[发明专利]空煤气双预热二次喷射式辐射管烧嘴换热器及换热方法

说明书

技术领域

本发明涉及换热装置技术领域，尤其涉及一种与辐射管烧嘴配套使用的空气和煤气双预热换热装置和换热方法。

背景技术

在物料加热及金属热处理领域，为了避免火焰和产品直接接触或者由于工艺对特殊气氛的需求，采用辐射管进行间接加热的方法已经得到了越来越广泛的应用。辐射管一般采用与之配套的辐射管烧嘴进行加热，通常辐射管烧嘴由换热器和主烧嘴两部分组成。换热器通过对自身烟气的余热回收来预热助燃空气，主烧嘴则通过合理的结构设计来组织空气和煤气燃烧，调节火焰形状，控制辐射管表面温度均匀性。

     随着辐射管加热技术的发展，在换热器结构的设计上，通常有以下几种型式：（1）采用内外双翅片结构的换热器，即在换热器内侧和外侧同时添加翅片的结构型式，或者是在换热管表加麻面的方式来增强换热效果。通常来讲在正常工艺情况下，这种换热器能将空气预热到400℃，换热效率较差；（2）等行程喷流结构换热器，这种换热器多采用喷流等行程结构型式，即换热器外管设置翅片管，内管采用喷流结构来提高换热效果。在1000℃的烟气温度下，空气能够预热到500℃以上，排烟温度降到600℃以下，换热效率较高。（3）采用卷吸回流结构换热器，这种换热器通过添加烟气卷吸回流装置，将烟气卷吸入助燃空气中，在1000℃的烟气温度下，空气预热温度能够达到700℃，氮氧化物排放大幅度降低，热效率很高。现有辐射管烧嘴换热器在结构设计上，都仅仅只考虑了对助燃空气进行预热，并未考虑对煤气进行预热，在现有辐射管的排烟温度下（500-700℃），完全能够利用烟气对煤气进行预热，实现辐射管烧嘴的空煤气双预热。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的上述缺陷，提供一种空煤气双预热二次喷射式辐射管烧嘴换热器及换热方法，采用直线型双行程换热，能够在对空气进行喷射换热的同时对煤气进行预热，通过换热结构的集成即可实现辐射管烧嘴的空煤气双预热。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：

一种空煤气双预热二次喷射式辐射管烧嘴换热器，其特征在于：主要包括由内至外套设的煤气导管、煤气换热管、烟气导管；煤气换热管左端通过中间堵板与空气导管连接；空气导管往右依次连接翅片管和端头堵头；翅片管内从外至内套设多孔喷流管和中间导管；多孔喷流管由多段直线连接构成，各段管壁沿轴向设置多圈周向均布通孔，且各段的一端在多孔喷流管和翅片管间由挡环封堵，另一端封闭固定在中间导管上；中间导管的左端连接倒L型空气射流管，空气射流管喷射口穿过空气导管；煤气进、出口管分别垂直穿过烟气导管与煤气换热管连接，煤气导管两端封闭并固定在煤气换热管上；空气进风管为L型，竖直端垂直穿过烟气导管、煤气换热管和煤气导管，水平端水平穿过煤气导管并连接在中间堵头上。

按上述技术方案，煤气换热管和空气导管直线从烟气导管伸出，烟气导管的右端设置与辐射管连接的异形法兰，异形法兰位于中间堵板附近。

按照上述方案，多孔喷流管管壁轴向分层均布6-10圈周向均布2-3mm的通孔，通孔个数可根据喷流管直径进行调整。

按照上述方案，翅片换热管为外翅片结构，翅片沿换热管管壁均匀布置，根据换热管直径每圈布置36-54个。

按照上述方案，端头堵头与翅片换热管固定；内侧设置将空气导管和中间导管连通的空气通道。

按照上述方案，异形法兰的上端法兰盘短于下端法兰盘，下端法兰盘上设置支撑板，并同时设有与辐射管连接用的安装孔，异形法兰与烟气导管固定。

按照上述方案，煤气导管两端采用堵头封闭；煤气导管四周均布支撑架，并通过支撑架与煤气换热管固定。

按照上述方案，煤气换热管为不锈钢光管结构，煤气换热管左侧设有堵板；煤气换热管右端与空气导管连接的中间堵板将右侧分为空气换热空间、左侧分为煤气换热空间。

采用上述换热器的换热方法，其特征在于： 通过异形法兰将换热器与辐射管和主烧嘴连接，空气导管和右端的翅片管和端头堵头均伸入辐射管的换热器侧；翅片管与辐射管水平端的内壁间形成空气换热侧烟气通道，空气射流管竖直端外缘与辐射管外壁形间成烟气回流通道，主烧嘴与辐射管内壁形成助燃空气与卷吸烟气混合通道；