以将每一列内凸条和每一列外凸条设置为一条连续的径向凸片条。上述，无论是均匀间断的或是连续的凸片条，均可增加1至4倍纯管状表面的热交换面积。为增加返流烟气流与空气流的热交换路径和延长热交换热时间，可将每一列内凸条和每一列外凸条沿翘片管的轴向实施螺旋排列的错相间隔设置(本案未示出相应的附图)。其中，每一列内凸条与每一列外凸条可沿热交换管的轴向为左旋(或右旋)的同向螺旋排列的错相间隔设置。为提高热交换效率，还可将每一列内凸条和每一列外凸条沿翘片管轴向互为反向螺旋排列的错相间隔设置，即如内凸条为左旋，则外凸条为右旋，反之亦如此。与此同理，由若干个均匀隔断的径向内凸片120和外凸片110构成的内凸条12和外凸条11，也可以制为均匀隔断的螺旋条。为保持返流烟气流与空气流交换中的适宜流速，本方案，将每一列内凸条和每一列外凸条与热交换管轴向螺旋排列的螺旋角设置为5度至30度，本实施例提供较适宜的螺旋角是——即每一列内凸条和每一列外凸条与热交换管轴向螺旋排列的螺旋角置为20度。当然，在5度至30度的螺旋角范围内，也可以将互为同(反)向螺旋的内、外凸条的螺旋角各自设置为不相同的螺旋角。

由于本实施例未提供涉及翘片管在应用中的结构示意图，现以文字概述如下。本实用新型所述的换热器翘片管装置于燃气烧嘴中的外套管与空气导流管之间，由辐射管返流来的高温烟气流经锥形燃烧室外表面流过与之制为一体的翘片管外表面，鉴于翘片管外壁制有间隔的外凸片或连续的片状条，无论间隔的外凸片或连续的片状条是直行排列或是螺旋排列的，其目的即是增加热交换面积和延长热交换路径，也就是将烟气流所携带的高温余热，尽可能多的经外凸片(或连续的片状条)及翘片管壁与内凸片(或连续的片状条)传导至管内。与之同时，流经于翘片管内壁与空气导流管外壁之间的空气流接收了管内壁及其所设内凸片或内凸条传来的烟气余热。同理，翘片管内壁所制的凸片或凸条，无论是直排或螺旋排列的，均为增加热传导或热接收面积及延长传导路径而设。高温烟气流与空气流逆向对流进行热交换的设置，有利于将高温烟气余热传递于低温空气流，空气流温度的提高有助于燃气在燃烧室的充分燃烧，有益于减少氮氧化物的生成和排放。在进行热交换实现节能减排的同时，逆向而流的高温烟气流，由于其所携带的余热已传递至空气流，而降低了烟气排放温度，提高了热效率。

Claims (10)

1.一种自预热低氮燃气烧嘴的换热器翘片管，包括燃烧室，其特征在于燃烧室入口端设有与之连接的换热器翘片管，换热器翘片管的管壁内外分别设有数列纵向排置的内凸条和外凸条，内凸条和外凸条均设置为沿换热器翘片管径向且凸向管壁内和管壁外的片状条。

2.按权利要求1所述自预热低氮燃气烧嘴的换热器翘片管，其特征是每列内凸条和外凸条沿换热器翘片管的轴向均匀间隔设置，每列内凸条与之相邻的一列外凸条沿翘片管的径向互为交错间隔设置。

3.按权利要求1或2所述自预热低氮燃气烧嘴的换热器翘片管，其特征是每列内凸条和每列外凸条均设置为一条连续的片状条。

4.按权利要求1或2所述自预热低氮燃气烧嘴的换热器翘片管，其特征是每列内凸条和每列外凸条是由若干个均匀隔断的内凸片和外凸片组成。

5.按权利要求1所述自预热低氮燃气烧嘴的换热器翘片管，其特征是每列内凸条和每列外凸条设置为沿翘片管轴向间隔交错的螺旋条。

6.按权利要求5所述自预热低氮燃气烧嘴的换热器翘片管，其特征是每列内凸条与每列外凸条设置为间隔交错的同向螺旋片状条。

7.按权利要求5所述自预热低氮燃气烧嘴的换热器翘片管，其特征是每列内凸条与每列外凸条设置为互相间隔交错的反向螺旋片状条。

8.按权利要求6或7所述自预热低氮燃气烧嘴的换热器翘片管，其特征是每列内凸条和每列外凸条与翘片管轴向设有相交为5°至30°的螺旋角。

9.按权利要求8所述自预热低氮燃气烧嘴的换热器翘片管，其特征是每列内凸条和每列外凸条与翘片管轴向相交的螺旋角设为20°。

10.按权利要求1所述自预热低氮燃气烧嘴的换热器翘片管，其特征是换热器翘片管与燃烧室制为一体。