專利名稱：全預(yù)混紅外燃燒快速爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外輻射快速加熱鍋爐的集成優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種全預(yù)混紅外燃燒快速爐。
背景技術(shù)：
在節(jié)能政策的推廣下，高能耗產(chǎn)業(yè)面臨重新洗牌的命運。鍋爐產(chǎn)業(yè)的發(fā)展面臨嚴峻危機，如何在合理改造傳統(tǒng)鍋爐利用的情況下發(fā)展節(jié)能鍋爐，特別是利用集成優(yōu)化技術(shù)， 創(chuàng)造出具有性價比高、污染低、排放低、在運動或固定場地均可使用的高效爐，將成為鍋爐產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的必然方向。就國際、國內(nèi)鍋爐產(chǎn)業(yè)市場來看，目前發(fā)達國家實行多年的燃油、燃氣鍋爐，無論是能效與碳排放均優(yōu)于傳統(tǒng)煤炭鍋爐，但也存在不足的地方。如鍋爐爐膛大、對水質(zhì)和自動控制要求較高、一旦爆管較難維修；節(jié)能提升空間不大，技術(shù)落后，應(yīng)用面窄，無論是直燃爐、開水爐還是蒸汽爐均存在上述問題，長期困擾產(chǎn)業(yè)發(fā)展。另外市場用于壓縮空氣發(fā)動機加熱壓縮空氣的專業(yè)鍋爐更是難以尋覓，無論是法國Guy Negre設(shè)計師或印度TaTa汽車制造商生產(chǎn)的壓縮空氣汽車所采用的混合能源、低溫能與燃料能均采用內(nèi)燃一體方式，成本高、噪音大、機械部件易損。而采用外燃式壓縮空氣加熱方法則可達到絕好的效果。用外部環(huán)境吸熱和強迫吸熱來提高壓力達到最大效能是提高續(xù)航能力的最佳方案，而能否提供一款特別在高速運動中，隨時可產(chǎn)生熱能的加熱器是一項值得研究和攻克的技術(shù)課題。經(jīng)檢索，本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域中，未見與本發(fā)明完全相同或類似的產(chǎn)品及文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種概念新穎、構(gòu)思獨特的全預(yù)混紅外燃燒快速爐。為達到本發(fā)明的目的，本發(fā)明的全預(yù)混紅外燃燒快速爐是使用包括以下零部件組合完成的保溫爐筒、保溫頂蓋、封蓋、導(dǎo)流腔、工作流體出口、紅外反射板、紅外發(fā)射器、尾煙管/出口、紅外透視墻、燃燒器、燃燒器基座、全預(yù)混點火腔、燃料管/進口、保溫基座、工作流體進口、螺旋形螺旋熱片管、紅外吸收涂層以及溫度、壓力、流量、流速等傳感元件及螺釘、螺帽、密封墊/圈等配件。