无轴式空气加热器的制作方法

本发明涉及一种用于加热鼓风炉中的鼓风的设备。对于鼓风加热，使用不同设计的空气加热器：具有内燃烧室、外燃烧室而没有传统的燃烧室(顶部燃烧或无轴)。

背景技术：

1、已知的是，在空气加热器的拱顶处安装燃烧器系统的无燃烧室的空气加热器(无轴式空气加热器)(俄罗斯专利2145637、发明人证书602555、日本专利48-4284、美国专利3473794)，它们是更先进的装置。

2、特别地，无轴式空气加热器(专利号2145637,2000)具有带有耐火衬里、格子体、拱顶的壳体、位于格子体上方的热鼓风出口，热鼓风出口与格子体的中心线的距离不小于其流动段的一个直径，以及燃烧器系统，燃烧器系统包括预燃室，预燃室与拱顶同轴地位于拱顶的顶部并且具有带有耐火衬里的壳体，耐火衬里独立于拱顶耐火衬里，由拱顶壳体单独支撑。在预燃室中，有环形燃气和空气收集器，它们一个在另一个之上地位于壳体和预燃室耐火衬里的侧壁之间，并且通过分隔板彼此分开。收集器具有入口支管和出口通道，其中后者在预燃室耐火衬里的垂直侧壁中制成，并且燃气和空气直接供应到预燃室中。由于下收集器的上排中的通道的中心线指向预燃室的中心线，并从水平面向上偏移达30°的角度，并且所有其它通道的中心线位于水平面中，并指向与穿过它们的出口部分的中心的预燃室半径成15-30°的角度，所以在预燃室中形成燃气和空气的涡流。气流的涡旋在燃气进入格子体之前提供燃气的完全燃烧，并且气流均匀地分布在格子体上。

3、鼓风炉用空气加热器是大型的高温设备，其建设和运行需要很大的费用。因此，降低能源成本是主要要求之一。此外，空气加热器燃烧大量的鼓风炉燃气，该鼓风炉燃气包括有毒燃气，即一氧化碳(co)。因此，在鼓风炉空气加热器的操作期间，确保其生态安全的燃气完全燃烧是重要的要求。

4、燃气和空气的涡流形成在预燃室中以提供它们的良好混合和燃烧。燃气被供应到形成燃气涡流的预燃室的顶部。为了在已知的空气加热器中提供燃气和空气良好混合的可能性，在下部收集器的上排中的空气通道的中心线已经指向预燃室的中心线并且从水平面向上偏移达30°的角度。沿着半径方向引导并向上移动的空气流预期通过气流到达预燃室的中心部分，并在预燃室的中心提供良好的混合和燃气燃烧。来自其它排的通道的空气流以与预燃室半径成一定角度的方式被引导，并且将提供良好的混合和外围燃气流的燃烧。然而，在安装在大的鼓风炉处的空气加热器中，预燃室具有大的横截面尺寸，并且空气流将克服显著厚度的强涡旋燃气流以到达预燃室中心线。为此，必须显著地提高它们的速度并安装强力鼓风机，这将增加能量成本。此外，在预燃室的中心部分中可能发生燃气的不完全燃烧，这将导致空气加热器的环境性能的劣化。因此产生了矛盾。一方面，为了增加上排空气流的穿透力，必须显著地增加空气流的速度，并因此增加收集器中的压力，这将需要显著更大功率的鼓风机。另一方面，来自其它排的通道的空气流不需要这种速度的增加，因为在燃气进入预燃室的外围部分中的格子体之前，存在燃气的良好混合和完全燃烧，并且处于通常的速度和流动涡流。

5、因此，对于从同一收集器出来的不同排的通道需要不同的压力，这是不可能提供的。由于使用标准压力的鼓风机在收集器中提供空气压力，来自上排通道的空气流的速度不足，并且预燃室的中心没有提供燃气完全燃烧所需的空气量。因此，一些燃气没有燃烧，并且它被排放到大气中，这使空气加热器的环境和经济性能恶化。

6、根据专利ru2316600的kalugin无轴式空气加热器，2008-原型通过技术本质和特征的组合而最接近所提出的发明。已知的空气加热器包括：具有耐火衬里的壳体、格子体、拱顶、位于格子体上方的热鼓风出口，热鼓风出口与格子体的中心线相距不小于其流动截面的一个直径；与拱顶同轴地位于拱顶顶部的预燃室，预燃室具有带耐火衬里的壳体，耐火衬里独立于拱顶耐火衬里，由拱顶壳体单独支撑；燃气和空气收集器，在燃气和空气收集器之间具有分隔板，分隔板位于拱顶和预燃室耐火衬里的侧壁之间，一个在另一个之上，并且具有在预燃室耐火衬里的竖直侧壁中形成的入口支管和出口通道。在这种情况下，下部收集器的出口通道位于其上部，并从水平面以15-30°的角度向上定向，上部收集器的出口通道位于其下部，并从水平面以15-30°的角度向下定向，其中，上述通道的中心线在水平面上的投影与穿过通道出口部分的中心的预燃室半径在水平面上的投影形成15-45°的角度。

