[發(fā)明專利]一種同心單管圈水冷燃燒及換熱的燃?xì)忮仩t

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011323808.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112460567B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙欽新;王寧;鄧世豐;邵懷爽;梁志遠(yuǎn);王云剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F22B1/22
• 分類號(hào): F22B1/22;F22B31/08;F22D1/02;F24H1/34;F24H9/18;F23J15/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

本發(fā)明公開(kāi)一種同心單管圈水冷燃燒及換熱的燃?xì)忮仩t，包括同軸設(shè)置的水冷燃燒器和水冷換熱器；水冷換熱器同軸線設(shè)置在水冷燃燒器的外側(cè)，水冷燃燒器的出水口連通水冷換熱器的入水口；水冷燃燒器包括水冷燃燒頭包括燃燒頭上集箱、燃燒頭水冷管束以及燃燒頭下集箱，燃燒頭水冷管束的兩端分別連通燃燒頭上集箱和燃燒頭下集箱；水冷燃燒頭內(nèi)側(cè)設(shè)置均流孔板，水冷燃燒頭中設(shè)置燃燒頭水冷管束，沿燃燒頭水冷管束的表面設(shè)置有導(dǎo)流通道，導(dǎo)流通道延伸至水冷管截面最寬處；燃?xì)夂涂諝饬髦辆骺装搴退淙紵^后點(diǎn)火燃燒、換熱，降低燃燒溫度，抑制NOx生成，煙氣沿與直管換熱器管束、縱向翅片和曲面導(dǎo)流板形成的窄間隙進(jìn)行顯熱層流強(qiáng)化傳熱。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于天然氣安全穩(wěn)定低氮燃燒、燃燒器及鍋爐設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種同心單管圈水冷燃燒及換熱的燃?xì)忮仩t。

背景技術(shù)

間壁式換熱器是兩種不同溫度的介質(zhì)在相間隔的流道中流動(dòng)，介質(zhì)之間不會(huì)相互混合，整個(gè)過(guò)程連續(xù)而穩(wěn)定，是工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的一類換熱器。通過(guò)在管上加裝肋片形成的管翅式換熱器是最常見(jiàn)的一種間壁換熱方式，它傳熱系數(shù)高、結(jié)構(gòu)緊湊、使用壽命長(zhǎng)、拆裝簡(jiǎn)易，是一種安全可靠的換熱器。燃?xì)忮仩t常采用兩圈水冷管束作為燃燒頭，內(nèi)圈管束防止回火，外圈管束防止脫火；同時(shí)鍋爐水冷壁為了將排煙溫度降到一定范圍，也采用2～3圈管束。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種同心單管圈水冷燃燒及換熱的燃?xì)忮仩t，流動(dòng)換熱均勻，換熱強(qiáng)度大，燃燒頭水冷管束與燃燒火焰直接換熱，從而降低燃燒區(qū)域溫度，尤其是前期燃燒反應(yīng)區(qū)域的溫度，從而抑制NOx的生成，節(jié)省鋼材降低工藝成本。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種同心單管圈水冷燃燒及換熱的燃?xì)忮仩t，包括水冷燃燒器和水冷換熱器；水冷燃燒器和水冷換熱器均為圓柱形，水冷換熱器同軸線設(shè)置在水冷燃燒器的外側(cè)，水冷燃燒器的出水口連通水冷換熱器的入水口；

水冷燃燒器中設(shè)置水冷燃燒頭，水冷燃燒頭包括燃燒頭上集箱、燃燒頭水冷管束以及燃燒頭下集箱，燃燒頭水冷管束的兩端分別連通燃燒頭上集箱和燃燒頭下集箱；

水冷燃燒頭內(nèi)側(cè)設(shè)置均流孔板，水冷燃燒頭中設(shè)置一圈水冷管形成燃燒頭水冷管束，沿燃燒頭水冷管束的表面設(shè)置有導(dǎo)流通道，導(dǎo)流通道延伸至水冷管截面最寬處，燃燒頭水冷管束相鄰導(dǎo)流通道之間設(shè)有曲面導(dǎo)流板。

所述導(dǎo)流通道的寬度從內(nèi)側(cè)向外側(cè)逐漸減小或保持不變；導(dǎo)流通道的寬度為0.3-3mm。

水冷燃燒器的進(jìn)氣口處設(shè)置預(yù)混器，預(yù)混器包括外筒和內(nèi)筒，燃?xì)夤艿琅c內(nèi)筒頂部連通，內(nèi)筒同軸設(shè)置在外筒內(nèi)，內(nèi)筒底端封堵，外筒底部連通水冷燃燒頭的頂端，內(nèi)筒底部位于外筒高度的1/3～1/2處，內(nèi)筒下方設(shè)置有燃?xì)馔玻細(xì)馔矠閳A環(huán)形空腔，內(nèi)筒連通燃?xì)馔玻細(xì)馔采暇鶆蜷_(kāi)設(shè)多個(gè)有燃?xì)馔矅娍住?/p>

曲面導(dǎo)流板整體為柱形，曲面導(dǎo)流板沿水冷燃燒頭內(nèi)側(cè)圓周方向布置；曲面導(dǎo)流板的第一柱面為圓弧面，所述第一柱面緊貼均流孔板外壁；曲面導(dǎo)流板的第二柱面形狀為圓弧面，所述第二柱面與燃燒頭水冷管外壁之間以及相鄰兩個(gè)曲面導(dǎo)流板之間留設(shè)間隙，所述間隙連通形成導(dǎo)流通道。

水冷換熱器中設(shè)置一圈換熱器水冷管形成換熱器水冷管束，換熱器水冷管的外側(cè)設(shè)有換熱通道，換熱器水冷管的內(nèi)側(cè)和外側(cè)均設(shè)置有縱向雙肋片，內(nèi)側(cè)和外側(cè)的縱向雙肋片沿著換熱器水冷管束和換熱器水冷管的表面分布，所述換熱通道之間設(shè)置曲面換熱導(dǎo)流板，曲面換熱導(dǎo)流板兩側(cè)的形狀與換熱通道形狀相同；換熱通道的寬度為4-10mm；內(nèi)側(cè)縱向雙肋片高度為8-12mm；外側(cè)的縱向雙肋片高度為10-100mm。

燃燒頭上集箱頂部布置2～4根水管作為燃燒頭進(jìn)水口；然后在燃燒頭下集箱外側(cè)面沿周向布置2～4根水管作為燃燒頭出水口，燃燒頭出水口連通水冷換熱器的入水口；或燃燒頭上集箱頂部沿周向布置2根進(jìn)水管和2根出水管分別作為燃燒頭進(jìn)水口和燃燒頭出水口，燃燒頭水冷管束一部分作為進(jìn)水管束，其余部分作為出水管束。