專利名稱：一種自預熱型燃燒器中的換熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自預熱型燃燒器中的換熱器。
背景技術：
自預熱型燃燒器由自預熱燒嘴、煙氣回流裝置和換熱器組成。換熱器是提高自預
熱型燃燒器燃燒效率和熱量利用率的關鍵部件。換熱器的作用是回收高溫煙氣的余熱，用
來預熱助燃空氣或者煤氣，將回收的熱量返回燃燒器內，起到節約燃料，提高燃燒溫度，改
善燃燒狀況，提高熱量利用效率，因此它是該燃燒器節能減排的重要元件。 目前，該型燃燒器的換熱器大都采用管翅或肋片結構增強換熱，但是它只能增加
管壁的對流換熱系數和換熱面積，對增強煙氣的輻射換熱性能作用甚微；隨著使用時間的
增加，由于表面的污垢沉積其換熱效率將有所下降，且不易清理和更換。 泡沫金屬是一種新型的低密度功能結構材料，具有體積密度小、相對質量輕、比表 面積大、比力學性能高、阻尼性能好等特點。泡沫金屬的顯著特征是其內部有大量的孔隙， 根據各個孔隙之間是否聯通有開孔結構和閉孔結構之分。由于開孔結構的泡沫金屬具有較 大的可及表面積、較高的孔壁熱傳導率和較小的體積比熱容，從而使其具備了優越的熱傳 輸能力，可成功地應用于熱交換器等換熱裝置。
實用新型內容本實用新型的目的為了克服現有的自預熱型燃燒器中換熱器的不足，提供一種能 顯著提高煙氣側的輻射換熱性能，增加煙氣側和空氣側的對流換熱系數，提高換熱器的換 熱效率的新型換熱器，且結構簡單，加工制造簡便，能方便地清理換熱器表面污垢和更換強 化換熱元件即泡沫金屬。 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是所述換熱器為環縫式套管結 構，環縫式套管采用光管，包括內層套管、夾層套管與外層套管；所述內層套管與夾層套管 組成空氣環縫，所述夾層套管與外層套管組成煙氣環縫；所述空氣環縫及煙氣環縫內填充 多孔泡沫金屬，所述多孔泡沫金屬為開孔結構。 上述技術方案可以進一步的改進為所述多孔泡沫金屬表面通過熱噴涂涂覆有金 屬層或陶瓷層。 上述技術方案可以進一步的改進為所述的泡沫金屬孔洞的直徑為幾十微米到幾 毫米不等。 上述技術方案可以進一步的改進為所述泡沫金屬是鈦金屬為基體的泡沫金屬、 泡沫鋼或泡沫鋁。 本實用新型的有益效果是，大大提高燃燒器換熱器的換熱效率和燃料的熱量利用 效率；結構簡單，制造成本低，易于維護，并能提高燃燒器的使用效果和使用壽命。
圖1是自預熱型燃燒器結構示意圖。 圖2是本實用新型換熱器的A-A截面示意圖。
具體實施方式圖l為本實用新型應用于自預熱型燃燒器結構示意圖。該自預熱型燃燒器由自預 熱燒嘴1、煙氣回流裝置2和換熱器組成。其中換熱器為環縫式套管結構，環縫式套管采用 光管，包括內層套管3、夾層套管4與外層套管5，如圖2所示，其中內層套管3與夾層套管 4組成空氣環縫，常溫空氣自燃燒器外流入；所述夾層套管4與外層套管5組成煙氣環縫， 高溫煙氣自燃燒室內流出，在所述空氣環縫填充開孔結構的多孔泡沫金屬6，在所述煙氣環 縫內也填充開孔結構的多孔泡沫金屬6。煙氣和空氣通過環縫式換熱器進行換熱，達到回收 煙氣余熱用于預熱空氣的目的。 