双行程换热
烟气回流高能效w型辐射管燃烧器
技术领域
1.本实用新型属于辐射管燃烧器领域，具体涉及一种双行程换热烟气回流高能效w型辐射管燃烧器。
背景技术：
2.随着国内对节能减排要求越来越严格，传统的w型自身预热烧嘴已经不能满足节能减排对nox排放及能源消耗的要求。目前常规烟气回流技术存在排烟温度高、能耗相对常规烧嘴高的问题，为进一步降低吨钢能耗标准，减少排放、节约能源、提高能效就成为了主要的途径，而w型自身预热烧嘴主要应用于退火炉、卧式镀锌炉、常化炉、热处理炉中，该型烧嘴功率范围大(一般在60～300kw范围内)，但是安装空间有限，进行节能减排的改进比较困难。
技术实现要素：
3.本实用新型的目的是提供一种双行程换热烟气回流高能效w型辐射管燃烧器，本实用新型利用烟气对助燃空气的两处行程进行换热，减排降耗，排烟温度低，nox低，维护改造简便。
4.本实用新型所采用的技术方案是：
5.一种双行程换热烟气回流高能效w型辐射管燃烧器，包括通过烧嘴
壳体(7.4)安装在w型辐射管(9)一端的烧嘴(7)、位于w型辐射管(9)另一端内的翅片管
换热器(8)、设有四层
圆筒的毛细管换热器(2)、设有隔烟仓(4.4)和三个互通接口的主壳体(4)、集烟箱(1)、空气管(3)；在毛细管换热器(2)中，圆筒一(2.5)至圆筒四(2.9)从外到内依次设置，圆筒一(2.5)和圆筒二(2.4)形成封闭的环腔，环腔的侧部和一端分别与空气入口管(2.6)和入口集气箱(2.10)连通，毛细换热管(2.7)分布在圆筒三(2.8)和圆筒四(2.9)之间且两端分别密封的连通入口集气箱(2.10)和出口集气箱(2.3)，圆筒四(2.9)、圆筒三(2.8)和圆筒二(2.4)形成迷宫式的烟气通道，烟气通道出口与集烟箱(1)连接，集烟箱(1)和空气入口管(2.6)用于分别外接排烟管路和助燃空气管路；在主壳体(4)中，接口一(4.5)、接口二(4.6)和接口三(4.1)分别与烧嘴壳体(7.4)的助燃风口、w型辐射管(9)另一端和毛细管换热器(2)的烟气通道入口对接连通，隔烟仓(4.4)的侧部对接引射喷管(5)、一端对接翅片管换热器(8)，引射喷管(5)位于接口一(4.5)处，空气管(3)的一端密封穿入隔烟仓(4.4)后伸入翅片管换热器(8)内至底部、另一端穿过接口三(4.1)伸入筒体四(2.9)与出口集气箱(2.3)连通。
6.进一步地，在毛细管换热器(2)中，圆筒一(2.5)的两端分别安装法兰(2.1)和法兰(2.11)，法兰(2.1)和法兰(2.11)分别对接集烟箱(1)和接口三(4.1)，圆筒二(2.4)两端安装在法兰(2.1)和入口集气箱(2.10)上，环腔的一端由法兰(2.1)封堵、另一端由入口集气箱(2.10)封堵但留有连通孔，圆筒三(2.8)和圆筒四(2.9)的两端均分别安装在入口集气箱(2.10)和出口集气箱(2.3)上，圆筒四(2.9)靠近入口集气箱(2.10)的部分设有连通口，圆
筒三(2.8)靠近出口集气箱(2.3)的部分设有连通口，出口集气箱(2.3)的一侧设有与空气管(3)对接的连通口、另一侧通过盖板(2.2)封堵。
7.进一步地，毛细换热管(2.7)呈扁平状且沿线分布有膨胀部。
8.进一步地，主壳体(4)的主体结构为四通壳体(4.2)和壳体浇注料(4.3)，其中，三通分别对应接口一(4.5)、接口二(4.6)和接口三(4.1)，剩下的一通用于安装隔烟仓(4.4)，隔烟仓(4.4)安装后再安装封板将隔烟仓(4.4)一端和剩下的一通同时封堵。
