專利名稱：管式加熱爐的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種廣泛用于工業和民用的采暖和提供熱水以及對石油和其他化工液態品進行加熱的加熱爐，特別涉及一種管式加熱爐。
背景技術：
現有的工業和民用鍋爐及加熱爐是廣泛應用的提供采暖和熱水及用于工業品加熱的設備，因現有的鍋爐和加熱爐的燃燒工作機理所決定，它們的排煙溫度都高于150攝氏度，仍有一定的潛力可挖掘，另外，傳統的鍋爐設計理念使得鍋爐的耗鋼和造價也較高，這也是革新的要點之一。
發明內容
本發明的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種管式加熱爐。
其技術方案是包括管式爐體、燃燒室、燃燒室入口、排煙口和換熱室；所述的管式爐體的一端為燃燒室入口、另一端為排煙口，在靠近所述的燃燒室入口的管式爐體壁上設有受熱介質出口、在靠近所述的排煙口的管式爐體壁上設有受熱介質入口，管式爐體內部裝有直徑小于管式爐體直徑的燃燒室，所述的燃燒室與管式爐體之間的環形空腔為換熱室。
進一步的技術方案是所述的燃燒室和換熱室可以分為兩段以上，第一段緊靠燃燒室入口一端，為高溫燃燒室和高溫換熱室，其余的為中低溫燃燒室和中低溫換熱室；在緊靠排煙口的一端還可以設置彈性封口裝置。
更進一步的是所述的彈性封口裝置可以為伸縮套管；也可以為中低溫燃燒室和管式爐體之間連接彈性封口盤，所述的彈性封口盤通過在管式爐體和排煙口處的管壁上各設置的法蘭固定。
所述的高溫燃燒室內部保持完整地管形空腔，外壁上加裝換熱裝置，與管式爐體之間余下的空間是高溫換熱室，所述的換熱裝置可以為換熱管，也可以為散熱片，還可以為其它散熱件。
所述的中低溫燃燒室和中低溫換熱室裝有擾流換熱直管，形成由管式爐體與中低溫燃燒室之間的空腔，連通擾流換熱直管的空腔，共同組成中低溫換熱室。所述的中低溫燃燒室的外壁也可以焊接散熱裝置。
所述的中低溫燃燒室內部還可以由軸向順序排列的兩根以上的細管組成，形成管式爐體與兩根以上的細管之間的空腔組成的中低溫換熱室。
更佳的技術方案是所述的高溫換熱室和中低溫換熱室之間的燃燒室的外壁上最好設置限流裝置，所述的限流裝置設置在燃燒室外壁的上半部分的環形空腔中，可以在頂端留有較小的縫隙。
本發明的有益效果是爐體和燃燒室都采用管式，以致燃燒氣體和受熱介質都有較高的流速，又因其獨特的燃燒室設置，針對高溫燃燒換熱，中低溫燃燒換熱進行了科學的設置，從而得到很高的換熱效率，綜合熱效率較現有鍋爐高出5-10％以上，另外，制造工藝也簡單，制造成本較現有鍋爐低很多，使用起來也更安全。
四
附圖1是本發明的一種實施例的結構示意圖；附圖2是本發明的另一種實施例的結構示意圖；附圖3是本發明的兩種實施例的A-A剖面圖；附圖4是本發明的兩種實施例的C-C剖面圖；附圖5是本發明的兩種實施例的D-D剖面圖；附圖6是本發明的兩種實施例的B-B-1剖面圖；附圖7是本發明的兩種實施例的B-B-2剖面圖；附圖8是本實用新型的兩種實施例的彈性封裝置的剖面圖；附圖9是本發明的一種使用原理圖；附圖10是本發明的另一種使用原理圖。
圖中管式爐體1、燃燒室2、燃燒室入口3、受熱介質出口4、受熱介質入口5、排煙口6、高溫燃燒室7、中溫燃燒室8、低溫燃燒室9、彈性封口盤10、法蘭11、高溫換熱室12、中溫換熱室13、低溫換熱室14、限流導熱管15、鐵板16、擾流換熱直管17、換熱裝置18、細管19；溫度傳感器21、22、23，和壓力傳感器24、25、泄壓閥26；管式換熱器31、管道32、管式加熱爐的出口33、管式加熱爐入口34、導熱煤膨脹罐35、呼吸閥36、管式換熱室37；外壓緊法蘭41、內壓緊法蘭42、鋼制法蘭43。
