CN208567538U - 一种内置于炉内的热能回收型外冷式dx气氛发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及内置于炉内的热能回收型外冷式DX气氛发生器，包括燃烧单元、冷凝单元、冷干机，燃烧单元包括辐射管、点火烧嘴组件、套设在辐射管外周且形成有供气体流通腔体的冷却管、与腔体相连通的进气管和出气管，其中辐射管位于炉内预热区或升温区，且辐射管沿着DX气体的流动方向划分为燃烧段、整流段、及稳流输出段，该整流段的内径自燃烧段向稳流输出段逐渐变小，自炉外进入腔体的气体与辐射管进行换热，并自出气管排向炉内。本实用新型一方面使得DX气体输出的温度相对稳定，同时换热后气体和生成DX气体产生的大量化学反应热也能够对炉内进行加热和升温，以实现热能回收；另一方面使得DX气体输出的流量相对稳定。

Description

一种内置于炉内的热能回收型外冷式DX气氛发生器

技术领域

本实用新型涉及一种内置于炉内的热能回收型外冷式DX气氛发生器。

背景技术

DX气体是以甲烷或丙烷等天然气为原料，在常温下和空气混合，并进行不充分燃烧，使得分解成含有氮气、氢气、一氧化碳和二氧化碳的混合气体，尤其是一氧化碳，其起着重要的还原性作用，因此，该气体可以广泛用于金属材料的无氧化退火、防氧化保护等相关的处理工艺。

例如，中国专利公开号为CN204097527U，其公开了一种DX气体发生装置，该装置包括：燃烧装置、冷却装置、冷凝过滤器、排气烟囱与冷干机，其中燃烧装置包括燃烧室、点火口以及与燃烧室连通的进气口与出气口，该出气口通过连接管道与冷却装置连接，冷却装置与冷凝过滤器连通，冷凝过滤器上设置排气口，该排气口通过阀门分别连接排气烟囱与冷干机。

该DX气体发生装置工作时，天然气与空气的混合气体从进气口进入到燃烧装置的燃烧室内，通过点火口点燃混合气体，天然气和空气在燃烧室内发生不完全反应，生成高温的DX气体；然后，高温的DX气体通过连接管道进入到冷却装置内，冷却装置对高温的DX气体进行降温；经过冷却的DX气体进入到冷凝过滤器内，过滤掉DX气体内的水分与杂质；然后，洁净的DX气体经由冷凝过滤器上的排气口进入到冷干机，废气通过烟囱排出；冷干机进一步对DX气体冷却干燥，而后DX气体就可以通入到金属处理设备内使用或者储存待用。

然而上述的DX气体发生装置具有以下技术缺陷：

1）、点火前，没有对烧嘴管路进行清除氧气，不仅无法确保该气体发生装置的安全运行，而且会影响天然气和空气在燃烧室内发生的不完全反应，导致能源消耗较大；

2）、该气体发生装置不包括用于将天然气与空气按比例进行预混的预混单元，而预混的效果直接与混合气体燃烧直接相关，也影响了后续高温的DX气体生成；

3）、该装置生成的后气体流速以及气体温度，非常的不稳定，无法造成气体的稳定供入热处理炉中，因此，从一定程度上会影响热处理的品质。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的内置于炉内的热能回收型外冷式DX气氛发生器。

为解决以上技术问题，本实用新型采取如下技术方案：

一种内置于炉内的热能回收型外冷式DX气氛发生器，其包括燃烧单元、冷凝单元、冷干机，该燃烧单元包括位于热处理炉内的辐射管、设置在辐射管进气端部的点火烧嘴组件、套设在辐射管外周且形成有供气体流通腔体的冷却管、与腔体相连通的进气管和出气管，其中辐射管位于热处理炉的预热区或升温区中，且辐射管沿着生成DX气体的流动方向划分为燃烧段、整流段、以及稳流输出段，该整流段的内径自燃烧段向稳流输出段逐渐变小，其中自炉外进入腔体的气体与辐射管进行换热，并自出气管排向炉内。

优选地，进气管和出气管分别位于冷却管的两端部，位于腔体内的换热气流流向与位于辐射管内气体流向相反。这样能够很好的对燃烧生产的DX气体进行降温控制，使其输出的温度相对稳定，同时换热后气体也能够对炉内进行加热和升温，以实现热能回收。

