CN220624032U - 一种紧凑型两级高效低NOx辐射管燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种紧凑型两级高效低NOx辐射管燃烧系统，包括烧嘴、换热器、壳体、烟气回流装置、集气室、换热管与辐射管，所述壳体分为空气壳体与二级壳体，所述换热器设有两种，分别为一级换热器与二级换热器，通过合理设置上述结构，本实用新型可以实现高效换热，这有助于提高能量的利用率，减少燃料的使用，同时本实用新型集成烟气回流装置，这可以形成回流结构，并以此降低本实用新型烧嘴火焰区的温度，这有助于降低NOx气体的生成，减少污染物的排放。

Description

一种紧凑型两级高效低NOx辐射管燃烧系统

技术领域

本实用新型属于辐射管烧嘴领域，特别涉及一种紧凑型两级高效低NOx辐射管燃烧系统。

背景技术

氮氧化物，即NOx，是造成大气污染的主要污染来源之一，同时也是酸雨与酸雾等的成因之一，而在工厂生产中涉及到加热工艺时，辐射管燃烧间接加热是常用的方法之一，但在现有技术中，存在部分辐射管燃烧系统换热器数量少或缺少烟气回收机构，导致大量烟气的余热未被利用就直接排放，这不仅浪费燃料还会排放大量氮氧化物NOx，造成环境污染，所以，制作一种可以利用烟气余热，减少氮氧化物NOx排放的辐射管燃烧系统，是目前厂商重视的研究方向之一。

实用新型内容

针对背景技术中存在的问题，本实用新型提出一种紧凑型两级高效低NOx辐射管燃烧系统，具体的技术方案如下所示：

一种紧凑型两级高效低NOx辐射管燃烧系统，包括烧嘴、换热器与辐射管，所述烧嘴包括空气壳体、热风进口、燃气进口与点火电极，所述空气壳体的表面上贯通连接有热风进口，所述燃气进口呈管道构造并贯穿设于空气壳体内，所述点火电极贯穿设于空气壳体内；

所述换热器包括空气壳体、一级换热器与二级换热器，所述空气壳体内设有一级换热器与二级换热器；

所述一级换热器包括光管段、翅片段与烟气回流装置，所述光管段上环绕设置有翅片段，所述光管段内部设有空气导管，所述烟气回流装置包括烟气回流孔和空气喷口，所述烟气回流装置与空气导管的一端相连通，所述相对于烟气回流装置的空气导管的另一端延伸出空气壳体外并且连接有连接管，所述相对于空气导管的连接管的另一端开设有空气出口；

所述二级换热器包括二级壳体、烟气内管、冷风集气室、热风集气室与换热管，所述二级换热器为圆柱状，并与一级换热器相连，所述二级换热器的最外层为空气壳体，所述二级壳体呈管道构造设于空气壳体内，所述二级壳体设于换热管外并环绕包围换热管，所述烟气内管呈管道构造并设于换热管内，所述冷风集气室设于换热管的一端，所述热风集气室设置在相对于冷风集气室的换热管的另一端；

所述换热器与烧嘴分别和辐射管相连，所述换热器的空气出口与烧嘴的热风进口相连，上述连接方式组成辐射管燃烧系统。

进一步地，所述烟气回流孔成对设置并对称贯通烟气回流装置，所述空气喷口的出口位置位于烟气回流孔的轴线中心。

进一步地，所述空气导管贯穿设于二级换热器内，所述烟气内管的一端与换热管相连，另一端为开口，所述冷风集气室和热风集气室均与换热管相连通，所述热风集气室与相对于烟气回流装置的光管段的另一端相连通。

进一步地，所述二级换热器上贯通开设有冷空气进口与烟气出口，所述冷空气进口与烟气出口均为管道构造，所述冷空气进口与冷风集气室相连通，所述烟气出口与二级壳体相连通。

进一步地，所述辐射管有两种类型，其外形为U字形或W字形构造。

进一步地，所述辐射管的管口设有管道外沿，所述换热器上环绕设有挡板并与光管段和空气壳体相连。

进一步地，所述辐射管的直径大于烧嘴和换热器的直径。

本实用新型实施例提供的一种紧凑型两级高效低NOx辐射管燃烧系统中的上述一个或多个技术方案至少具有以下技术效果之一：

本实用新型通过设置多层壳体，多个换热器，冷风集气室与热风集气室，同时集成烟气回流装置，较好地实现了高效利用多余烟气的热量，这有助于减少燃料使用，并且可以在保证NOx排放达标的情况下，最大限度地回收利用能量。与传统的辐射管燃烧系统相比，本实用新型排放的污染物较低，更为绿色环保，对于U/W辐射管有较高的燃烧利用效率，同时，冷风集气室与热风集气室的存在令本实用新型内部的空气流动与压力较为平稳，这提高了本实用新型使用时的安全性。