9.进一步地，在烧嘴(7)中，点火电极(7.3)和煤气管(7.6)均穿过烧嘴壳体(7.4)伸入w型辐射管(9)，点火电极(7.3)和煤气管(7.6)通过端板(7.5)安装在烧嘴壳体(7.4)上，端板(7.5)将烧嘴壳体(7.4)封堵，煤气管(7.6)的外端外接煤气管路、内端安装煤气喷头(7.2)，煤气喷头(7.2)上安装配风盘(7.1)，点火电极(7.3)的外端外接高压包、内端伸入配风盘(7.1)且与煤气喷头(7.2)喷孔呈现一定角度及距离。
10.进一步地，在空气管(3)中，空气管主体(3.3)呈l形，空气管主体(3.3)在毛细管换热器(2)内的部分设有膨胀节(3.2)并通过法兰(3.1)与出口集气箱(2.3)连通。
11.进一步地，翅片管换热器(8)呈圆筒形，包括依次焊接的连接筒(8.1)、内外翅片管(8.2)和球头(8.3)。
12.进一步地，在集烟箱(1)中，集烟箱主体(1.2)呈前宽后窄的锥台型，集烟箱主体(1.2)侧部连接带阀门(1.4)的支管(1.3)，集烟箱主体(1.2)的前后端分别通过法兰(1.5)和法兰(1.1)外接。
13.进一步地，主壳体(4)的接口一(4.5)通过带膨胀节的连接管(6)与烧嘴壳体(7.4)的助燃风口连接。
14.本实用新型的有益效果是：
15.工作时，w型辐射管(9)、烧嘴壳体(7.4)、主壳体(4)安装在加热设备上，点火前，打开并根据空煤气流量及配比调整助燃空气管路上的阀门，当控制器接到点火命令时，控制高压包放电使点火电极(7.3)打火，同时打开煤气管路上的阀门，煤气通入烧嘴(7)，与之前通入烧嘴(7)的助燃空气混合燃烧，形成稳定、特定形状的火焰；助燃空气通过空气入口管(2.6)进入毛细管换热器(2)的环腔，然后依次经过入口集气箱(2.10)、毛细换热管(2.7)、出口集气箱(2.3)进入空气管(3)，实现第一次换热升温，然后顺着空气管(3)进入翅片管换热器(8)内底部，w型辐射管(9)、翅片管换热器(8)和空气管(3)形成为双层环缝，助燃空气从空气管(3)喷向翅片管换热器(8)内底部，然后通过翅片管换热器(8)和空气管的环缝进入隔烟仓(4.4)，实现第二次换热升温，然后通过引射喷管(5)向烧嘴壳体(7.4)的助燃风口喷射，引射喷管(5)产生文丘里效应，使得部分烟气被抽吸回流；燃烧产生的烟气顺着w型辐射管(9)经过翅片管换热器(8)，第一次换热降温后通过接口二(4.6)进入主壳体(4)，然后一部分烟气在文丘里效应的抽吸作用下通过接口一(4.5)、烧嘴壳体(7.4)回流至w型辐射管(9)，该部分烟气在烧嘴(7)内与预热后的助燃空气混合参与燃烧，另一部分烟气通过接口三(4.1)进入毛细管换热器(2)，经过毛细管换热器(2)的烟气通道后完成第二次换热降温，并通过集烟箱(1)、排烟管路排出。
16.本实用新型利用烟气对助燃空气的两处行程进行换热升温，在毛细管换热器(2)中，迷宫式的烟气通道使得高温烟气尽量接触毛细换热管(2.7)，形成强烈对流，增强换热效率，在翅片管换热器(8)中，w型辐射管(9)、翅片管换热器(8)和空气管(3)形成为双层环
缝，助燃空气和烟气均与翅片管充分接触，进一步预热了助燃空气，起到减排降耗作用，可将能耗提高8～12％，而且排烟温度低。