优选地，在腔体内还设有便于换热气体流动的导流组件。以提高换热效率和效果。

根据本实用新型的一个具体实施和优选方面，导流组件包括螺旋缠绕在辐射管外周且定位在冷却管内壁的导流片，其中导流片与冷却管内壁、辐射管外壁之间形成螺旋形导流腔。

根据本实用新型的又一个具体实施和优选方面，点火烧嘴组件包括自燃烧段远离整流段端部伸入燃烧段内的烧嘴、与烧嘴相连通的燃气管路和助燃气体管路，DX气氛发生器还包括设置在燃气管路的支路上且能够对燃气管路进行氧气清除的气体吹扫单元、以及与燃气管路连通且能够按比例将天然气与空气进行混合的预混单元。

优选地，气体吹扫单元包括伸入热处理炉内与燃气管路相连通的气体管道、设置在气体管道上的流量阀、以及气体供应组件，其中气体供应组件所供应的气体为氮气。

优选地，预混单元位于炉外，且预混单元包括预混腔、分别与预混腔相连通的天然气管道和空气管道，以及分别设置在天然气管道和空气管道上的流量控制阀，其中由流量控制阀控制进入预混腔内天然气和空气的比例，并在预混腔形成混合气体燃料。

此外，冷凝单元包括列管式热交换器、与列管式热交换器相连通的溢水箱，其中列管式热交换器将燃烧单元与冷干机相连通。

优选地，在管式热交换器的DX气体入口与燃烧单元的DX气体出口之间还设有DX气体的汇聚单元，该汇聚单元包括内部空间的高度自一端部向另一端部逐渐变小的汇聚腔、连接在汇聚腔内部空间高的一端部的接头、与稳流输出段出DX气体端部相连通的连通管、用于将接头与连通管相连通的波纹管。

本例中，点火烧嘴有多个，因此，汇聚腔内部空间高的一端部设有多个相对应的接头，然后，每个烧嘴燃烧排出的气体分别通过波纹管与接头相连通，其中波纹管能够沿着自身长度方向展开和收拢设置。

优选地，在冷干机的出气口连通有将DX气体导入热处理炉内部的导气管。

由于以上技术方案的实施，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型一方面由换热气体对生成DX气体进行温度控制，使得DX气体输出的温度相对稳定，同时换热后气体也能够对炉内进行加热和升温，以实现热能回收；另一方面通过辐射管分段式的设计，使得DX气体输出的流量相对稳定，此外，由辐射管的位置布局，既可以生成DX保护气体，又可以将产生的大量化学反应热用于工件的加热。

附图说明

下面结合附图和具体的实施例，对本实用新型做进一步详细的说明：

图1为本实用新型的具有DX气氛发生器的热处理设备的主视示意图；

图2为图1中DX气氛发生器的结构示意图；

图3为图2中燃烧单元的结构放大示意图；

其中：1、热处理炉；2、DX气氛发生器；20、燃烧单元；200、辐射管；a、燃烧段；b、整流段；c、稳流输出段；201、点火烧嘴组件；e、烧嘴；f、燃气管路；g、助燃气体管路；g1、空气管路；g3、天然气管路；202、冷却管；203、进气管；204、出气管；205、导流组件；d、导流片；21、冷凝单元；210、列管式热交换器；211、溢水箱；22、冷干机；24、气体吹扫单元（氮气）；240、气体管道；241、流量阀；25、预混单元；250、预混腔；251、天然气管道；26、汇聚单元；260、汇聚腔；261、波纹管；262、接头；263、连通管；27、防爆组件；270、防爆管；271、防爆阀；28、导气管。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、 “厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本实施例的轴承钢管棒的热处理设备，其主要在形成DX保护气氛（还原性气体）下，对轴承钢管棒进行热处理。

具体的，如图1和图2所示，热处理设备包括热处理炉1、设置在热处理炉1内并能够形成DX保护气氛的DX气氛发生器2。

本例中，DX气氛发生器2包括燃烧单元20、冷凝单元21、冷干机22。

燃烧单元20包括位于热处理炉1内的辐射管200、设置在辐射管200进气端部的点火烧嘴组件201、套设在辐射管200外周且形成有供气体流通腔体的冷却管202、与腔体相连通的进气管203和出气管204，其中辐射管200位于热处理炉1的预热区中，其中自炉外进入腔体的气体与辐射管200进行换热，并自出气管204排向炉内。