附图说明

图1为本实用新型的换热器的剖面结构示意图。

图2为本实用新型辐射管的种类的结构示意图。

图3为本实用新型的系统原理以及整体剖面的结构示意图。

图4为本实用新型的二级换热器可选方案的结构示意图。

图5为本实用新型的二级换热器中换热管可选类型的结构示意图。

其中：烧嘴0、换热器00、空气壳体2、二级壳体3、二级换热器4、烟气内管5、一级换热器6、烟气回流装置7、烟气回流孔8、空气喷口9、空气导管10、连接管11、空气出口12、烟气出口13、冷风集气室14、热风集气室15、热风进口16、燃气进口17、点火电极18、辐射管19、换热管20、光管段21、翅片段22、管道外沿23与挡板24。

具体实施方式

下面结合附图与相关实施例对本实用新型的实施方式进行说明，本实用新型的实施方式不局限于如下的实施例中，并且本实用新型涉及本技术领域的相关必要部件，应当视为本技术领域内的公知技术，是本技术领域所属的技术人员所能知道并掌握的。

在本实用新型的一个实施例中，如附图1至附图5所示，一种紧凑型两级高效低NOx辐射管燃烧系统，包括烧嘴0、换热器00与辐射管19，所述烧嘴0包括空气壳体2、热风进口16、燃气进口17与点火电极18，所述空气壳体2的表面上贯通连接有热风进口16，所述燃气进口17呈管道构造并贯穿设于空气壳体2内，所述点火电极18贯穿设于空气壳体2内；

所述换热器00包括空气壳体2、一级换热器6与二级换热器4，所述空气壳体2内设有一级换热器6与二级换热器4；

所述一级换热器6包括光管段21、翅片段22与烟气回流装置7，所述光管段21上环绕设置有翅片段22，所述光管段21内部设有空气导管10，所述烟气回流装置7包括烟气回流孔8和空气喷口9，所述烟气回流装置7与空气导管10的一端相连通，所述相对于烟气回流装置7的空气导管10的另一端延伸出空气壳体2外并且连接有连接管11，所述相对于空气导管10的连接管11的另一端开设有空气出口12；

所述二级换热器4包括二级壳体3、烟气内管5、冷风集气室14、热风集气室15与换热管20，所述二级换热器4为圆柱状，并与一级换热器6相连，所述二级换热器4的最外层为空气壳体2，所述二级壳体3呈管道构造设于空气壳体2内，所述二级壳体3设于换热管20外并环绕包围换热管20，所述烟气内管5呈管道构造并设于换热管20内，所述冷风集气室14设于换热管20的一端，所述热风集气室15设置在相对于冷风集气室14的换热管20的另一端；

所述换热器00与烧嘴0分别和辐射管19相连，所述换热器00的空气出口12与烧嘴0的热风进口16相连，上述连接方式组成辐射管燃烧系统。

采用上述结构，需要进一步说明的是，所述热风进口16用于导入换热器00输出的热空气，所述燃气进口17用于导入燃气，所述热空气会与所述燃气混合助燃，所述点火电极18用于点燃导入辐射管19内的混合气体，产生烟气，所述换热器00的端口进入的所述烟气温度为950~1000℃时，排烟温度在400~450℃范围，上述结构有助于本实用新型降低烧嘴0火焰区的温度，降低氮氧化物NOx的排放，保证本实用新型符合NOx排放的标准，实现绿色环保的效果；

所述一级换热器6优选为为翅片式换热器，也可根据情况选择不易堵塞的光管或旋流片式换热器，所述烟气回流装置7里的空气喷口9在结构上可选锥口或直口，所述空气出口12的出口方向可根据实际情况自定义，不受限制，所述空气导管10与连接管11之间的连接处设有外沿挡板，所述外沿挡板上设有螺栓孔，并通过螺栓与螺母将连接管11和空气导管10相连接，所述螺栓与螺母固定于空气壳体2上，所述烟气回流装置7能实现回流烟气与助燃空气比例高达70%左右，这可以有效利用烟气余热，实现高效换热，有助于提高能量利用率，减少燃料的消耗；