五具體實施例方式結合附圖，對本發明作進一步的描述實施例1參照附圖1及3、4、5、6、7、8本發明的管式加熱爐包括管式爐體1、燃燒室2、燃燒室入口3、排煙口6和換熱室12、13、14；所述的管式爐體1的一端為燃燒室入口3、另一端為排煙口6，在靠近所述的燃燒室入口的管式爐體壁上設有受熱介質出口4、在靠近所述的排煙口的管式爐體壁上設有受熱介質入口5，管式爐體內部裝有直徑小于管式爐體直徑的管式的燃燒室2，所述的燃燒室與管式爐體之間的環形空腔為換熱室12、13、14，管式爐體1的外壁還設有泄壓閥26。
燃燒器連接燃燒室入口3，并將火焰噴射在燃燒室內部，燃燒室和管式爐體之間的環形空間為換熱室，換熱室內裝有受熱介質，即需要加熱的介質，燃燒室分為三段第一段緊靠燃燒器端，即緊靠燃燒室入口一端，為高溫燃燒室7和高溫換熱室12，高溫燃燒室內部保持完整的管型空腔，在該段外部加裝換熱裝置18，換熱裝置18可以為換熱管、散熱片或其它散熱件，用以增大換熱面積；與管式爐體之間余下的空間是高溫換熱室12，在這一段的末端高溫燃燒室上部加了一根限流導熱管15，目的是讓受熱介質盡量的從環形空間的底部進入高溫段，以提高換熱效率，當然也可以采用擋板等其他措施，達到同樣的目的。第二段為中溫燃燒室8和中溫換熱室13，可以橫向直插在中溫燃燒室8的換熱擾流換熱直管17，根據需要在管型燃燒室的中低溫燃燒室和中低溫換熱室的每一個橫截面貫穿單根或多根擾流換熱直管，在中低溫燃燒室和中低溫換熱室的縱向形成多排擾流換熱直管，并且有序排列，如圖6和圖7所示，，因有序排列，不僅直接用于換熱，而且同時對中溫燃燒室8內的燃燒氣流和環形空間中流動地受熱介質起擾流作用，以提高換熱效率；在這一段外部也可加裝一些散熱件，增加散熱面積；形成由管式爐體1與中溫燃燒室8之間的空腔，連通擾流換熱直管17的空腔，共同組成中溫換熱室13。第三段為低溫燃燒室9，是由軸向多根細管19并列而成，這些多根細管19通過鐵板16連通中溫燃燒室8，燃燒氣體從這些細管19通過，從而更充分地和受熱介質換熱，當然根據需要也可以在這些細管上進一步加裝散熱片，最后這些細管再匯成粗管通到排煙口，也就是連接離心風機的一端，形成管式爐體與兩根以上的細管之間的空腔組成的。另外一個至關重要的問題是管式爐體1是一根鋼管，管式的燃燒室2也可以是一根鋼管，它們在燃燒工作時有溫差，所以在長度上熱膨脹變化也有差別，這個膨脹力非常大，為此作了特別處理，這是一種低成本又安全，可靠的創新，當然也可以在管型燃燒室上加裝一段伸縮套管，燃燒室和管式爐體在排煙口一端焊連彈性封口裝置，所述的彈性封口裝置可以為伸縮套管；也可以為中低溫燃燒室和管式爐體之間連接彈性封口盤10，彈性封口盤通過在管式爐體和排煙口處的管壁上各設置的法蘭11固定，通過外壓緊法蘭41與爐體1壓緊彈性封口盤10的上端、爐體內的內壓緊法蘭42與焊接在排煙口6的外管壁上的鋼制法蘭43壓緊彈性封口盤10的下端。
實施例2參照附圖2及3、4、5、6、7、8管式爐在實際應用時，也可以只采用兩段燃燒室結構(如示圖3)第一段緊靠燃燒器端，即緊靠燃燒室入口3一端，為高溫燃燒室7和高溫換熱室12，高溫燃燒室內部保持完整的管型空腔，在該段外部加裝換熱裝置18，可以為換熱管、散熱片或其它散熱件，用以增大換熱面積；與管式爐體1之間余下的空間是高溫換熱室，在這一段的末端高溫燃燒室上部加了一根限流導熱管15或擋板，目的是讓受熱介質盡量的從環形空間的底部進入高溫段，以提高換熱效率。