17.本实用新型的烟气在助燃空气的喷射作用下部分回流，与预热后的助燃空气混合参与燃烧，降低了氧气浓度，降低了火焰局部高温，在于高炉温情况下形成稳定的、均匀的火焰，降低了热力型nox的生成，nox生成量满足国内超低标准水平，可广泛应用于需要进行脉冲燃烧控制及连续调节的加热和热处理领域，适用于退火炉、常化炉、热处理炉、淬火炉及连续退火炉。
18.该燃烧器功率调节范围大，不同规格的烧嘴(7)可实现40～300kw不等的加热能力。
19.该燃烧器采用模块化设计，维护改造十分简便。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例中双行程换热烟气回流高能效w型辐射管燃烧器的示意图。
21.图2是本实用新型实施例中毛细管换热器的示意图。
22.图3是本实用新型实施例中集烟箱的示意图。
23.图4是本实用新型实施例中空气管的示意图。
24.图5是本实用新型实施例中翅片管换热器的示意图。
25.图6是本实用新型实施例中主壳体的示意图。
26.图7是本实用新型实施例中烧嘴的示意图。
27.图8是本实用新型实施例中毛细换热管的示意图。
28.图中：
29.1-集烟箱；1.1-法兰；1.2-集烟箱主体；1.3-支管；1.4-阀门；1.5-法兰；
30.2-毛细管换热器；2.1-法兰；2.2-盖板；2.3-出口集气箱；2.4-圆筒二；2.5-圆筒一；2.6-空气入口管；2.7-毛细换热管；2.8-圆筒三；2.9-圆筒四；2.10-入口集气箱；2.11-法兰；
31.3-空气管；3.1-法兰；3.2-膨胀节；3.3-空气管主体；
32.4-主壳体；4.1-接口三；4.2-四通壳体；4.3-壳体浇注料；4.4-隔烟仓；4.5-接口一；4.6-接口二；
33.5-引射喷管；
34.6-连接管；
35.7-烧嘴；7.1-配风盘；7.2-煤气喷头；7.3-点火电极；7.4-烧嘴壳体；7.5-端板；7.6-煤气管；
36.8-翅片管换热器；8.1-连接筒；8.2-内外翅片管；8.3-球头；
37.9-w型辐射管。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
39.如图1至图8所示，一种双行程换热烟气回流高能效w型辐射管燃烧器，包括通过烧
嘴壳体7.4安装在w型辐射管9一端的烧嘴7、位于w型辐射管9另一端内的翅片管换热器8、设有四层圆筒的毛细管换热器2、设有隔烟仓4.4和三个互通接口的主壳体4、集烟箱1、空气管3；在毛细管换热器2中，圆筒一2.5至圆筒四2.9从外到内依次设置，圆筒一2.5和圆筒二2.4形成封闭的环腔，环腔的侧部和一端分别与空气入口管2.6和入口集气箱2.10连通，毛细换热管2.7分布在圆筒三2.8和圆筒四2.9之间且两端分别密封的连通入口集气箱2.10和出口集气箱2.3，圆筒四2.9、圆筒三2.8和圆筒二2.4形成迷宫式的烟气通道，烟气通道出口与集烟箱1连接，集烟箱1和空气入口管2.6用于分别外接排烟管路和助燃空气管路；在主壳体4中，接口一4.5、接口二4.6和接口三4.1分别与烧嘴壳体7.4的助燃风口、w型辐射管9另一端和毛细管换热器2的烟气通道入口对接连通，隔烟仓4.4的侧部对接引射喷管5、一端对接翅片管换热器8，引射喷管5位于接口一4.5处，空气管3的一端密封穿入隔烟仓4.4后伸入翅片管换热器8内至底部、另一端穿过接口三4.1伸入筒体四2.9与出口集气箱2.3连通。