在煙氣側環縫內填充耐高溫的多孔泡沫金屬(煙氣溫度最高值約1000 1400°C， 與燃燒器使用環境有關)，由于多孔泡沫金屬具有較大的可及表面積、較高的黑度和較小的 體積比熱容，將會大幅度提高煙氣側的總輻射能力，初步估計輻射換熱量將增加一倍以上， 由于增加了氣流的擾動并且多孔泡沫金屬具有較高的導熱率，對流換熱系數也會比肋片結 構有所增加；在空氣側環縫內填充耐熱的多孔泡沫金屬(空氣預熱溫度最高值約500 700°C ，與煙氣最高溫度值有關)，可顯著提高空氣側的當量導熱系數和對流換熱效果。經初 步計算燃燒器換熱器的綜合換熱效率提高20 30%。由于其結構簡單，加工制造相對比較 容易，并且能方便地拆卸、更換泡沫金屬和清理換熱表面污垢。 所述的多孔泡沫金屬可以通過熔模鑄造、沉積或固體構架等方法獲得。可以是鈦 金屬為基體的泡沫金屬、泡沫鋼或泡沫鋁。煙氣環縫填充的多孔泡沫金屬優選耐高溫的多 孔泡沫金屬，耐高溫極限值為1000 1400°C ;空氣環縫填充的多孔泡沫金屬耐熱極限值為 500 700°C。 泡沫金屬內部有供氣體介質流通的孔洞，優選孔洞的直徑為幾十微米到幾毫米不 等，隨燃燒器的具體應用需要而設置。其材料可以與換熱管材料相同，也可以采用與換熱管 材料不同種類的金屬。煙氣側環縫內填充的多孔泡沫金屬亦可以通過熱噴涂技術進行涂覆 表面處理，以提高其黑度和輻射性能。熱噴涂是利用熔化的粉末或線材實現的一種表面技 術，通過氣體噴射將熔化的材料加速并輸送到需要涂覆的表面上。熔化的能源可以是電弧 或惰性氣體等離子。噴涂材料可以是金屬或陶瓷。
權利要求一種自預熱型燃燒器中的換熱器，其特征在于所述換熱器為環縫式套管結構，環縫式套管采用光管，包括內層套管、夾層套管與外層套管；所述內層套管與夾層套管組成空氣環縫，所述夾層套管與外層套管組成煙氣環縫；所述空氣環縫及煙氣環縫內填充多孔泡沫金屬，所述多孔泡沫金屬為開孔結構。
2. 根據權利要求1所述的一種自預熱型燃燒器中的換熱器，其特征在于所述多孔泡 沫金屬表面通過熱噴涂涂覆有金屬層或陶瓷層。
3. 根據權利要求1或2所述的一種自預熱型燃燒器中的換熱器，其特征在于所述的 泡沫金屬孔洞的直徑為幾十微米到幾毫米不等。
4. 根據權利要求3所述的一種自預熱型燃燒器中的換熱器，其特征在于所述泡沫金 屬是鈦金屬為基體的泡沫金屬、泡沫鋼或泡沫鋁。
專利摘要本實用新型的目的為了克服現有的自預熱型燃燒器中換熱器的不足，提供一種能顯著提高煙氣側的輻射換熱性能，增加煙氣側和空氣側的對流換熱系數，提高換熱器的換熱效率的新型換熱器，且結構簡單，加工制造簡便，能方便地清理換熱器表面污垢和更換強化換熱元件即泡沫金屬。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是所述換熱器為環縫式套管結構，環縫式套管采用光管，包括內層套管、夾層套管與外層套管；所述內層套管與夾層套管組成空氣環縫，所述夾層套管與外層套管組成煙氣環縫；所述空氣環縫及煙氣環縫內填充多孔泡沫金屬，所述多孔泡沫金屬為開孔結構。本實用新型結構簡單，制造成本低，易于維護，并能提高燃燒器的使用效果和使用壽命。
文檔編號F23D14/66GK201535510SQ20092022038
公開日2010年7月28日 申請日期2009年10月29日 優先權日2009年10月29日
發明者劉訓良, 溫治, 田野 申請人:北京科技大學