为了实现生产后DX气体的稳定流动，本例中，在辐射管200沿着生成DX气体的流动方向划分为燃烧段a、整流段b、以及稳流输出段c，其中整流段b的内径自燃烧段a向稳流输出段c逐渐变小。

具体的，燃烧段a的内径为稳流输出段c内径的1.5~2倍之间。过大或者过小都不利于DX气体的流动（本例中，燃烧段a的内径为稳流输出段c内径的1.77倍）。

进气管203和出气管204分别位于冷却管202的两端部，位于腔体内的换热气流流向与位于辐射管内气体流向相反。这样能够很好的对燃烧生产的DX气体进行降温控制，使其输出的温度相对稳定，同时换热后气体也能够对炉内进行加热和升温，以实现热能回收。

同时，为了以提高换热效率和效果，在腔体内还设有便于换热气体流动的导流组件205。

导流组件205包括螺旋缠绕在辐射管200外周且定位在冷却管202内壁的导流片d，其中导流片d与冷却管202内壁、辐射管200外壁之间形成螺旋形导流腔。因此，换热气体的流动更加稳定，而且更有效地使得气流与导流片d和辐射管200外周的接触，提高换热效果。

点火烧嘴组件201包括自燃烧段a远离整流段b端部伸入燃烧段a内的烧嘴e、与烧嘴e相连通的燃气管路f和助燃气体管路g。

助燃气体管路g包括空气管路g1和天然气管路g3，也是常规点火烧嘴的结构特征，在此不对其进行详细阐述。

本例中， DX气氛发生器2还包括与燃气管路f连通且能够对燃气管路f进行氧气清除的气体吹扫单元24、以及与燃气管路f连通且能够按比例将天然气与空气进行混合的预混单元25。

气体吹扫单元24包括伸入热处理炉1内与燃气管路f相连通的气体管道240、设置在气体管道240上的流量阀241、以及气体供应组件，其中气体供应组件所供应的气体为氮气。

预混单元25位于热处理炉1的外侧，且包括预混腔250、分别与预混腔250相连通的天然气管道251和空气管道（图中未显示），以及分别设置在天然气管道251和空气管道上的流量控制阀，其中由流量控制阀控制进入预混腔250内天然气和空气的比例，并在预混腔250形成混合气体燃料，然后再通过燃气管路f通向点火烧嘴组件201。

冷凝单元21包括列管式热交换器210、与列管式热交换器210相连通的溢水箱211，该列管式热交换器210的进气口（DX气体）与燃烧单元20的出气口（DX气体）对接，该列管式热交换器210的出气口（DX气体）与冷干机22的进气口（DX气体）对接。至于列管式热交换器为直接外购的，属于本领域常规产品，在此不对其进行详细阐述。

同时，在管式热交换器210的进气口（DX气体）与燃烧单元20的出气口（DX气体）之间还设有DX气体的汇聚单元26。

具体的，汇聚单元26包括内部空间的高度自一端部向另一端部逐渐变小的汇聚腔260，其中汇聚腔260自内部空间高的一端部通过波纹管261与燃烧单元20相连通，汇聚腔260自另一端部与管式热交换器的进气口相连通。

本例中，汇聚腔260内部空间高的一端部设有多个相对应的接头262，然后，每个烧嘴燃烧排出的气体通过连通管263和波纹管261对应于接头262相连通，其中波纹管261能够沿着自身长度方向展开和收拢设置。

同时，在燃气管路f上还设有防爆组件27，该防爆组件27包括与燃气管路f相连通的防爆管270、以及设置在防爆管270上的防爆阀270，其中由防爆阀270的智能控制，确保混合气体燃料燃烧时的安全性。

然后，如图1所示，燃烧单元20有四组，因此，与接头262有四个，同时连通管263和波纹管261相对应的将每组燃烧单元20的DX气体出口与汇聚单元26相连通，然后，再进入管式热交换器210进行冷凝处理。

此外，在冷干机22的出气口连通有将DX气体导入热处理炉1内部的导气管28。

最后，本申请中，在天然气与空气进行混合过程中，天然气和空气的体积比为1：6～8。

综上所述，本实施例具体以下优势：

1、由换热气体对生成DX气体进行温度控制，使得DX气体输出的温度相对稳定，同时换热后气体也能够对炉内进行加热和升温，以实现热能回收；

2、通过辐射管分段式的设计，使得DX气体输出的流量相对稳定，进而使得DX气氛中一氧化碳的分布相对均匀，确保热处理品质；

3、由辐射管的位置布局，既可以生成DX保护气体，又可以将产生的大量化学反应热用于工件的加热，充分利用能源，节约能耗；

4、通过氮气吹扫，将燃气管路内可能残留的氧气彻底清除，提高DX气体生成的安全性;