其中，所述燃料管/進口與全預(yù)混點火腔制成一體；燃燒器固定在燃燒器基座上； 燃料管/進口、全預(yù)混點火腔、燃燒器、燃燒器基座按序套裝固定在保溫基座空腔內(nèi)；紅外發(fā)射器兩端采用金屬封板密封，向下一端開有便于燃燒器噴射頭進入的孔，另一端徑向設(shè)置有導(dǎo)流腔；組裝好的紅外發(fā)射器固定安裝在燃燒器基座上；紅外透視墻兩端采用金屬Y 型夾固定，分別固定在燃燒器基座上和上端封蓋內(nèi)側(cè)一面；紅外透視墻與紅外反射板之間的腔體內(nèi)安裝有螺旋形螺旋熱片管；螺旋形螺旋熱片管穿過保溫爐筒分別密封固定在工作流體進口和工作流體出口上；紅外反射板設(shè)置在保溫爐筒周壁；保溫頂蓋用扣件或螺釘密封固定在保溫爐筒上；而保溫爐筒通過法蘭和保溫基座上的法蘭對接，用螺釘密封固定成一體；在保溫爐筒和紅外反射板上靠近燃燒器基座處開有尾煙管/出口，并安裝有尾煙管； 螺旋形螺旋熱片管上噴涂有紅外吸收涂層；溫度傳感器設(shè)置在工作流體出口、紅外反射板與紅外發(fā)射器之間的腔體內(nèi)；溫度、壓力、流量、流速等傳感元件設(shè)置在燃料管/進口、全預(yù)混點火腔體內(nèi)。所述的紅外發(fā)射器采用鎳-鉻-鋁特種復(fù)合金屬纖維，金屬纖維氈體作為燃燒介質(zhì)和發(fā)熱元件或高性能復(fù)合蜂窩多孔徑陶瓷材料制作的扁型、圓形、筒形、圓錐形或客戶目標需要的形態(tài)。實際應(yīng)用中，可采用單個大口徑為0lOOmm-05OOmm或多個小口徑為 05Omm-0l2Omm的紅外發(fā)射器組合使用。所述的燃燒器燃燒時表面熱強度為0. 1-0. 8W/mm2，燃燒至800-100(TC，發(fā)紅外射線；也可采用表面熱強度達0. 9W/mm2，直至5W/mm2也不脫火的特種金屬纖維及多孔陶瓷板。 燃燒器上安裝有燃燒頭。所述的螺旋形螺旋熱片管采用高強度鋁合金、不銹鋼、B7銅合金、碳素鋼或耐高溫、耐高壓強的管狀材料。采用厚壁管體，經(jīng)特種工藝、機加工成螺旋熱片，或采用纏片通過高頻焊接成帶有螺旋熱片的管。在無條件或為了降低成本的情況下，也可采用普通金屬管纏繞成環(huán)形螺旋狀，1-3組形成二、三回程制作。所述的全預(yù)混點火腔采用抗壓、抗膨脹能力較好的金屬材料或復(fù)合優(yōu)化組合的陶瓷材料，制成圓腔體狀并安裝有混合管、點火變壓器、程序控制器、電磁閥、壓力開關(guān)、風機進風口、點火/火焰檢測電極等元件。所述的紅外透視墻是采用燒杯級耐高溫、厚度為3-10mm不等的透明無色玻璃，便于紅外線穿透。所述的螺旋形螺旋熱片管可采用兩組或三組金屬管纏繞成不同直徑的螺旋體同心排放組成兩回程或三回程(此時應(yīng)棄用紅外透視墻)，并由上一組出口對接下一組進口滾焊密封，免液漏。所述的紅外反射板是采用鏡面不銹鋼卷成圓筒狀，并固定在保溫爐筒內(nèi)側(cè)，具有紅外反射和保溫功能。所述的保溫爐筒外表面采用金屬板卷成圓筒狀體，在周壁用石棉類的耐火、耐高溫材料制成保溫，兩者固定組合一體。并在適當位置設(shè)置有工作流體進口、工作流體出口、 尾煙管/出口。所述的導(dǎo)流腔是采用金屬板壓制成杯蓋狀，在周向開有若干個導(dǎo)煙孔，便于未轉(zhuǎn)換的熱能沖頂后通過導(dǎo)流腔進入螺旋形螺旋熱片管進一步吸熱，加熱工作流體。


