一種用于煙葉烘烤設(shè)備的高效熱風(fēng)爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及傳熱學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于煙葉烘烤設(shè)備的高效熱風(fēng)爐。
【背景技術(shù)】
[0002]煙葉烘烤是一項(xiàng)能耗很大的干燥作業(yè)，煙葉烘烤的成本很大一部分來源于能耗，熱風(fēng)爐是煙葉烘烤設(shè)備的重要組成部分，在煙葉烘烤設(shè)備中扮演的是熱能轉(zhuǎn)換的重要作用，熱風(fēng)爐換熱性能的好壞直接影響到煙葉烘烤設(shè)備的能耗和烤煙成本，尋求高效率低耗能的煙葉烘烤設(shè)備一直是煙葉烘烤設(shè)備發(fā)展的方向和目標(biāo)。
[0003]近年來，國(guó)內(nèi)煙葉烘烤領(lǐng)域在應(yīng)用燃煤型火管式熱風(fēng)爐基礎(chǔ)上，陸續(xù)出現(xiàn)了燃油、燃?xì)?、熱栗、生物質(zhì)、太陽能等供熱設(shè)備。但是，這些設(shè)備也都明顯存在有其自身的不足，不是設(shè)備一次性投入太大，就是燃料價(jià)格較貴，設(shè)備運(yùn)行成本高，導(dǎo)致烤煙成本居高不下，在經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性方面不適合現(xiàn)階段我國(guó)的國(guó)情。新能源在煙葉烘烤領(lǐng)域的開發(fā)利用是一種發(fā)展趨勢(shì)和方向，目前還處于探索發(fā)展階段，很多因素還不能完善，與實(shí)際應(yīng)用尚存在一定距離，大規(guī)模應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)上還不盡合理。由于我國(guó)煤炭資源豐富，價(jià)格低廉，目前國(guó)內(nèi)煙葉密集烤房的供熱設(shè)備仍然是以燃煤型的火管式熱風(fēng)爐為主的局面，而且在近期以燃煤為熱源的自控或半自控密集烤房仍將是我國(guó)煙葉烘烤設(shè)備的發(fā)展方向。
[0004]但是，目前煙葉密集烤房中普及應(yīng)用的燃煤型火管式熱風(fēng)爐存在的問題是熱能利用效率普遍較低，烤煙能耗居高不下。究其原因:一是氣一氣換熱方式的換熱系數(shù)本來就較低，加之火管式熱風(fēng)爐又受到金屬導(dǎo)熱性質(zhì)的限制，熱阻大，熱轉(zhuǎn)換效率低。二是爐膛容量與三段式烤煙工藝不匹配，在小火期和中火期爐膛內(nèi)燃料燃燒不充分，燃燒效率低，以及揮發(fā)份、可燃物向外排放和燃料細(xì)微顆粒從爐篦間隙下漏造成浪費(fèi)。三是火管式熱交換器受結(jié)構(gòu)體積的限制，散熱面積小，散熱能力受限，煙氣排放溫度高。四是火管式熱交換器的換熱管設(shè)置方式極易堵灰，使換熱管的熱阻增大，造成換熱能力不同程度的下降，堵灰嚴(yán)重時(shí)甚至使部分換熱管失效。由于多種因素的制約影響到熱風(fēng)爐的熱交換性能，造成熱能利用效率普遍較低，烤煙能耗居高不下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種用于煙葉烘烤設(shè)備的高效熱風(fēng)爐，包括:導(dǎo)熱管(I)，翅片管(2)，爐壁(3)，爐頂(4)和鋼質(zhì)翅片(5);本實(shí)用新型采用單相導(dǎo)熱機(jī)制，大大提高了導(dǎo)熱器件的傳熱能力和對(duì)爐膛溫度的承載能力，突破爐膛溫度對(duì)相變傳熱的多種極限限制，解決了普通相變傳熱機(jī)制無法勝任的大密度傳熱工況，并通過燃料燃燒和散熱一體化設(shè)計(jì)，利用具有較高熱交換能力的鋁合金開縫翅片充分?jǐn)U展換熱面積，使熱風(fēng)爐形成一個(gè)具有強(qiáng)大熱交換能力的換熱結(jié)構(gòu)，可以在不改變?cè)锌痉靠蚣芙Y(jié)構(gòu)和原有配套設(shè)施的情況下，大幅提高煙葉烘烤設(shè)備的熱能利用效率，實(shí)現(xiàn)烤煙生產(chǎn)節(jié)能降耗的目的。
[0006]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:包括:導(dǎo)熱管(I)，翅片管(2)，爐壁(3)，爐頂(4)和鋼質(zhì)翅片(5);所述導(dǎo)熱管(I)為一組非相變循環(huán)回路導(dǎo)熱管，導(dǎo)熱管(I)在熱風(fēng)爐上圍繞爐壁(3)的周長(zhǎng)依次排列分布，沿爐壁(3)的高度方向垂直設(shè)置，導(dǎo)熱管(I)兩端的弧形彎曲段在爐壁(3)上穿越固定，導(dǎo)熱管(I)的兩條軸線以爐壁(3)為隔板分布在爐壁(3)的內(nèi)、外兩側(cè)，爐壁(3)外側(cè)的管段上設(shè)置有翅片管(2)，爐壁(3)內(nèi)側(cè)的管段為滑璧光管。
[0007]所述翅片管(2)為鋁合金翅片管，鋁合金管上設(shè)置有直肋翅片，翅片平面上設(shè)置有多區(qū)域間斷型開縫結(jié)構(gòu)，翅片管(2)通過脹管固定在導(dǎo)熱管(I) 一側(cè)的管段上。
[0008]所述爐頂(4)板面上分布設(shè)置有鋼質(zhì)翅片(5)。