40.如图1所示，在本实施例中，主壳体4的接口一4.5通过带膨胀节的连接管6与烧嘴壳体7.4的助燃风口连接，避免因热膨胀量不一致出现开裂。
41.如图2所示，在本实施例中，在毛细管换热器2中，圆筒一2.5的两端分别安装法兰2.1和法兰2.11，法兰2.1和法兰2.11分别对接集烟箱1和接口三4.1，圆筒二2.4两端安装在法兰2.1和入口集气箱2.10上，环腔的一端由法兰2.1封堵、另一端由入口集气箱2.10封堵但留有连通孔，圆筒三2.8和圆筒四2.9的两端均分别安装在入口集气箱2.10和出口集气箱2.3上，圆筒四2.9靠近入口集气箱2.10的部分设有连通口，圆筒三2.8靠近出口集气箱2.3的部分设有连通口，出口集气箱2.3的一侧设有与空气管3对接的连通口、另一侧通过盖板2.2封堵。
42.如图3所示，在本实施例中，在集烟箱1中，集烟箱主体1.2呈前宽后窄的锥台型，集烟箱主体1.2侧部连接带阀门1.4的支管1.3，集烟箱主体1.2的前后端分别通过法兰1.5和法兰1.1外接。
43.如图4所示，在本实施例中，在空气管3中，空气管主体3.3呈l形，空气管主体3.3在毛细管换热器2内的部分设有膨胀节3.2并通过法兰3.1与出口集气箱2.3连通。空气管3一端自由、另一端增加膨胀节3.2，避免因热膨胀量不一致出现的使用寿命短。
44.如图5所示，在本实施例中，翅片管换热器8呈圆筒形，包括依次焊接的连接筒8.1、内外翅片管8.2和球头8.3。
45.如图6所示，在本实施例中，主壳体4的主体结构为四通壳体4.2和壳体浇注料4.3，其中，三通分别对应接口一4.5、接口二4.6和接口三4.1，剩下的一通用于安装隔烟仓4.4，隔烟仓4.4安装后再安装封板将隔烟仓4.4一端和剩下的一通同时封堵。
46.如图7所示，在本实施例中，在烧嘴7中，点火电极7.3和煤气管7.6均穿过烧嘴壳体7.4伸入w型辐射管9，点火电极7.3和煤气管7.6通过端板7.5安装在烧嘴壳体7.4上，端板7.5将烧嘴壳体7.4封堵，煤气管7.6的外端外接煤气管路、内端安装煤气喷头7.2，煤气喷头7.2上安装配风盘7.1，点火电极7.3的外端外接高压包、内端伸入配风盘7.1且与煤气喷头7.2喷孔呈现一定角度及距离。
47.如图8所示，在本实施例中，毛细换热管2.7呈扁平状且沿线分布有膨胀部，由圆形变化为扁平状，增加助燃空气接触面积及减小助燃空气的预热温度梯度，留有膨胀量，避免因温度差导产生开裂。
48.在本实施例中，连接筒8.1材质为0cr25ni20，内外翅片管8.2和球头8.3材质为0cr28ni48w5，常期使用1180℃不氧化，连续使用温度1250℃，最高温度1350℃。在本实施例中，毛细换热管2.7采用0cr25ni20材质挤压成型。在本实施例中，空气管3距离翅片管换热器8底部20-40mm之间。在本实施例中，毛细换热管2.7有100根。
49.工作时，w型辐射管9、烧嘴壳体7.4、主壳体4安装在加热设备上，点火前，打开并根据空煤气流量及配比调整助燃空气管路上的阀门，当控制器接到点火命令时，控制高压包放电使点火电极7.3打火，同时打开煤气管路上的阀门，煤气通入烧嘴7，与之前通入烧嘴7的助燃空气混合燃烧，形成稳定、特定形状的火焰；助燃空气通过空气入口管2.6进入毛细管换热器2的环腔，然后依次经过入口集气箱2.10、毛细换热管2.7、出口集气箱2.3进入空气管3，实现第一次换热升温，然后顺着空气管3进入翅片管换热器8内底部，w型辐射