通過下面結(jié)合附圖的詳細描述，本發(fā)明前述的和其他的目的、特征和優(yōu)點將變得顯而易見。其中圖1為本發(fā)明的全預(yù)混紅外燃燒快速爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的全預(yù)混紅外燃燒快速爐第二方案的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所述，本發(fā)明的一實施例的全預(yù)混紅外燃燒快速爐是使用包括以下零部件組合完成的保溫爐筒1、保溫頂蓋2、封蓋3、導(dǎo)流腔4、工作流體出口 5、紅外反射板6、紅外發(fā)射器7、尾煙管/出口 8、紅外透視墻9、燃燒器12、燃燒器基座17、全預(yù)混點火腔10、燃料管/進口 11、保溫基座13、工作流體進口 14、螺旋形螺旋熱片管15、紅外吸收涂層16以及溫度、壓力、流量、流速等傳感元件及螺釘、螺帽、密封墊/圈等配件。燃料管/進口 11與全預(yù)混點火腔10制成一體；燃燒器12固定在燃燒器基座17 上；燃料管/進口 11、全預(yù)混點火腔10、燃燒器12、燃燒器基座17按序套裝固定在保溫基座 13空腔內(nèi)；紅外發(fā)射器7兩端采用金屬封板密封，向下一端開有便于燃燒器12噴射頭進入的孔，另一端徑向設(shè)置有導(dǎo)流腔4 ；組裝好的紅外發(fā)射器7固定安裝在燃燒器基座17上；紅外透視墻9兩端采用金屬Y型夾固定，分別固定在燃燒器基座17上和上端封蓋內(nèi)側(cè)一面； 紅外透視墻9與紅外反射板6之間的腔體內(nèi)安裝有螺旋形螺旋熱片管15 ；螺旋形螺旋熱片管15穿過保溫爐筒1分別密封固定在工作流體進口 14和工作流體出口 5上；紅外反射板6 設(shè)置在保溫爐筒1周壁；保溫頂蓋2用扣件或螺釘密封固定在保溫爐筒1上；而保溫爐筒1 通過法蘭和保溫基座13上的法蘭對接，用螺釘密封固定成一體；在保溫爐筒1和紅外反射板6上靠近燃燒器基座17處開有尾煙管/出口 8，并安裝有尾煙管；螺旋形螺旋熱片管15 上噴涂有紅外吸收涂層16 ；溫度傳感器設(shè)置在工作流體出口 5、紅外反射板6與紅外發(fā)射器 7之間的腔體內(nèi)；溫度、壓力、流量、流速等傳感元件設(shè)置在燃料管/進口 11、全預(yù)混點火腔 10體內(nèi)。所述的紅外發(fā)射器7采用鎳-鉻-鋁特種復(fù)合金屬纖維，金屬纖維氈體作為燃燒介質(zhì)和發(fā)熱元件或高性能復(fù)合蜂窩多孔徑陶瓷材料制作的扁型、圓形、筒形、圓錐形或客戶目標需要的形態(tài)。實際應(yīng)用中，可采用單個大口徑為0lOOmm-05OOmm或多個小口徑為 05Omm-0l2Omm的紅外發(fā)射器7組合使用。所述的燃燒器12燃燒時表面熱強度為0. 1-0. 8W/mm2，燃燒至800-1000°C，發(fā)紅外射線；也可采用表面熱強度達0. 9W/mm2，直至5W/mm2也不脫火的特種金屬纖維及多孔陶瓷板。燃燒器12上安裝有燃燒頭。所述的螺旋形螺旋熱片管15采用高強度鋁合金、不銹鋼、B7銅合金、碳素鋼或耐高溫、耐高壓強的管狀材料。采用厚壁管體，經(jīng)特種工藝、機加工成螺旋熱片，或采用纏片通過高頻焊接成帶有螺旋熱片的管。在無條件或為了降低成本的情況下，也可采用普通金屬管纏繞成環(huán)形螺旋狀，1-3組形成二、三回程制作。所述的全預(yù)混點火腔10采用抗壓、抗膨脹能力較好的金屬材料或復(fù)合優(yōu)化組合的陶瓷材料，制成圓腔體狀并安裝有混合管、點火變壓器、程序控制器、電磁閥、壓力開關(guān)、 風機進風口、點火/火焰檢測電極等元件。所述的紅外透視墻9是采用燒杯級耐高溫、厚度為3-10mm不等的透明無色玻璃， 便于紅外線穿透。