一種間接換熱式燃氣燃油熱風爐的製作方法

2023-05-23 01:01:21 1

一種間接換熱式燃氣燃油熱風爐的製作方法
【專利摘要】本發明屬清潔節能型間接供熱裝置領域，公開了一種間接換熱式燃氣燃油熱風爐，該熱風爐包括爐體（5）和高效板式換熱器（8），爐體（5）外側設有環形空氣風道（6），爐體（5）採用波紋型彈性筒體。該設備將燃燒爐體與輻射段傳熱一體化，燃燒爐體直接作為輻射傳熱的本體，大大增加傳熱強度的同時縮減了設備體積和設備耗材；同時筒體採用波紋型彈性設計，不僅增大了爐體本身的有效傳熱面積而且可以有效解決高溫下爐體熱膨脹帶來的材質及焊接點拉裂等相關問題。本裝置結構緊湊，空間小，耗材量少，適應範圍廣，成本低廉，傳熱效率高。
【專利說明】一種間接換熱式燃氣燃油熱風爐
【技術領域】
[0001]本發明屬於清潔節能型間接供熱裝置領域，尤其適用於被乾燥物料不允許被汙染，如:奶粉、製藥、合成樹脂、精細化工等領域，具體地說涉及一種用於提供潔淨熱空氣的間接換熱式燃氣燃油熱風爐。
技術背景
[0002]目前，節能降耗已成為各行各業重點關注的問題，通過技術創新，發展節能型供熱設備已成為業內研究的重點，尤其是十八大以來，國家大力倡導產業轉型，技術創新，鼓勵企業儘量使用清潔能源，減少對煤炭等高汙染燃料的使用，因此，在不久的將來工業供熱領域燃氣(燃輕質油)熱風爐必將取代現階段用量最大的燃煤熱風爐，成為企業的新寵。
[0003]熱風爐是一種將熱能轉換應用的乾燥設備。根據輸出熱介質不同，熱風爐可分為直燃式熱風爐和間接換熱式熱風爐。直燃式熱風爐輸出的熱介質為燃燒產生的直接煙氣，適用於進風溫度較高、對進風潔淨度要求不嚴格的產品乾燥；間接換熱式熱風爐適用於被乾燥物料不允許被汙染的行業和領域，此種加熱裝置的原理是燃料在燃燒室內充分燃燒，燃燒後的熱煙氣，通過多種形式的熱交換器，把熱量換給新鮮的冷空氣。
[0004]對於間接換熱式熱風爐而言，其節能效果的好壞取決於熱轉換率的高低即核心問題就是熱交換的效率。目前，普通間接換熱式熱風爐的結構形式一般為燃料在燃燒筒裡燃燒，由於金屬材質換熱器在克服氣體熱膨脹方面存在一些難題，設備很容易被拉裂，因此，燃燒後的煙氣首先要經過一個輻射段(或混風室即直接兌入部分冷空氣)把煙氣溫度降到400?500°C，再進入後一段的熱交換器(換熱器形式可為列管、熱管、板式等任意形式)，如此一來，大量的高位熱能被浪費，被加熱的潔淨空氣的溫度上限同樣受限；此外，由於傳統間接換熱式熱風爐的結構形式過於單一，佔地面積較大，耗材量大，熱交換器生產廠家的技術能力參差不齊，設備整體熱效率也不盡如人意。
[0005]針對以上所述問題，行業內急需一種結構形式簡單新穎，耗材量小，製作成本低廉，熱效率高且可提供較高溫度潔淨空氣的間接換熱式熱風爐。

【發明內容】

[0006]本發明的目的在於解決上述現有間接換熱式熱風爐存在的困難，提供一種新型間接換熱式燃氣燃油熱風爐，燃燒筒爐體採用波紋型彈性設計，結構形式上省去傳統間接換熱式熱風爐中的輻射段或混風室，把燃燒爐體和輻射段一體化，提高高位熱能的利用效率，提高被加熱潔淨空氣的上限預熱溫度；同時防止了針對設備受熱膨脹帶來的熱應力損壞。本發明具有結構形式簡單，設備緊湊，空間小，耗材量少，適應範圍廣和成本低廉等優點。
[0007]本發明的目的是通過以下方式實現的:
