[发明专利]加热工业炉的方法以及辐射加热装置

说明书

技术领域

本发明涉及加热工业炉的辐射加热装置，其中通过至少两根辐射加热管将辐射热供应到炉膛中。

此外，本发明涉及工业炉的加热系统，所述系统包括多个上述类型的辐射加热装置。例如，此加热系统使用在炉膛较长并需要在整个炉子长度上基本均匀加热的工业炉中。特别是，此加热系统可以用于材料持续地从炉子输入口移动到离开该炉子输入口有一定距离的炉子输出口的炉子中。

最后，本发明还涉及用于间接加热工业炉的方法。

背景技术

采用辐射热间接加热炉子内膛的工业炉加热系统是为人熟知的。为此，往往使用辐射加热管，该辐射加热管通常构造成一侧为开放的管或U形管，并且燃料使用燃烧器在其中空内腔中与助燃空气燃烧。所述炉膛可以由一组多个这样的辐射加热管或U形管均匀加热。

在另一情况下，也使用所谓的换热燃烧器(recuperator burner)，其中废气中的热量用来预热助燃空气。为此，将燃烧器和换热器附装到辐射加热管上。一部分废气流回到辐射加热管中，用来预热新鲜空气。在换热器中产生热交换。例如，已知有德国LBE加热技术有限公司(LBE Feuerungstechnik GmbH)生产的、商标为的换热燃烧器。此种加热器用于直接和间接(利用辐射加热管)加热的工业炉。通过使用换热燃烧器，根据燃烧器模式和操作方式可以实现节省大量的能源。

为了完整起见，引用了披露了换热燃烧器的DE299 23 473 U1和DE41 13412 C2，以及披露了加热工业炉的装置的DE29 20 902 A1。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种可用来加热工业炉的辐射加热装置。根据本发明的这一辐射加热装置可包括第一燃烧器单元，其包括第一空气供应器和第一细长形辐射加热管。所述第一燃烧器设计成燃烧燃料。所述第一空气供应器向第一燃烧器供应新鲜空气，从而通过在所述燃烧器内燃烧产生热废气。所述第一细长形的辐射加热管包括与所述第一燃烧器连接的后端以及与所述后端隔开的前端。由所述第一燃烧器产生的所述热废气从所述后端流到所述第一辐射加热管的前端，并且将热能沿着往炉膛的路线供应。第二燃烧器单元的构造与第一燃烧器单元类似。第一连接元件将所述第一辐射加热管的所述后端与所述第二燃烧器单元的第二辐射加热管的所述前端连接，从而在所述第二辐射加热管中流动的所述废气中的至少一部分被导入所述第一燃烧器并利用所述第一燃烧器进行再次燃烧。第二连接元件将所述第二燃烧器单元的第二辐射加热管的所述后端与所述第一辐射加热管的所述前端连接，从而在所述第一辐射加热管中被加热的所述空气混合物中的至少一部分被导入所述第二燃烧器并利用所述第二燃烧器进行再次燃烧。

本发明的基本设想在于将至少两根辐射加热管联接起来，其中燃烧器附装于各管，并且将一根辐射加热管的废气(该废气仍具有一定量的残余热能)混合到相邻的辐射加热管的燃烧器中，从而显著地降低NOx的含量。因此，第一次，辐射加热管可以伸展到整个炉子的截面，并且以预热空气进行操作。因此，也可以在非常大的炉子宽度上实现加热。因而，辐射加热管可以从炉子的一个侧壁延伸到炉子相对的侧壁。结果，在这种情况下，辐射加热管的支承和/或支撑的设计也很简单。

特别地，采用根据本发明的第一方面，可以成对地操作辐射加热管，并且来自第一辐射加热管的废气被混入用于在第二辐射加热管的燃烧器内燃烧的新鲜空气中。而且，在此的一实施例中，也可以于第一燃烧器内燃烧之前预热新鲜空气，其中以来自第二辐射加热管的废气进行热交换。这样借助根据本发明加热装置的稳定高效的运行，尤其能使低NOx排放得以实现。

发明的辐射加热装置的另一实施例具有用作连接元件的喷嘴，所述喷嘴在一辐射加热管的前端抽吸来自其所附装的所述辐射加热管的所述废气。作为这一喷嘴构造和与之相关联的抽吸效应的结果，可以实现将至少一部分废气从第一或第二辐射加热管供应到另一根辐射加热管中，然后在该根辐射加热管中，其与被加热的新鲜空气(该新鲜空气被换热器加热或在第二或第一辐射加热管中被加热)一起流经第二或第一辐射加热管并再次散发热量。

发明的辐射加热装置的另一实施例中，喷嘴构造成可移动。因此，可以实现对从其所附装的所述辐射加热管抽吸的所述废气量的调节。可通过可移动的蝶形阀、可移动的滑阀等来达成该可调节性。

根据本发明的辐射加热装置的另一实施例中，第一和第二连接元件包括长度调节件。因此以简单的方式对辐射加热管之间的温度差和将它们连接起来的连接元件的长度变化作出补偿，而无需破坏施加于所述辐射加热管的反作用力。长度调节件可以构造成，例如，风箱状的、可变长度管件的形式。