所述的螺旋形螺旋熱片管15可采用兩組或三組金屬管纏繞成不同直徑的螺旋體同心排放組成兩回程或三回程(此時應(yīng)棄用紅外透視墻，如圖2所示的本發(fā)明的第二實施方式)，并由上一組出口對接下一組進口滾焊密封，免液漏。所述的紅外反射板6是采用鏡面不銹鋼卷成圓筒狀，并固定在保溫爐筒1內(nèi)側(cè)，具有紅外反射和保溫功能。所述的保溫爐筒1外表面采用金屬板卷成圓筒狀體，在周壁用石棉類的耐火、耐高溫材料制成保溫，兩者固定組合一體。并在適當位置設(shè)置有工作流體進口 14、工作流體出口 5、尾煙管/出口 8。所述的導(dǎo)流腔4是采用金屬板壓制成杯蓋狀，在周向開有若干個導(dǎo)煙孔，便于未轉(zhuǎn)換的熱能沖頂后通過導(dǎo)流腔4進入螺旋形螺旋熱片管15進一步吸熱，加熱工作流體。本發(fā)明的全預(yù)混紅外燃燒快速爐的工作原理如下所述設(shè)置在工作流體進口上的壓力、溫度傳感器發(fā)出補充熱源信號，工作流體進口電磁開關(guān)即開啟進口閥，工作流體順利進入螺旋形螺旋熱片管，進入待加熱狀態(tài)。同時，氣態(tài)燃料進入全預(yù)混點火腔，燃燒器點火燃燒，產(chǎn)生紅外射線，向周向環(huán)形輻射并穿透紅外透視墻，被噴涂在螺旋形螺旋熱片管的紅外吸收涂層吸收，加熱流經(jīng)螺旋形螺旋熱片管內(nèi)的工作流體。與此同時，一小部分熱源沖頂后，通過導(dǎo)流腔進入紅外透視墻與保溫爐筒之間的腔體內(nèi)，又一次加熱設(shè)置在腔體內(nèi)的螺旋形螺旋熱片管中的工作流體，經(jīng)加熱達到目標溫度后的工作流體從工作流體出口排出，供人們生產(chǎn)生活使用，而微量的熱能和尾煙則從尾煙管/出口排入環(huán)境中。當采用兩組或三組螺旋形螺旋熱片管(棄用紅外透視墻)，不同直徑的螺旋體同心放置時綜合熱效更高、甚至超過88%。本發(fā)明的全預(yù)混紅外燃燒快速爐有明顯的技術(shù)和性價優(yōu)勢，具體如下一、構(gòu)思獨特，結(jié)構(gòu)緊湊，低燃高效。本發(fā)明以紅外發(fā)射器作為核心燃燒元件，通過對燃料和空氣進行全預(yù)混方式，以微焰形式燃燒發(fā)出大量的紅外線，穿透紅外透視墻，被螺旋形螺旋熱片管上噴涂的具有高紅外吸收率的紅外吸收涂層吸收；一部分輻射經(jīng)固定在保溫爐筒內(nèi)側(cè)的紅外反射板反射至螺旋形螺旋熱片管，繼續(xù)吸收。在一輻射二反射三吸收的過程中，將紅外輻射利用最大化。 實現(xiàn)低壓(接近大氣壓力)、高溫(340°c-5(Krc)，不需空氣預(yù)熱器，結(jié)構(gòu)緊湊有效，快速產(chǎn)生蒸汽，特別適合移動過程中的加熱使用。二、吸熱面積增大，二回程熱能利用，熱能產(chǎn)出速度快，吸收率高。通過在加熱管表面增設(shè)螺旋熱片，大大增加集熱管面積。短時間內(nèi)快速吸收透過紅外透視墻的紅外輻射，防止吸收不及時造成的熱能散失。本發(fā)明設(shè)置的兩回程結(jié)構(gòu)，將剩余熱能進行第二次利用，熱能利用率高。三、一高三低，節(jié)能環(huán)保，應(yīng)用范圍廣本發(fā)明采用紅外發(fā)射器，通過對燃料和空氣進行完全預(yù)混方式，進行精密的調(diào)節(jié)和控制，保證燃料和空氣完全混合，發(fā)熱均勻，燃燒更充分，具有燃燒效率高外，還具有耐熱沖擊、低壓、完全無回火、反應(yīng)迅速、熱慣性小、冷卻快、經(jīng)久耐用等優(yōu)勢。