管9、翅片管换热器8和空气管3形成为双层环缝，助燃空气从空气管3喷向翅片管换热器8内底部，然后通过翅片管换热器8和空气管的环缝进入隔烟仓4.4，实现第二次换热升温，然后通过引射喷管5向烧嘴壳体7.4的助燃风口喷射，引射喷管5产生文丘里效应，使得部分烟气被抽吸回流；燃烧产生的烟气顺着w型辐射管9经过翅片管换热器8，第一次换热降温后通过接口二4.6进入主壳体4，然后一部分烟气在文丘里效应的抽吸作用下通过接口一4.5、烧嘴壳体7.4回流至w型辐射管9，该部分烟气在烧嘴7内与预热后的助燃空气混合参与燃烧，另一部分烟气通过接口三4.1进入毛细管换热器2，经过毛细管换热器2的烟气通道后完成第二次换热降温，并通过集烟箱1、排烟管路排出。
50.本实用新型利用烟气对助燃空气的两处行程进行换热升温，在毛细管换热器2中，迷宫式的烟气通道使得高温烟气尽量接触毛细换热管2.7，形成强烈对流，增强换热效率，在翅片管换热器8中，w型辐射管9、翅片管换热器8和空气管3形成为双层环缝，助燃空气和烟气均与翅片管充分接触，进一步预热了助燃空气，起到减排降耗作用，可将能耗提高8～12％，而且排烟温度低。
51.本实用新型的烟气在助燃空气的喷射作用下部分回流，与预热后的助燃空气混合参与燃烧，降低了氧气浓度，降低了火焰局部高温，在于高炉温情况下形成稳定的、均匀的火焰，降低了热力型nox的生成，nox生成量满足国内超低标准水平，可广泛应用于需要进行脉冲燃烧控制及连续调节的加热和热处理领域，适用于退火炉、常化炉、热处理炉、淬火炉及连续退火炉。
52.该燃烧器采用模块化设计，维护改造十分简便。
53.该燃烧器功率调节范围大，不同规格的烧嘴7可实现40～300kw不等的加热能力。
54.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
技术特征：
1.一种双行程换热烟气回流高能效w型辐射管燃烧器，其特征在于：包括通过烧嘴壳体(7.4)安装在w型辐射管(9)一端的烧嘴(7)、位于w型辐射管(9)另一端内的翅片管换热器(8)、设有四层圆筒的毛细管换热器(2)、设有隔烟仓(4.4)和三个互通接口的主壳体(4)、集烟箱(1)、空气管(3)；在毛细管换热器(2)中，圆筒一(2.5)至圆筒四(2.9)从外到内依次设置，圆筒一(2.5)和圆筒二(2.4)形成封闭的环腔，环腔的侧部和一端分别与空气入口管(2.6)和入口集气箱(2.10)连通，毛细换热管(2.7)分布在圆筒三(2.8)和圆筒四(2.9)之间且两端分别密封的连通入口集气箱(2.10)和出口集气箱(2.3)，圆筒四(2.9)、圆筒三(2.8)和圆筒二(2.4)形成迷宫式的烟气通道，烟气通道出口与集烟箱(1)连接，集烟箱(1)和空气入口管(2.6)用于分别外接排烟管路和助燃空气管路；在主壳体(4)中，接口一(4.5)、接口二(4.6)和接口三(4.1)分别与烧嘴壳体(7.4)的助燃风口、w型辐射管(9)另一端和毛细管换热器(2)的烟气通道入口对接连通，隔烟仓(4.4)的侧部对接引射喷管(5)、一端对接翅片管换热器(8)，引射喷管(5)位于接口一(4.5)处，空气管(3)的一端密封穿入隔烟仓(4.4)后伸入翅片管换热器(8)内至底部、另一端穿过接口三(4.1)伸入筒体四(2.9)与出口集气箱(2.3)连通。2.