[发明专利]电极火焰监测W型辐射管烧嘴及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧装置技术领域，尤其涉及一种与W型辐射管配套使用的辐射管烧嘴及其使用方法。

背景技术

目前，在大型连续带钢热处理炉上，W型辐射管以其有效加热面积大、燃料利用率高、系统控制操作相对简单等优点，得到了很好的推广和应用。与其配套使用的W型辐射管烧嘴一股是通过燃料燃烧加热辐射管。为了满足工艺要求，辐射管烧嘴燃烧时必须保证整根辐射管表面的温度分布均匀性，具有良好的火焰稳定性，同时要严格控制燃烧产物中NOx含量。通常来讲，采用自动点火辐射管烧嘴必须保证点火及火焰监测的可靠性。点火主要通过点火变压器连接电极实现，合理的选择点火位置直接影响到烧嘴点火的可靠性。火焰监测主要有两种方式，离子火焰监测和UV监测。离子火焰监测是较为常用的一种，通过连接电极对燃烧火焰中的离子进行监测，影响离子火焰监测稳定性的因素很多，火焰刚性，燃气成分、监测位置、电离干扰等等。

W型辐射管由于管程长，燃烧空间大，传统的辐射管烧嘴很难保证整根辐射管加热的温度均匀性，辐射管沿管体方向表面的最大温差达150℃。辐射管表面经常存在局部过热区，整根辐射管表面的温度梯度较大，由于热应力的产生辐射管表面易出现裂纹，影响辐射管的使用寿命；另外现行的W型辐射管烧嘴对混合速度(即空气和燃气的混合速度)把握不精确，快速混合容易使辐射管热梯度过高而影响辐射管的使用寿命，慢速混合则易导致燃烧烟气中CO含量过高；同时国内采用的自动点火W型辐射管烧嘴，为了保证离子火焰监测稳定性，经常刻意加快混合速度，造成辐射管表面的温差加大，影响辐射管的使用寿命。因此，如何合理的确定混合速度、保证火焰监测稳定性和可靠性，降低W型辐射管表面温差成为W型辐射管烧嘴设计中亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能保证辐射管表面的温度均匀并严格控制燃烧产物中NOx含量、有效改善火焰的稳定性及点火的可靠性、提高电极火焰监测稳定性的电极火焰监测W型辐射管烧嘴及其使用方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种电极火焰监测W型辐射管烧嘴，主要包括燃烧室、配风盘、电极、电极管、空气通道、煤气管、烧嘴支架；其特征在于：燃烧室位于烧嘴端部，配风盘位于燃烧室内部中间位置，空气通道和煤气管通过配风盘与燃烧室相连通，电极在电极管中，电极管通过烧嘴支架沿配风盘水平地插入燃烧室；燃烧室分为两级助燃空气空间，烧嘴采用单根电极进行点火及火焰监测。

按上述方案，燃烧室为水平放置的圆筒状柱体，其靠近配风盘的一端为一次助燃空气空间，另一端为二次助燃空气空间；燃烧室内两级助燃空气空间的分界通过调整燃烧室尺寸或者空气流通面积来确定，火焰长度短则一次助燃空气量大，火焰长度长则二次助燃空气量大。

按上述方案，配风盘为水平放置的喇叭口状环体，环体的大头朝向燃烧室的外侧且大头边缘与燃烧室内部点焊固定，环体的喇叭口小头从燃烧室的内侧伸出并与煤气管相连通；配风盘的环体外周开设有供煤气管通过的煤气管缺口，在煤气管缺口两侧的环体外周上还均匀开设有2-5圈供空气通过的空气通孔，每圈空气通孔有4-6个。

按上述方案，空气通道为水平放置的一端封闭的内衬浇注料结构的圆筒状柱体，与圆筒状柱体垂直地设有往上的空气进口和空气进口法兰，所封闭的一端靠近空气进口；圆筒状柱体封闭端外侧还设有壳体端板，另一端则设置与辐射管配合的安装法兰；空气通道的封闭端和壳体端板上的正中心位置开设有煤气管孔，煤气管孔下侧开设有电极管孔，煤气管和电极管分别穿过壳体端板并固定在其上，煤气管和电极管置于空气通道内部并与空气通道平行。

按上述方案，煤气管端部采用三通连接，与煤气管垂直地往上的通口为煤气进口，水平通口的一端设有煤气管窥视孔、另一端连接的煤气管从壳体端板与空气通道的正中心插入，与配风盘的喇叭口小头焊接固定。

按上述方案，电极管端部设有打火柱且端部通过配风盘上的煤气管缺口伸入燃烧室，电极端部从打火柱中间穿出，电极端部的打火位置置于燃烧室内的一次助燃空气空间并靠近配风盘的喇叭口状环体内侧；电极管在空气通道外侧的端部还设置有电极管窥视孔，电极管内均匀布置有用于支撑电极的陶瓷支架。

按上述方案，烧嘴支架位于煤气管中部或靠近燃烧室部位，采用三角支架焊接结构，支架上设有电极管孔和煤气管孔，分别对电极管和煤气管进行定位。

按上述方案，配风盘的环体外周上均匀开设有3圈空气通孔，每圈空气通孔为6个。

按上述方案，配风盘为精密铸造成型，电极管为不锈钢管，打火柱为耐热钢制成。