整個裝置在完全預(yù)混燃燒方式下，燃燒更充分。如在高熱強度下(900KW/m2)，煙氣排放低，CO含量低于40ppm，NOx含量低于120ppm，特別在使用清潔燃料的情況下，幾乎零排放?？蓮V泛用于高能耗工業(yè)、如化工、石油、電力、煤炭、建材等行業(yè)節(jié)能減排和環(huán)境保護。即使在惡劣的環(huán)境下，仍能夠具有極佳的抗風能力和穩(wěn)定性，可達到事半功倍的絕佳工作效^ ο本發(fā)明并不局限于所述的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神即公開范圍內(nèi)，仍可作一些修正或改變，故本發(fā)明的權(quán)利保護范圍以權(quán)利要求書限定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種全預(yù)混紅外輻射快速加熱爐，其特征在于，其包括保溫爐筒、保溫頂蓋、封蓋、導(dǎo)流腔、工作流體出口、紅外反射板、紅外發(fā)射器、尾煙管/出口、紅外透視墻、燃燒器、燃燒器基座、全預(yù)混點火腔、燃料管/進口、保溫基座、工作流體進口、螺旋形螺旋熱片管、以及傳感元件；其中，所述燃料管/進口與全預(yù)混點火腔制成一體；燃燒器固定在燃燒器基座上；燃料管/進口、全預(yù)混點火腔、燃燒器、燃燒器基座按序套裝固定在保溫基座空腔內(nèi)；紅外發(fā)射器兩端采用金屬封板密封，向下一端開有便于燃燒器噴射頭進入的孔，另一端徑向設(shè)置導(dǎo)流腔；組裝好的紅外發(fā)射器固定安裝在燃燒器基座上；紅外透視墻兩端分別固定在燃燒器基座上和上端封蓋內(nèi)側(cè)一面；紅外透視墻與紅外反射板之間的腔體內(nèi)安裝有螺旋形螺旋熱片管；螺旋形螺旋熱片管穿過保溫爐筒分別密封固定在工作流體進口和工作流體出口上； 紅外反射板設(shè)置在保溫爐筒周壁；保溫頂蓋密封固定在保溫爐筒上；而保溫爐筒和保溫基座密封固定成一體；在保溫爐筒和紅外反射板上靠近燃燒器基座處開有尾煙管/出口，并安裝有尾煙管。
2.如權(quán)利要求1所述的全預(yù)混紅外輻射快速加熱爐，其特征在于，所述傳感元件包括溫度傳感器，設(shè)置在工作流體出口、紅外反射板與紅外發(fā)射器之間的腔體內(nèi)；以及溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、流速傳感器等傳感元件，設(shè)置在燃料管/進口、全預(yù)混點火腔體內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的全預(yù)混紅外輻射快速加熱爐，其特征在于，所述的紅外發(fā)射器的材料包括鎳-鉻-鋁特種復(fù)合金屬纖維氈體。
4.如權(quán)利要求1所述的全預(yù)混紅外輻射快速加熱爐，其特征在于，所述的燃燒器及紅外發(fā)射器的材料包括表面熱強度達0. 9W/mm2，直至5W/mm2也不脫火的特種金屬纖維氈體及多孔陶瓷板；燃燒時表面熱強度為0. 1-0. 8W/mm2，燃燒至800-1000°C時發(fā)紅外射線。