5、天然气和空气体积比为1：7进行混合形成气体燃料，因此，在燃烧室内天然气不完全反应的效果好，更有利于生成DX气体;

6、DX保护气氛能够广泛应用于高合金钢、高碳钢、轴承钢及铜合金的热处理工艺中，而且节能达30%以上，其中所涉及的热处理工艺包括球化退火、再结晶退火、光亮退火、光亮固溶、钎焊、及烧结等。

以上对本实用新型做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种内置于炉内的热能回收型外冷式DX气氛发生器，其包括燃烧单元、冷凝单元、冷干机，其中所述燃烧单元包括位于热处理炉内的辐射管、设置在所述的辐射管进气端部的点火烧嘴组件，其特征在于：

所述的辐射管位于热处理炉的预热区或升温区中，且所述的辐射管沿着生成DX气体的流动方向划分为燃烧段、整流段、以及稳流输出段，其中所述的整流段的内径自所述燃烧段向所述稳流输出段逐渐变小；

所述的燃烧单元还包括套设在所述辐射管外周且形成有供气体流通腔体的冷却管、与所述腔体相连通的进气管和出气管，其中自炉外进入所述腔体的气体与所述辐射管进行换热，并自所述出气管排向炉内。

2.根据权利要求1所述的内置于炉内的热能回收型外冷式DX气氛发生器，其特征在于：所述的进气管和所述出气管分别位于所述冷却管的两端部，且位于所述腔体内的换热气流流向与位于所述辐射管内气体流向相反。

3.根据权利要求1所述的内置于炉内的热能回收型外冷式DX气氛发生器，其特征在于：在所述腔体内还设有便于换热气体流动的导流组件。

4.根据权利要求3所述的内置于炉内的热能回收型外冷式DX气氛发生器，其特征在于：所述的导流组件包括螺旋缠绕在所述辐射管外周且定位在所述冷却管内壁的导流片，其中所述导流片与所述冷却管内壁、所述辐射管外壁之间形成螺旋形导流腔。

5.根据权利要求1所述的内置于炉内的热能回收型外冷式DX气氛发生器，其特征在于：所述的点火烧嘴组件包括自所述燃烧段远离所述整流段端部伸入所述燃烧段内的烧嘴、与所述烧嘴相连通的燃气管路和助燃气体管路，所述的DX气氛发生器还包括设置在所述燃气管路的支路上且能够对所述燃气管路进行氧气清除的气体吹扫单元、以及与所述燃气管路连通且能够按比例将天然气与空气进行混合的预混单元。

6.根据权利要求5所述的内置于炉内的热能回收型外冷式DX气氛发生器，其特征在于：所述气体吹扫单元包括伸入所述热处理炉内与所述燃气管路相连通的气体管道、设置在气体管道上的流量阀、以及气体供应组件，其中所述的气体供应组件所供应的气体为氮气。

7.根据权利要求5所述的内置于炉内的热能回收型外冷式DX气氛发生器，其特征在于：所述的预混单元位于炉外，且所述预混单元包括预混腔、分别与所述预混腔相连通的天然气管道和空气管道，以及分别设置在所述天然气管道和空气管道上的流量控制阀，其中由所述的流量控制阀控制进入所述预混腔内天然气和空气的比例，并在所述预混腔形成混合气体燃料。

8.根据权利要求1所述的内置于炉内的热能回收型外冷式DX气氛发生器，其特征在于：所述的冷凝单元包括列管式热交换器、与所述列管式热交换器相连通的溢水箱，其中所述列管式热交换器将所述燃烧单元与所述冷干机相连通。

9.根据权利要求8所述的内置于炉内的热能回收型外冷式DX气氛发生器，其特征在于：在所述的管式热交换器的DX气体入口与所述燃烧单元的DX气体出口之间还设有DX气体的汇聚单元。

10.根据权利要求9所述的内置于炉内的热能回收型外冷式DX气氛发生器，其特征在于：所述的汇聚单元包括内部空间的高度自一端部向另一端部逐渐变小的汇聚腔、连接在所述汇聚腔内部空间高的一端部的接头、与所述稳流输出段出DX气体端部相连通的连通管、用于将所述接头与所述连通管相连通的波纹管。