[0008]一種間接換熱式燃氣燃油熱風爐，該熱風爐包括爐體和高效板式換熱器，爐體外側設有環形空氣風道，空氣在吸收強輻射傳熱和對流傳熱的同時對爐體及支撐點還能起到降溫保護作用。爐體採用波紋型彈性筒體。在爐體的前端設有燃燒機接口，末端設有溫度檢測口，用於控制燃燒機的出力，防止過高煙氣進入對流段，保護換熱板片。在爐體側面設置空氣出口。在高效板式換熱器的末端設置煙氣出口，在板式換熱器的側面，即與空氣出口相向處設置空氣進口。使得環形空氣風道中空氣的流向與波紋型彈性筒體中煙氣成交叉流向，可避免燃燒筒與風道板連接部位出現高溫死區，延長設備壽命。所述波紋型彈性筒體的波紋高度及波紋間距可調節，波紋高度不小於50mm，波紋間距不大於100mm。高效板式換熱器的氣體通道板間距及回程數可調節，燃燒機接口可連接燃燒機出口。
[0009]本發明設備爐體採用波紋型彈性筒體，將燃燒爐體與輻射段傳熱一體化，燃燒爐體直接作為輻射傳熱的本體，省去傳統間接換熱式熱風爐中的輻射段或混風室，大大增加傳熱強度而且在充分回收煙氣熱量的同時縮減了設備體積和設備耗材；同時筒體採用波紋型彈性設計，不僅增大了爐體本身的有效傳熱面積而且可以有效解決高溫下爐體熱膨脹帶來的材質及焊接點拉裂等相關問題。燃料在爐體燃燒後的煙氣可直接進入爐體後端的高效板式換熱器與空氣進行強制對流換熱。波紋型彈性筒體可使用耐高溫不鏽鋼材料，該材料外不加澆注料，耐火磚等任何耐火材料。
[0010]本發明所述的波紋型彈性爐體中的波紋高度及波紋間距可調節，調節依據由幾方面綜合決定:①燃料的火焰直徑及火焰長度；②所需被加熱潔淨空氣的氣量及要求溫度；③燃燒爐體煙氣末端即溫度檢測口處位置的煙氣溫度。
[0011]波紋壓制過程中，波紋高度一般不小於50_，對於長度2米之內的波紋筒，波紋高度在60-70mm為最佳；波間距一般不大於100mm,長度2米之內的波紋筒,波間距在70_80mm為最佳。如果波紋彈性筒體大於2米，為保證傳熱效果，可適當增加波高和縮小波間距。
[0012]本發明所述的爐體外側的環形空氣風道為被加熱潔淨空氣的通道，其流向與爐體中煙氣流向成交叉流向，吸收爐體輻射熱及對流熱的同時，對爐體與通道連接處的焊接點及風道板具有降溫保護作用；同時消除逆向對流帶來的局部高溫盲區。
[0013]本發明所述的高效板式換熱器可為反鏡像對稱的雙向波紋板式換熱器，優選為專利號為ZL200910035417.0實施方式所述的氣相板式換熱器,其中氣相板式換熱器板片之間設有特製的Ω型支撐件，可有效緩解高溫帶來的材質膨脹熱應力，最高使用煙氣溫度可達 900°C。
[0014]本發明所述的高效板式換熱器中的煙氣及空氣通道可根據用戶對設備阻力降的要求進行調節，當用戶要求的設備阻力降較小時，設計的煙氣及空氣通道可調大即做大板間距，從而通過降低氣體流速來減小設備阻力損失；當用戶能夠提供的設備阻力損失較充足時，可通過縮小板間距來提高氣體流速從而增強對流傳熱係數。同樣的本發明所述的高效板式換熱器中的空氣通道回程數也可調節，通過氣體回程數的匹配來保證氣流速度達到最佳，從而達到最佳的換熱效果。
[0015]與現有技術比較本發明的有益效果:
[0016]1、本發明所述的波紋型彈性爐體具有多重作用:
[0017]①作為燃料燃燒的場所；
[0018]②同時取代了傳統熱風爐的輻射段，對環形風道內的空氣進行高溫輻射傳熱及對流傳熱；燃燒爐體與後續換熱單元之間省去輻射段或混風室，大大縮小整體設備空間及設備耗材。
[0019]③波紋型爐體增大了輻射及對流傳熱的有效傳熱面積，一般為不加波紋筒體的2倍以上；
[0020]④可緩解爐體本身高溫下膨脹帶來的熱應力。