5.如權(quán)利要求1所述的全預(yù)混紅外輻射快速加熱爐，其特征在于，所述的螺旋形螺旋熱片管的材料包括高強度鋁合金、不銹鋼、B7銅合金、碳素鋼或耐高溫、耐高壓強的管狀材料。
6.如權(quán)利要求1所述的全預(yù)混紅外輻射快速加熱爐，其特征在于，所述的全預(yù)混點火腔采用抗壓、抗膨脹能力較好的金屬材料或復(fù)合優(yōu)化組合的陶瓷材料，制成圓腔體狀并安裝有混合管、點火變壓器、程序控制器、電磁閥、壓力開關(guān)、風機進風口、點火/火焰檢測電極等元件。
7.如權(quán)利要求1所述的全預(yù)混紅外輻射快速加熱爐，其特征在于，所述的紅外透視墻為燒杯級耐高溫、厚度為3-10mm不等的透明本色玻璃。
8.如權(quán)利要求1所述的全預(yù)混紅外輻射快速加熱爐，其特征在于，所述的紅外反射板是采用鏡面不銹鋼薄板卷成圓筒狀，并固定在保溫爐筒內(nèi)側(cè)。
9.如權(quán)利要求1所述的全預(yù)混紅外輻射快速加熱爐，其特征在于，所述的保溫爐筒外表面采用金屬板卷成圓筒狀體，在周壁制成保溫層，兩者固定組合一體；并在適當位置設(shè)置有工作流體進口、工作流體出口以及所述的尾煙管/出口。
10.一種全預(yù)混紅外輻射快速加熱爐，其特征在于，其包括保溫爐筒、保溫頂蓋、封蓋、 導(dǎo)流腔、工作流體出口、紅外反射板、紅外發(fā)射器、尾煙管/出口、燃燒器、燃燒器基座、全預(yù)混點火腔、燃料管/進口、保溫基座、工作流體進口、螺旋形螺旋熱片管以及傳感元件；其中，所述燃料管/進口與全預(yù)混點火腔制成一體；燃燒器固定在燃燒器基座上；燃料管/進口、全預(yù)混點火腔、燃燒器、燃燒器基座按序套裝固定在保溫基座空腔內(nèi)；紅外發(fā)射器兩端采用金屬封板密封，向下一端開有便于燃燒器噴射頭進入的孔，另一端徑向設(shè)置導(dǎo)流腔；組裝好的紅外發(fā)射器固定安裝在燃燒器基座上；所述的螺旋形螺旋熱片管為兩組或三組金屬管纏繞成不同直徑的螺旋體同心排放組成兩回程或三回程，并由上一組出口對接下一組進口滾焊密封，也可采用金屬管及螺旋形螺旋熱片管混合配置；螺旋形螺旋熱片管穿過保溫爐筒分別密封固定在工作流體進口和工作流體出口上；紅外反射板設(shè)置在保溫爐筒周壁；保溫頂蓋密封固定在保溫爐筒上；而保溫爐筒和保溫基座密封固定成一體；在保溫爐筒和紅外反射板上靠近燃燒器基座處開有尾煙管/出口，并安裝所述尾煙管。
全文摘要
本發(fā)明提出一種全預(yù)混紅外燃燒快速爐，其包括保溫爐筒、保溫頂蓋、封蓋、導(dǎo)流腔、工作流體出口、紅外反射板、紅外發(fā)射器、尾煙管/出口、紅外透視墻、燃燒器、燃燒器基座、全預(yù)混點火腔、燃料管/進口、保溫基座、工作流體進口、螺旋形螺旋熱片管、紅外吸收涂層以及傳感元件。本發(fā)明的快速加熱爐結(jié)構(gòu)緊湊，低燃高效；吸熱面積增大，二回程熱能利用，熱能產(chǎn)出速度快，吸收率高，并能達到節(jié)能環(huán)保的效果。
文檔編號F22B31/08GK102313271SQ20101057009
公開日2012年1月11日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者姚伯龍, 李勇強, 李勇良, 趙廉, 陳東輝 申請人:無錫中陽新能源科技有限公司