[发明专利]一种气体双循环辐射管加热装置

说明书

 

技术领域

本发明属于燃气辐射管加热技术领域，特别是一种适用于保护气氛下进行热处理的气体双循环辐射管加热装置，能够用于各种对产品加热质量要求高的工业炉。

背景技术

金属热处理可以使被加热金属具有良好的性能，其加热过程大多需要在可控气氛下进行，目前最常见的热处理加热方式是电加热和燃气加热，燃气辐射管能够满足热处理加热的要求，与电加热相比，燃气辐射管加热具有一次能源热利用率高、单位表面积热功率大、运行费用低等优点。

对于燃气辐射管加热装置来说，在火焰区，烟气温度较高，相应会形成辐射管壁面的高温区，而火焰区之后，烟气温度降低，相应形成辐射管壁面温度的低温区，因此存在沿管长方向温度不均匀及局部高温的问题；而管体材质、表面温度分布、使用环境等，管体内表面与燃烧火焰及高温烟气直接接触，容易被局部灼烧，同时会出现氧化、渗碳、渗氮的情况，由表面温度分布不均匀引起的热应力会使管体变形，这些也严重影响着辐射管的使用寿命；含氮气体在高温有氧条件下会形成NOx，其生成机理主要有三种：热力型、瞬时反应型和燃料型，排放至大气中就会污染环境甚至危害人体。因此，如何提高辐射管壁面温度均匀性、延长辐射管使用寿命和降低NOx排放是关键要解决的问题。

NOx的生成量和排放量与燃烧温度、过量空气系数等条件有关，针对NOx的生成机理，低NOx燃烧技术主要包括降低火焰温度，高温空气燃烧，烟气再循环，空气分级燃烧，再燃法等；根据烟气是否再循环，燃气辐射管可分为非循环型（U型）和循环型（P型、双P型），由于烟气再循环能够降低燃烧火焰中心区的温度、提高热效率和改善温度均匀性，循环型辐射管的研究越来越受到重视。

发明内容

本发明的目的是通过采取低氧燃烧技术，在空气中混入部分烟气，降低助燃气体中含氧量，提高空气预热温度，达到降低火焰中心温度，减少NOx排放的目的，以及通过采取烟气回流技术，降低辐射管燃烧火焰峰值，从而增强辐射管在长度方向温度温度分布的均匀性，提高辐射管的热效率。

本发明所提出的一种气体双循环辐射管加热装置，一种气体双循环辐射管加热装置，其特征在于，该装置包括置于炉内的内环气体循环管道部分和炉外的外环气体循环管道部分，

所述内环气体循环管道部分包括第一直管、第一弯管、第二直管、第二弯管、第三直管、第三弯管、第四直管和烟气回流管；

所述外环气体循环管道部分包括烧嘴、空烟转接装置，混合气输送管；所述空烟转接装置包括空气入口和烟气出口，所述烧嘴包括喷口、燃烧室和燃气入口；

其中，所述第一直管、第二直管、第三直管和第四直管为直管，且互相平行；所述第一弯管、第二弯管、第三弯管和烟气回流管为弧形；所述的第一直管和第二直管通过第一弯管首尾相连，第二直管和第三直管通过第二弯管首尾相连，第三直管和第四直管通过第三弯管首尾相连，所述第一直管与第二直管、第二直管与第三直管、第三直管与第四直管之间分别设置管间支撑组件，所述第一弯管与第三弯管分别与端部支撑组件固结，再与连杆铰接；所述第四直管和第一直管通过烟气回流管首尾相连，所述的空烟转接装置通过法兰与所述第四直管尾段连接，所述烧嘴通过法兰与所述第一直管的首段连接，所述喷口设置于所述烧嘴一端，所述喷口沿管道深入到所述第一直管与所述烟气回流管的连接处，所述混合气输送管的一端与所述空烟转接装置的空气渐缩出口相连通，且所述空气渐缩出口与所述混合气输送管联通处预留有环形间隙，另一端与所述烧嘴相连通。

进一步，该装置还包括用于调节烧嘴喷口位置的烧嘴喷口伸缩调节装置，所述烧嘴喷口伸缩调节装置设置在炉外。

进一步，所述第一直管直径为D1，烟气回流管直径为D2，其中，D2/D1=0.70~1.0。

进一步，从所述喷口喷出的速度为100m/s~200 m/s的高速气体。

进一步，所述混合气输送管为渐扩管，窄口一端与所述空气出口端连接，宽口一端与所述烧嘴连接。

本发明具有以下优点：

1、本发明为气体双循环辐射管加热装置，在辐射管一端布置烧嘴，另一端布置空烟转接装置；

2、烧嘴喷口高速喷出气体约（100m/s~200 m/s），从而在喷口处形成负压区，烟气沿管道流动至辐射管第四直管段，分为两路：