如权利要求1所述的双行程换热烟气回流高能效w型辐射管燃烧器，其特征在于：在毛细管换热器(2)中，圆筒一(2.5)的两端分别安装法兰(2.1)和法兰(2.11)，法兰(2.1)和法兰(2.11)分别对接集烟箱(1)和接口三(4.1)，圆筒二(2.4)两端安装在法兰(2.1)和入口集气箱(2.10)上，环腔的一端由法兰(2.1)封堵、另一端由入口集气箱(2.10)封堵但留有连通孔，圆筒三(2.8)和圆筒四(2.9)的两端均分别安装在入口集气箱(2.10)和出口集气箱(2.3)上，圆筒四(2.9)靠近入口集气箱(2.10)的部分设有连通口，圆筒三(2.8)靠近出口集气箱(2.3)的部分设有连通口，出口集气箱(2.3)的一侧设有与空气管(3)对接的连通口、另一侧通过盖板(2.2)封堵。3.如权利要求1或2所述的双行程换热烟气回流高能效w型辐射管燃烧器，其特征在于：毛细换热管(2.7)呈扁平状且沿线分布有膨胀部。4.如权利要求1所述的双行程换热烟气回流高能效w型辐射管燃烧器，其特征在于：主壳体(4)的主体结构为四通壳体(4.2)和壳体浇注料(4.3)，其中，三通分别对应接口一(4.5)、接口二(4.6)和接口三(4.1)，剩下的一通用于安装隔烟仓(4.4)，隔烟仓(4.4)安装后再安装封板将隔烟仓(4.4)一端和剩下的一通同时封堵。5.如权利要求1所述的双行程换热烟气回流高能效w型辐射管燃烧器，其特征在于：在烧嘴(7)中，点火电极(7.3)和煤气管(7.6)均穿过烧嘴壳体(7.4)伸入w型辐射管(9)，点火电极(7.3)和煤气管(7.6)通过端板(7.5)安装在烧嘴壳体(7.4)上，端板(7.5)将烧嘴壳体(7.4)封堵，煤气管(7.6)的外端外接煤气管路、内端安装煤气喷头(7.2)，煤气喷头(7.2)上安装配风盘(7.1)，点火电极(7.3)的外端外接高压包、内端伸入配风盘(7.1)且与煤气喷头(7.2)喷孔呈现一定角度及距离。6.如权利要求1所述的双行程换热烟气回流高能效w型辐射管燃烧器，其特征在于：在空气管(3)中，空气管主体(3.3)呈l形，空气管主体(3.3)在毛细管换热器(2)内的部分设有膨胀节(3.2)并通过法兰(3.1)与出口集气箱(2.3)连通。7.如权利要求1所述的双行程换热烟气回流高能效w型辐射管燃烧器，其特征在于：翅片管换热器(8)呈圆筒形，包括依次焊接的连接筒(8.1)、内外翅片管(8.2)和球头(8.3)。
8.如权利要求1所述的双行程换热烟气回流高能效w型辐射管燃烧器，其特征在于：在集烟箱(1)中，集烟箱主体(1.2)呈前宽后窄的锥台型，集烟箱主体(1.2)侧部连接带阀门(1.4)的支管(1.3)，集烟箱主体(1.2)的前后端分别通过法兰(1.5)和法兰(1.1)外接。9.如权利要求1所述的双行程换热烟气回流高能效w型辐射管燃烧器，其特征在于：主壳体(4)的接口一(4.5)通过带膨胀节的连接管(6)与烧嘴壳体(7.4)的助燃风口连接。
技术总结
本实用新型的目的是提供一种双行程换热烟气回流高能效W型辐射管燃烧器，包括集烟箱、毛细管换热器、空气管、主壳体、引射喷管、连接管、烧嘴、翅片管换热器、W型辐射管。本实用新型利用烟气对助燃空气的两处行程进行换热，减排降耗，排烟温度低，NOx低，维护改造简便。维护改造简便。维护改造简便。
技术研发人员：
李明明 高阳 秦凤华 武斌 黄舸 罗冉杰 孙皓
受保护的技术使用者：
中冶南方（武汉）热工有限公司
技术研发日：
2022.03.18
技术公布日：
2022/8/26