所述二级换热器4的二级壳体3和空气壳体2形成了第一层冷空气通道，这可以有效冷却换热器00整体外壳（较优方案外壳温度在100℃左右），所述二级换热器4为紧凑型管式换热器，所述换热管20可根据实际情况而选择单层布置或者多层布置；所述换热管20可选方管、圆管、扁管或者异型管，所述二级换热器4两端的冷风集气箱14和热风集气箱15能有效均布空气的气流和稳定空气压力，这有助于本实用新型使用过程中的安全性与稳定性。

如附图1所示，所述烟气回流孔8成对设置并对称贯通烟气回流装置7，所述空气喷口9的出口位置位于烟气回流孔8的轴线中心。

采用上述结构，需要进一步说明的是，所述空气喷口9的出口位置有多种选择方案，可以根据实际情况选择将空气喷口9的出口位置设于烟气回流孔8的轴线中心，或者沿空气流向的前端边缘，或者沿空气流向的后端边缘。

如附图1所示，所述空气导管10贯穿设于二级换热器4内，所述烟气内管5的一端与换热管20相连，另一端为开口，所述冷风集气室14和热风集气室15均与换热管20相连通，所述热风集气室15与相对于烟气回流装置7的光管段21的另一端相连通。

如附图1所示，所述二级换热器4上贯通开设有冷空气进口1与烟气出口13，所述冷空气进口1与烟气出口13均为管道构造，所述冷空气进口1与冷风集气室14相连通，所述烟气出口13与二级壳体3相连通。

采用上述结构，需要进一步说明的是，所述二级换热器4内的烟气内管5为管式构造，其中一端与换热器20连接，另一端为自由端，即为开口且不与二级换热器4相连，这可以避免本实用新型在使用过程中时热胀冷缩带来的膨胀量和结构应力而导致的装置损坏，所述烟气内管5与换热管20之间可根据实际情况选择布置绕流挡板，所述绕流挡板可以用于调整烟气的流动。

如附图1与图2所示，所述辐射管19有两种类型，其外形为U字形或W字形构造，

如附图1与图2所示，所述辐射管19的管口设有管道外沿23，所述换热器00上环绕设有挡板24并与光管段21和空气壳体2相连。

如附图3所示，所述辐射管19的直径大于烧嘴0和换热器00的直径。

采用上述结构，需要进一步说明的是，换热器00与烧嘴0伸入辐射管19后，所述管道外沿23与挡板24用于限位换热器00与烧嘴0，同时可以增大辐射管19与换热器00和烧嘴0之间的摩擦力，所述管道外沿23与挡板24可以增设螺栓孔，通过螺栓与螺母来固定辐射管19与换热器00和烧嘴0之间的连接处，所述连接处之间也可以增设垫圈，保证本实用新型的密封性与减震效果。

本实用新型的工作原理如下：

所述换热器00中，外部助燃空气从冷空气进口1进入换热器00，所述助燃空气此时为冷空气，进入本实用新型后，所述助燃空气流经空气壳体2和二级壳体3之间形成的冷却通道，这可以吸收热量冷却换热器00的整体外壳，然后所述助燃空气进入冷风集气室14；

所述助燃空气从冷风集气室14进入二级换热器4的换热管20中，所述助燃空气通过换热管20与外界的烟气充分换热，然后所述助燃空气进入热风集气室15，至此所述助燃空气完成第一次换热，由冷空气转为热空气；

所述助燃空气从热风集气室15进入一级换热器6的光管段21和空气导管10之间形成的通道，然后经过一级换热器6的翅片段22和外侧的烟气进行第二次换热；

所述助燃空气经过一级换热器6后，流经烟气回流装置7后在顶端汇聚，然后从空气喷口9喷入空气导管10内部，在此过程中，一级换热器6外部的烟气通过空气喷口9的引射作用，从烟气回流孔8被引射进入空气导管10，然后与所述助燃空气在空气导管10中混合，最后通过连接管11从空气出口12导出；

所述空气出口12与热风进口16相连通，所述助燃空气为混合有烟气的热空气，所述助燃空气通过热风进口16进入烧嘴0，与此同时外部燃气通过燃气进口17进入烧嘴0，所述助燃空气与燃气在顶端混合后经点火电极18点火引燃，形成火焰区，产生高温的烟气，所述烟气经辐射管19与外界换热后到达所述换热器00的靠近烟气回流装置7的端部入口；

