复合式蓄热体的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及复合式蓄热体，包括蓄热体本体，所述蓄热体本体的横截面为双层结构，内层为钢合金，外层为高氧化铝。本实用新型为产业用燃烧设备上使用的蓄热式燃烧器中的蓄热体。其与现有的蓄热体相比，可以增加蓄热放热速度和蓄热容量、缩短蓄热时间、减少蓄热体充填量和减少蓄热部的整体体积、减少损坏率、大幅度降低初期费用和更换费用。
【专利说明】复合式蓄热体
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及到一种产业用燃烧设备上使用的蓄热式燃烧器中的蓄热体。
【背景技术】
[0002]蓄热式燃烧器是高效回收燃烧尾气中的显热，并预热燃烧用空气。现有的蓄热式燃烧器通常是内部盛装有蓄热体，其中蓄热体大多采用高氧化铝(Al2O3)为主要成分的陶瓷材料。但是高氧化铝与铁系的铜合金相比，高氧化铝的热容量小、热传导率低，所以作为蓄热体的性能相对来说较低，因此，作为蓄热燃烧器的蓄热体，如果使用陶瓷球(球状蓄热体)或蜂窝体(格子状蓄热体)，为了确保蓄热量，蓄热部的容量就要设计得大一些。蓄热部的容量设计得大了，燃烧器本体也要设计得大些。还有，陶瓷制的蓄热体成本高，使得价格高，还是消耗品，会提高运行成本费用。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种能提高蓄热性能和耐久性能，并且体积小的复合式蓄热体。
[0004]为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是:复合式蓄热体，包括蓄热体本体，所述蓄热体本体的横截面为双层结构，内层为钢合金，外层为高氧化铝。
[0005]所述蓄热体本体为球状。所述蓄热体本体的外层厚度大于1mm，外层厚度为球体半径的5%?30%之间。
[0006]所述蓄热体本体为格子状。所述蓄热体本体的外层厚度大于1mm，外层的厚度不高于内层厚度的150%。
[0007]本实用新型的有益效果是:
[0008]增加蓄热放热速度和蓄热容量:将该复合蓄热体比为A:球状结构(外壳是高氧化铝，中心部是WC-Co钢合金)，将现有的蓄热体比作B:陶瓷(高氧化铝占99.5% )进行热性能比较。首先，测量在一定时间内蓄热放热的热容量，陶瓷厚度是标准半径的10%的时候，A的蓄热放热速度是B的2.3倍，一定时间后测量的A的含热量是B的1.5到1.8倍。这种变化，因球体标准半径大小和外层陶瓷厚度而变化，在球体的标准半径为Φ10?Φ30时，在陶瓷厚度为4、3和12的情况下，进行数据比较，依然得出上述结论。在该复合蓄热体为格子状结构时，在钢合金骨架上调整陶瓷的厚度，与现有的蓄热体也进行了热性能比较，和球状结构的结论相同，同样提高了蓄热放热速度和增加了含热量。
[0009]缩短蓄热时间:采用本复合蓄热体的蓄热式烧嘴系统时，会很快达到规定的温度，缩短蓄热式烧嘴的燃烧转换时间。即，一个周期从现有的60-240秒/周期，缩短一半，即30-120秒/周期。转换时间变短的话，炉内的火焰温度会更向均一方向分布，如果用在钢材加热炉的蓄热式烧嘴上的话，可以提高钢材的加热均一性。
[0010]减少蓄热体充填量和减少蓄热部的整体体积:采用本复合蓄热体的蓄热式烧嘴系统时，因蓄热体的单位体积的含热量增加，受热时的温度上升和放热时的温度下降幅度小，与放热流体(燃烧烟气)、受热流体(燃烧用空气)之间的平均温度差大，可以增加蓄热体和流体间的热贯流量。因此，可以减少蓄热体整体的充填量，减小蓄热体盛装部的体积。通过热定常计算可以计算出充填体积，可以减少35-45%。
[0011]减少损坏率:采用本复合蓄热体的蓄热式烧嘴系统时，和现有的陶瓷球相比，球体的更换频度少。现有陶瓷球体会因制造时的烧成不足而破裂，也会受蓄热式烧嘴的使用条件左右。每1-2年就要把蓄热体取出，其中20-50%要换成新的陶瓷球。本复合蓄热体，只有蓄热体的外壳是陶瓷的，不会发生制造时的烧成不足。还有因中心部是钢合金又保持了球体的刚性，不仅耐热，还抗冲击，所以大幅度地降低了损坏率。发明人做了一个月的加速试验，结论是和Φ19ι?πι的全陶瓷比，C>19mm的复合式蓄热体的损坏率在10%以下。