第二段為中低溫燃燒室8和中低溫換熱室13，中低溫燃燒室內部可以橫向貫穿單根或者多根擾流換熱直管17，形成由管式爐體與中低溫燃燒室之間的空腔，連通擾流換熱直管的空腔，共同組成中低溫換熱室13，所述的中低溫燃燒室的外壁也可以焊接散熱裝置。最后，燃燒室和管式爐體在排煙口一端焊連彈性封口裝置，所述的彈性封口裝置可以為伸縮套管；也可以為中低溫燃燒室和管式爐體之間連接彈性封口盤10，彈性封口盤通過在管式爐體和排煙口處的管壁上各設置的法蘭11固定，通過外壓緊法蘭41與爐體1壓緊彈性封口盤10的上端、爐體內的內壓緊法蘭42與焊接在排煙口6的外管壁上的鋼制法蘭43壓緊彈性封口盤10的下端。這樣用在小型管式爐可以進一步降低制造成本。
實施例3另一種只有兩段燃燒室的結構為第一段緊靠燃燒器端，即緊靠燃燒室入口一端，為高溫燃燒室和高溫換熱室，與上述實施例結構一致，不再詳細描述；第二段所述的中低溫燃燒室內部也可以由軸向順序排列的兩根以上的細管組成，形成管式爐體與兩根以上的細管之間的空腔組成的中低溫換熱室。最后，燃燒室和管式爐體在排煙口一端焊連彈性封口裝置，所述的彈性封口裝置可以為伸縮套管；也可以為中低溫燃燒室和管式爐體之間連接彈性封口盤，彈性封口盤通過在管式爐體和排煙口處的管壁上各設置的法蘭固定。當然，第二段設置僅連接伸縮套管。
總之，結合上述實施例1、2和3所述，管式爐不像普通鍋爐那樣有短粗的爐體，它就像一根長管子，具體為長度是其直徑的7倍以上。例如燃燒器為3500kw，相當于400萬大卡鍋爐的管式爐，它的燃燒室直徑為460mm，管式爐體直徑為720mm，鍋爐長為12m，正是因為管式爐體細長，燃燒室也細長，所以燃燒氣體和受熱介質的流速都較快，又因為燃燒氣體和受熱介質的流向是相對的，所以在管式爐體內正好形成明顯的溫度梯度，從而取得了極高的換熱效率，如受熱介質的入口溫度為50攝氏度，出口溫度為95攝氏度的話(用于民用熱水采暖)，那么管式爐的排煙溫度將低于100攝氏度，如受熱介質的入口溫度為10攝氏度，出口溫度為65攝氏度的話(用于賓館，洗浴中心和民用提供熱水)，排煙溫度將低于60攝氏度，這樣的熱效率是現有其它鍋爐無法達到的。
上述管式加熱爐的工作原理是參照附圖8受熱介質從入口進入，從出口供出，在出口的溫度傳感器21、22、23，和壓力傳感器24、25將受熱介質的出口溫度及壓力信號傳給監視控制柜，當使用者在控制柜上設定了受熱介質的出口溫度，燃燒系統將自動調節火力及離心風機的排風量，使受熱介質的出口溫度基本保持在設定值，壓力控制系統用于保證鍋爐安全工作，當爐體內的壓力過高或過低時，控制系統自動切斷燃料供給并報警，安全泄壓閥是輔助安全部件，管式爐的爐體內受熱介質具有明顯的溫度梯度，從而使排煙溫度較現有各類鍋爐的排煙溫度可降低50-100攝氏度，熱效率大大提高，另外，作為管式壓力容器，在相同工作壓力要求下，其直徑越小則要求其壁厚越薄，因而其制造的材料和工藝成本都大大降低。
另外，本發明在管式爐低溫端爐體和燃燒室的連接封口設計，是低制造成本下，管式爐的工作原理得以成立的關鍵。
實施例4參照附圖9管式常壓導熱媒工業加熱爐是工作在對安全性要求較高的場所或對石油及易燃易爆的化工液態品進行加熱，管式爐直接對導熱煤加熱，爐體內在工作時保持常壓狀態，其工作流程為導熱煤由管式加熱爐入口34進入管式加熱爐1，導熱煤被加熱后從管式加熱爐的出口33出來，進入管式換熱器31，將熱量從管式換熱室37交換給流經管道32的受熱介質(石油或其它易燃易爆的化工液態品)后，從管式換熱器出口出來，經由管式泵再進入管式加熱爐入口34，從而循環工作。當然，管式加熱爐1的頂部還設置導熱煤膨脹罐35，其頂部還設有呼吸閥36。