所述烟气流经烟气回流装置7时，其中一部分烟气会因为空气喷口9的引射作用，通过烟气回流孔8进入空气导管10内与助燃空气混合，另一部分烟气则继续沿着一级换热器6的外侧，通过一级换热器6与内侧的助燃空气进行换热；

通过一级换热器6之后的烟气，会通过烟气内管5设有开口的一端进入二级换热器4，此时烟气处于换热器20的外侧，并通过换热管20与助燃空气进行换热，此时烟气可以通过预先设置的绕流挡板提高换热效率，最后所述烟气汇聚到一起并通过烟气出口13排出本实用新型，上述过程为本实用新型的工作流程以及系统原理。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种紧凑型两级高效低NOx辐射管燃烧系统，包括烧嘴（0）、换热器（00）与辐射管（19），其特征在于：

所述烧嘴（0）包括空气壳体（2）、热风进口（16）、燃气进口（17）与点火电极（18），所述空气壳体（2）的表面上贯通连接有热风进口（16），所述燃气进口（17）呈管道构造并贯穿设于空气壳体（2）内，所述点火电极（18）贯穿设于空气壳体（2）内；

所述换热器（00）包括空气壳体（2）、一级换热器（6）与二级换热器（4），所述空气壳体（2）内设有一级换热器（6）与二级换热器（4）；

所述一级换热器（6）包括光管段（21）、翅片段（22）与烟气回流装置（7），所述光管段（21）上环绕设置有翅片段（22），所述光管段（21）内部设有空气导管（10），所述烟气回流装置（7）包括烟气回流孔（8）和空气喷口（9），所述烟气回流装置（7）与空气导管（10）的一端相连通，所述相对于烟气回流装置（7）的空气导管（10）的另一端延伸出空气壳体（2）外并且连接有连接管（11），所述相对于空气导管（10）的连接管（11）的另一端开设有空气出口（12）；

所述二级换热器（4）包括二级壳体（3）、烟气内管（5）、冷风集气室（14）、热风集气室（15）与换热管（20），所述二级换热器（4）为圆柱状，并与一级换热器（6）相连，所述二级换热器（4）的最外层为空气壳体（2），所述二级壳体（3）呈管道构造设于空气壳体（2）内，所述二级壳体（3）设于换热管（20）外并环绕包围换热管（20），所述烟气内管（5）呈管道构造并设于换热管（20）内，所述冷风集气室（14）设于换热管（20）的一端，所述热风集气室（15）设置在相对于冷风集气室（14）的换热管（20）的另一端；

所述换热器（00）与烧嘴（0）分别和辐射管（19）相连，所述换热器（00）的空气出口（12）与烧嘴（0）的热风进口（16）相连，上述连接方式组成辐射管燃烧系统。

2.根据权利要求1所述的一种紧凑型两级高效低NOx辐射管燃烧系统，其特征在于：所述烟气回流孔（8）成对设置并对称贯通烟气回流装置（7），所述空气喷口（9）的出口位置位于烟气回流孔（8）的轴线中心。

3.根据权利要求1所述的一种紧凑型两级高效低NOx辐射管燃烧系统，其特征在于：所述空气导管（10）贯穿设于二级换热器（4）内，所述烟气内管（5）的一端与换热管（20）相连，另一端为开口，所述冷风集气室（14）和热风集气室（15）均与换热管（20）相连通，所述热风集气室（15）与相对于烟气回流装置（7）的光管段（21）的另一端相连通。

4.根据权利要求1所述的一种紧凑型两级高效低NOx辐射管燃烧系统，其特征在于：所述二级换热器（4）上贯通开设有冷空气进口（1）与烟气出口（13），所述冷空气进口（1）与烟气出口（13）均为管道构造，所述冷空气进口（1）与冷风集气室（14）相连通，所述烟气出口（13）与二级壳体（3）相连通。

5.根据权利要求1所述的一种紧凑型两级高效低NOx辐射管燃烧系统，其特征在于：所述辐射管（19）有两种类型，其外形为U字形或W字形构造。

6.根据权利要求1所述的一种紧凑型两级高效低NOx辐射管燃烧系统，其特征在于：所述辐射管（19）的管口设有管道外沿（23），所述换热器（00）上环绕设有挡板（24）并与光管段（21）和空气壳体（2）相连。

7.根据权利要求1所述的一种紧凑型两级高效低NOx辐射管燃烧系统，其特征在于：所述辐射管（19）的直径大于烧嘴（0）和换热器（00）的直径。