[0021]2、波紋型彈性爐體外側設有環形空氣風道，空氣在吸收強輻射傳熱和對流傳熱的同時對爐體及焊接位置還能起到降溫保護作用。
[0022]3、本發明燃氣燃油熱風爐的煙氣排煙溫度可低至60°C以下，總熱效率可達95%
[0023]4、本發明燃氣燃油熱風爐所提供的被加熱潔淨空氣的上限溫度可達800°C。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發明間接換熱式燃氣燃油熱風爐的主視圖
[0025]圖2為本發明間接換熱式燃氣燃油熱風爐的俯視圖
[0026]圖3為本發明間接換熱式燃氣燃油熱風爐爐體(即波紋型彈性筒體)示意圖
[0027]圖中:1_燃燒機接口 ；2_煙氣出口 ；3_空氣進口 ；4_空氣出口 ；5_爐體；6-環形空氣風道；7_溫度檢測口 ；8_高效板式換熱器。
【具體實施方式】
[0028]如圖1、2和3所示，一種間接換熱式燃氣燃油熱風爐，包括爐體5和高效板式換熱器8，爐體5外側設有環形空氣風道6，爐體5採用波紋型彈性筒體。在爐體5的前端設有燃燒機接口 1，末端設有溫度檢測口 7，在爐體側面設置空氣出口 4。在板式換熱器的末端設置煙氣出口 2，在板式換熱器的側面，與空氣出口 4相向處設置空氣進口 3。波紋型彈性筒體的波紋高度及波紋間距可調節，波紋高度不小於50mm，波紋間距不大於100mm，環形空氣風道6中空氣的流向與筒體中煙氣成交叉流向，高效板式換熱器8的氣體通道板間距及回程數可調節。
[0029]具體是這樣來實現的:燃燒機接口 I外接燃燒機，燃料及所需的助燃空氣通過外接燃燒機通入波紋型彈性筒體5中充分燃燒，火焰溫度一般在1200?1500°C，燃燒後的煙氣通過波紋型彈性筒體5對環形空氣風道6中的潔淨空氣進行高強度輻射傳熱和強制對流傳熱，通過爐體末端的溫度檢測口 7控制煙氣溫度在進入後段高效板式換熱器8之前降溫至IJ 900°C以下，以保證高效板式換熱器8的使用壽命，煙氣進入高效板式換熱器8後，通過間壁與相鄰通道中的潔淨空氣發生強制對流傳熱，最終通過煙氣出口 2排出，根據用戶對熱能利用效率的要求，煙氣排煙溫度可低至60°C以下，總熱效率可達95% ;潔淨空氣通過空氣進口 3進入設備，在高效板式換熱器8中與相鄰通道中的燃料煙氣發生逆向強制對流傳熱，隨後，空氣進入波紋型彈性筒體5外的環形空氣風道6中接受爐膛中煙氣的高強度輻射熱及對流熱，最終通過空氣出口 4進入用戶所需潔淨熱空氣的烘乾工藝系統，根據工藝對潔淨空氣溫度的不同要求，被加熱潔淨空氣的上限溫度可達800°C。
[0030]實施例1
[0031]一臺100萬大卡的間接換熱式燃氣熱風爐，設備外形尺寸為2800mmX 2600mmX 1400mm(長X寬X高)，設備總重在1.8噸左右，波紋型彈性筒體採用耐高溫不鏽鋼材料，其中，波紋型彈性筒體的直徑為Φ920mm，筒體長度為2200mm，波高和波距分別設計為60mm和75mm ;所使用的高效板式換熱器為按照專利號為ZL200910035417.0【具體實施方式】製備得到的氣相板式換熱器，其中煙氣側板間距為12mm，空氣側板間距為16_，換熱器的煙氣測回程數為3回程，空氣側為單回程；燃料為天然氣，潔淨空氣溫度由20°C加熱到350°C，空氣氣量為9800Nm3/h，實際燃料消耗量為140Nm3/h左右，煙氣最終的排煙溫度在120°C左右，總體熱效率在92%。
[0032]對比傳統燃氣熱風爐形式為燃燒筒+混風室+列管式換熱器，該設備長度就達5500mm，設備總重高達6噸，熱效率為70_80%，因此，本發明間接換熱式熱風爐在設備空間及設備耗材以及熱能利用上均有顯著優勢。