管式常壓導熱煤工業加熱爐，不僅常壓工作具有很好的安全性，而且也具有極高的熱效率，比現有工業加熱爐的熱效率有5-10％的提高。
總之，管式爐因其極高的熱效率和較低的制造成本以及較高的使用安全性和環保性，是現有鍋爐的理想替代品，它符合國家建立節約型社會的產業政策，它的廣泛應用一定會帶來想當的社會效益，因而，具有很好的產業化前景。
權利要求
1.一種管式加熱爐，其特征是包括管式爐體、燃燒室、燃燒室入口、排煙口和換熱室；所述的管式爐體的一端為燃燒室入口、另一端為排煙口，在靠近所述的燃燒室入口的管式爐體壁上設有受熱介質出口、在靠近所述的排煙口的管式爐體壁上設有受熱介質入口，管式爐體內部裝有直徑小于管式爐體直徑的管式的燃燒室，所述的燃燒室與管式爐體之間的環形空腔為換熱室。
2.根據權利要求1所述的管式加熱爐，其特征是所述的燃燒室和換熱室可以分為兩段以上，第一段緊靠燃燒室入口一端，為高溫燃燒室和高溫換熱室，其余的為中低溫燃燒室和中低溫換熱室；在緊靠排煙口的一端還可以設置彈性封口裝置。
3.根據權利要求2所述的管式加熱爐，其特征是所述的彈性封口裝置可以為伸縮套管；也可以為中低溫燃燒室和管式爐體之間連接彈性封口盤，所述的彈性封口盤通過在管式爐體和排煙口處的管壁上各設置的法蘭固定。
4.根據權利要求2或3所述的管式加熱爐，其特征是所述的高溫燃燒室內部保持完整地管形空腔，外壁上加裝換熱裝置，與管式爐體之間余下的空間是高溫換熱室。
5.根據權利要求2或3所述的管式加熱爐，其特征是所述的換熱裝置可以為換熱管，也可以為散熱片，還可以為其它散熱件。
6.根據權利要求2或3所述的管式加熱爐，其特征是所述的中低溫燃燒室和中低溫換熱室裝有擾流換熱直管，形成由管式爐體與中低溫燃燒室之間的空腔，連通擾流換熱直管的空腔，共同組成中低溫換熱室。
7.根據權利要求6所述的管式加熱爐，其特征是所述的中低溫燃燒室的外壁也可以焊接散熱裝置。
8.根據權利要求6所述的管式加熱爐，其特征是所述的擾流換熱直管可以在中低溫燃燒室和中低溫換熱室的每一個橫截面貫穿單根或多根擾流換熱直管，在中低溫燃燒室和中低溫換熱室的縱向形成多排擾流換熱直管，并且有序排列。
9.根據權利要求2或3所述的管式加熱爐，其特征是所述的中低溫燃燒室內部還可以由軸向順序排列的兩根以上的細管組成，形成管式爐體與兩根以上的細管之間的空腔組成的中低溫換熱室。
10.根據權利要求2所述的管式加熱爐，其特征是所述的高溫換熱室和中低溫換熱室之間的燃燒室的外壁上最好設置限流裝置，所述的限流裝置設置在燃燒室外壁的上半部分的環形空腔中，可以在頂端留有較小的縫隙。
全文摘要
本發明涉及一種廣泛用于工業和民用的采暖和提供熱水以及對石油和其他化工液態品進行加熱管式加熱爐。其技術方案是包括管式爐體、燃燒室、燃燒室入口、排煙口和換熱室；所述的管式爐體的一端為燃燒室入口、另一端為排煙口，在靠近所述的燃燒室入口的管式爐體壁上設有受熱介質出口、在靠近所述的排煙口的管式爐體壁上設有受熱介質入口，管式爐體內部裝有直徑小于管式爐體直徑的燃燒室，所述的燃燒室與管式爐體之間的環形空腔為換熱室。有益效果是爐體和燃燒室都采用管式，以致燃燒氣體和受熱介質都有較高的流速，得到很高的換熱效率，綜合熱效率較現有鍋爐高出5－10％以上，另外，制造工藝也簡單，制造成本低，使用更安全。
文檔編號F24H1/26GK1821677SQ20061004321
公開日2006年8月23日 申請日期2006年3月15日 優先權日2006年3月15日
發明者王全, 張梅, 王紹祖 申請人:王全