[0009]所述熱風(fēng)爐為立式的圓柱形結(jié)構(gòu)，熱風(fēng)爐上還設(shè)置有添煤口(6)和出渣口(7)，燃燒室與儲(chǔ)渣室之間設(shè)置有爐篦(8)，爐頂(4)上設(shè)置有與煙囪連接的排煙出口(9)，在出渣口
(6)的一側(cè)設(shè)置有鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)管(10)。
[0010]本實(shí)用新型除了翅片管(2)采用鋁合金材質(zhì)外，其他配件均采用NS鋼材質(zhì)；導(dǎo)熱管
(I)經(jīng)過清洗、鈍化處理后制作成形，并在管腔內(nèi)灌注合適的工作介質(zhì)。
[0011]本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于:本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)目的是通過大幅度提高熱風(fēng)爐的熱能轉(zhuǎn)換效率，解決現(xiàn)有烤煙設(shè)備熱能利用效率普遍較低的技術(shù)問題。在通常熱能利用過程當(dāng)中，能量的利用通常是通過能量的傳輸來實(shí)現(xiàn)的，所以能量的利用過程也是一個(gè)能量的傳遞過程，能量傳遞的實(shí)質(zhì)實(shí)際上就是能量利用的實(shí)質(zhì)；熱風(fēng)爐在烤煙設(shè)備中扮演的是熱能轉(zhuǎn)換的重要角色，能否將爐膛內(nèi)燃料燃燒的發(fā)熱量及時(shí)有效的轉(zhuǎn)換到烤房當(dāng)中，對(duì)烤煙能耗和烤煙成本有著直接和關(guān)鍵性的作用。一款高效的熱風(fēng)爐不但要實(shí)現(xiàn)能量的高效傳輸，還必須有一個(gè)合理的換熱結(jié)構(gòu)和足夠的熱交換面積，具備高效的換熱能力，才能實(shí)現(xiàn)熱能的高效利用。本實(shí)用新型針對(duì)目前國(guó)內(nèi)烤煙設(shè)備中大量普及應(yīng)用的燃煤型火管式熱風(fēng)爐存在熱能利用效率普遍較低的問題，結(jié)合現(xiàn)有烤煙炕房的框架結(jié)構(gòu)和烤煙工藝，以獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和效能優(yōu)化的熱交換方式，大幅提高熱風(fēng)爐的熱能轉(zhuǎn)換效率來提高熱能利用效率，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)目的。
[0012]單相導(dǎo)熱機(jī)制在熱風(fēng)爐上的應(yīng)用，大大提高了導(dǎo)熱器件的傳熱能力和對(duì)爐膛溫度的承載能力，突破了爐膛溫度對(duì)相變傳熱的多種極限限制，解決了普通相變傳熱無法勝任的傳熱工況，在高熱流密度工況下，為實(shí)現(xiàn)熱能的快速轉(zhuǎn)換和有效利用建立了快速導(dǎo)熱通道。
[0013]熱風(fēng)爐獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為擴(kuò)展散熱面積提供了條件，能夠充分的擴(kuò)展散熱面積，使熱風(fēng)爐形成了一個(gè)具有強(qiáng)大熱交換能力的散熱結(jié)構(gòu)，熱風(fēng)爐的整個(gè)換熱過程得到強(qiáng)化，具備了足夠的換熱能力，從而從根本上解決了氣一氣換熱系數(shù)低的問題，爐膛外部的換熱條件為導(dǎo)熱元件的高效運(yùn)行和散熱結(jié)構(gòu)的可靠穩(wěn)定性提供了保障。
[0014]熱風(fēng)爐的換熱結(jié)構(gòu)采用直肋翅片設(shè)置使熱風(fēng)爐的熱風(fēng)流程阻力明顯減小，翅片平面上多區(qū)域間斷型開縫結(jié)構(gòu)使散熱翅片平面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，流經(jīng)翅片表面流體的邊界層形成分層發(fā)展態(tài)勢(shì)，有效減薄邊界層厚度，加強(qiáng)氣流擾動(dòng)，換熱系數(shù)得到提高，對(duì)強(qiáng)化傳熱效果產(chǎn)生了顯著影響，使熱風(fēng)爐的換熱效率得到大幅提升。
[0015]鋁材質(zhì)換熱材料的選用在熱風(fēng)爐中發(fā)揮了重要作用，性價(jià)比優(yōu)良的鋁材質(zhì)具有較高的熱交換能力，其高導(dǎo)熱能力和低比熱容的特性決定了其高效的散熱效果，對(duì)提高熱風(fēng)爐的換熱性能有很大幫助。
[0016]燃料燃燒和散熱結(jié)構(gòu)的一體化，使熱風(fēng)爐形成了一個(gè)緊湊的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，熱風(fēng)爐的金屬耗材明顯減少、體積減小、重量大幅減輕。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于熱風(fēng)爐換熱性質(zhì)的改變，熱交換過程增強(qiáng)和熱轉(zhuǎn)換效率的提升，在三段式烘烤工藝的任何期段，爐膛內(nèi)燃料的添加量和添加次數(shù)都相應(yīng)減