[0033]實施例2
[0034]一臺50萬大卡的間接換熱式燃氣熱風爐，設備外形尺寸為2200mmX2100mmX 1300mm (長X寬X高)，波紋型彈性筒體採用高溫不鏽鋼材料，其中，波紋型彈性筒體的直徑為Φ 700mm，筒體長度為1700mm，波高為60mm，波距為80mm，所使用的高效板式換熱器為按照專利號為ZL200910035417.0【具體實施方式】製備得到的氣相板式換熱器，其中煙氣側板間距為10mm，回程數為2回程；空氣側板間距為20mm，空氣側回程數為單回程，燃料為天然氣，潔淨空氣溫度由20°C加熱到250°C，空氣氣量為7000Nm3/h，實際天然氣消耗量為70Nm3/h左右，煙氣最終的排煙溫度在80°C左右，總體熱效率高達95%。相比傳統熱風爐70-80%的熱效率，本發明在燃料熱能利用上有顯著優勢。
[0035]實施例3
[0036]一臺30萬大卡的間接換熱式燃油熱風爐，設備外形尺寸為3800mmX 1500mmX 1200mm (長X寬X高)，波紋型彈性筒體採用高溫不鏽鋼材料，其中，波紋型彈性筒體的直徑為Φ600πιπι，筒體長度為1400mm，波高和波距分別設計為60mm和80mm ；所使用的高效板式換熱器為按照專利號為ZL200910035417.0【具體實施方式】製備得到的氣相板式換熱器，其中煙氣側板間距為20mm，回程數為單回程；空氣側板間距為16mm，與煙氣基本成逆流流向，燃料為輕質柴油，實際柴油消耗量在43-45L/h之間，被加熱空氣氣量為1500Nm3/h,空氣被加熱溫度高達650°C。煙氣排煙溫度在150°C左右，總體熱效率達90%。
【權利要求】
1.一種間接換熱式燃氣燃油熱風爐，其特徵在於該熱風爐包括爐體(5)和高效板式換熱器(8)，爐體(5)外側設有環形空氣風道(6)，爐體(5)採用波紋型彈性筒體。
2.根據權利要求1所述的間接換熱式燃氣燃油熱風爐，其特徵在於在爐體(5)的前端設有燃燒機接口( I)，末端設有溫度檢測口( 7 )，在爐體側面設置空氣出口( 4)。
3.根據權利要求2所述的間接換熱式燃氣燃油熱風爐，其特徵在於在高效板式換熱器(8)的末端設置煙氣出口(2)，在板式換熱器的側面，與空氣出口(4)相向處設置空氣進口(3)。
4.根據權利要求1所述的間接換熱式燃氣燃油熱風爐，其特徵在於所述波紋型彈性筒體的波紋高度及波紋間距可調節。
5.根據權利要求4所述的間接換熱式燃氣燃油熱風爐，其特徵在於所述波紋高度不小於 50mm。
6.根據權利要求4所述的間接換熱式燃氣燃油熱風爐，其特徵在於所述波紋間距不大於 10Omnin
7.根據權利要求1所述的間接換熱式燃氣燃油熱風爐，其特徵在於所述環形空氣風道(6)中空氣的流向與筒體中煙氣成交叉流向。
8.根據權利要求1所述的間接換熱式燃氣燃油熱風爐，其特徵在於所述的高效板式換熱器(8)的氣體通道板間距及回程數可調節。
9.根據權利要求1所述的間接換熱式燃氣燃油熱風爐，其特徵在於所述的波紋型彈性筒體使用耐高溫不鏽鋼材料。
【文檔編號】F26B21/00GK103776160SQ201410079993
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年3月5日 優先權日:2014年3月5日
【發明者】莫立勤, 郝纏熙, 錢榮忠, 黃斌, 劉建磊, 姚偉 申請人:南京宜熱縱聯節能科技有限公司