[0012]初期费用和更换费用的比较:采用本复合蓄热体的蓄热式烧嘴系统时，因蓄热体的充填量大幅降低(35-45%)和蓄热体的损坏率在10%以下，可以大幅度降低初期费用和更换费用。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型为球状时的结构示意图；
[0014]图2是本实用新型为格子状时的结构示意图；
[0015]图3是现有蓄热体为球状时的温度分布比较图；
[0016]图4是本实用新型为球状时的温度分布比较图；
[0017]图5是现有蓄热体和本实用新型均为球状时，两者的升温比较图；
[0018]图6是现有蓄热体和本实用新型均为球状时，两者的蓄热量比较图；
[0019]图中:1、蓄热体本体，2、钢合金，3、高氧化铝。
【具体实施方式】
[0020]下面通过具体实施例对本实用新型所述的复合式蓄热体作进一步的详细描述。
[0021]复合式蓄热体，包括蓄热体本体I,所述蓄热体本体I的横截面为双层结构，内层为钢合金2，外层为高氧化铝3 (陶瓷)。如图1所示，所述蓄热体本体I为球状。所述蓄热体本体I的外层厚度大于1mm，外层厚度为球体半径的5%?30%之间。如图2所示，所述蓄热体本体I为格子状。所述蓄热体本体I的外层厚度大于1mm，外层的厚度不高于内层厚度的150%。
[0022]蓄热体为球状时:
[0023]蓄热烧嘴采用球体状的复合蓄热体时，复合蓄热体的直径适当范围在13_25mm，在直径为9_的钢合金上涂装2_厚的的高氧化铝，和现有技术的高氧化铝含量为99.5%的蓄热体相比，明显处于优势。
[0024]图3和图4是从常温到1300度的温度氛围条件下的加热图形。
[0025]现有技术的蓄热体的热传导率低，中心部升温速度慢，球体表面和内部的温度差108秒后将近450度。而复合式蓄热体在相同时间，基本温度均一。因此,通过加热减小内部的温度差，减轻残留热应力，即改善耐热耐撞击性。图5，是比较直径19_的球状蓄热体的平均温度的上升。
[0026]从常温到1300度的氛围下加热，比较达到1000度时的时间，现有技术的蓄热体需要90秒，复合式蓄热体是47秒，大约是现有技术的蓄热体上升温度的2倍。这是因为复合式蓄热体的内部物质的热传导率高，迅速传导到内部。所以，复合式蓄热体的加热放热速度比现有技术的蓄热体大，热吸收能力和热放出能力强，滞留在蓄热式烧嘴的蓄热不时间短。
[0027]图6，是和图5 —样的条件下升温比较的球体蓄热量。
[0028]现比较达到1000度时的蓄热量，现有技术的蓄热体在90秒后1000度时的蓄热量是12kcal，复合式蓄热体在47秒后1000度时的蓄热量是18kcal，大约是陶瓷体的1.5倍。
[0029]蓄热体为格子状结构时:
[0030]现有的格子状蓄热体(例，陶瓷蜂窝体)，蓄热体的厚度是Imm左右，本发明的钢合金的骨架厚2mm，在其外部涂层陶瓷，陶瓷厚度单面1mm，双面2mm，是现有蓄热体的4倍，在同一断面相同的情况下，断面增加22-33%。但是因蓄热能量增加20-40%，通过增大蓄热体的格子尺寸，设计等同的空塔速度，就不会增加通过流体的压力损失，可以实现从通过流体吸热和放热。格子状结构时，内部的钢合金骨架厚度l_2mm，外部的陶瓷厚度双面合计是内部钢合金厚度的1.5倍以下，更能提高蓄热体的蓄热性能(每个断面的热传递速度提高30%以上，蓄热容量60%以上。)
[0031]上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本实用新型；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.复合式蓄热体，包括蓄热体本体，其特征在于:所述蓄热体本体的横截面为双层结构，内层为钢合金，外层为高氧化铝。
2.根据权利要求1所述的复合式蓄热体，其特征在于:所述蓄热体本体为球状。
3.根据权利要求2所述的复合式蓄热体，其特征在于:所述蓄热体本体的外层厚度大于Imm,外层厚度为球体半径的5%?30%之间。
4.根据权利要求1所述的复合式蓄热体，其特征在于:所述蓄热体本体为格子状。
5.根据权利要求4所述的复合式蓄热体，其特征在于:所述蓄热体本体的外层厚度大于Imm,外层的厚度不高于内层厚度的150%。
【文档编号】F23D14/66GK203810418SQ201320704406
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】刘芳 申请人:苏州斯马特环保科技有限公司