7、鼓风炉空气加热器涉及在修理之间具有长使用寿命(15-20年)的设备，因此，操作可靠性和长操作周期是对这些空气加热器的主要要求之一。在已知的空气加热器中，一个位于另一个上方的燃气和空气收集器被薄的分隔板分开。收集器中的燃气和空气可以根据工艺条件(燃气或空气的加热)而具有不同的温度。这种差异通常是相当大的，因此，会发生收集器元件的温度变形，结果，可能损坏其间的分隔板。在这种情况下，燃气和空气发生混合，形成易燃的混合物，其可能燃烧或爆炸。

技术实现思路

1、本发明的目的是提高无轴式空气加热器的安全性和操作可靠性。

2、由于无轴式空气加热器的稳定性和耐用性的提高，所以技术效果是提高了操作安全性和可靠性。

3、另外的技术效果是空气加热器的高效率同时其尺寸减小。

4、该问题通过要求保护一种无轴式空气加热器来解决，该无轴式空气加热器包括燃烧器，该燃烧器具有：环形燃气收集器和预燃室，该预燃室的空腔表示用于燃气和空气流的混合、点燃和初始燃烧的室；用于燃烧来自预燃室的燃气混合物的燃烧室，该燃烧室在其上部具有拱顶状形状并且位于预燃室下方；用于使产生的燃烧产物通过的格子体室；预燃室、燃烧室和格子体室相互连通并同轴定位，预燃室和燃烧室设有各自的衬壳，其中预燃室壳基部的直径大于拱顶状燃烧室壳体喉部的直径，燃气收集器代表在形成内外环形壁的预燃室耐火衬里中实施的环形通道；混合室与环形空气收集器连通，进入混合室的出口燃气和空气开口形成在内环形壁中，所述燃气和出口开口通过燃气和空气收集器与来自外部的相应的燃气和空气支管连通，其中，空气收集器位于燃气收集器下方的预燃室的下部中，并且表示由金属环形梁和基板之间的空腔形成的环形室，基板安装在预燃室的基部处并且彼此连接并且连接到预燃室和燃烧室壳体，其中金属环形梁形成预燃室支撑件，并且基板设置有用于空气收集器的空气出口的开口，空气收集器的空气出口通过空气供应通道与进入混合室的出口空气开口连通，出口空气开口位于预燃室的出口燃气开口下方的内环形壁中，并且空气供应通道位于预燃室耐火衬里的下部中。

5、金属环形梁优选由低合金钢制成，并且在其截面中可具有直角三角形的形状，其一侧用作预燃室壳体的延伸部，另一侧由拱顶状燃烧室壳体形成，并且基部由预燃室支撑件表示。

6、在燃烧器系统中，用于供应到混合室中的出口燃气开口位于朝向预燃室混合室的内环形壁中的若干个高度处，其中所述开口的中心线具有向下至水平面的从15°至45°的倾斜角。

7、用于供应到混合室中的出口空气开口也位于内部环形预燃室壁中，但是在其下部，其中所述开口的中心线具有相对于竖直平面从0°到45°的倾斜角。

8、由于形成了提供燃气和空气混合物的完全燃烧的涡流，预燃室耐火衬里的环形内壁中的燃气和空气开口的所述形状提供了空气加热器的高效率。

9、空气收集器与空气出口连通，以便通过空气开口供给到混合腔中，该空气开口形成在基板中，并与在预燃室耐火衬里的下部中实施的空气供给通道连通。

10、要求保护的设计的特征在于空气收集器，其是预燃室的基部并且位于燃烧器系统的外部，其中空气收集器代表由金属环形梁和基板之间的空腔形成的环形室，金属环形梁和基板彼此连接并且连接到预燃室和燃烧室壳体。空气加热器的空气收集器的操作提供了空气流向上的定向运动，以与供应到燃气和空气混合室的气流相互作用。空气收集器的设计特征被实施为位于预燃室支承件中的环形室，并且其与燃烧器和燃气混合物燃烧室相互对准，结合其它特征，使得能够提供燃气和空气在混合室的中心部分混合的可能性，排除与燃气收集器和空气收集器之间的分隔板烧坏相关的负面后果，如在所要求保护的设计中，燃气收集器和空气收集器通过耐火衬里的厚重层彼此分开，这消除了燃气和空气混合物的燃烧和/或爆炸的危险，从而提高了无轴式空气加热器的操作可靠性并提供了无轴式空气加热器的高效率。

11、通过对本发明的设计进行比较，可得出一个结论，即其特征在于从原型和现有技术中未知的新的区别特征，从而提供了新的技术效果，即由于空气收集器在工作过程中对温度暴露的阻力增加而提高了工作可靠性，并因此提高了无轴式空气加热器的耐用性。