[发明专利]一种多级燃烧辐射管加热装置

说明书

技术领域

本发明属于燃气辐射管加热技术领域，涉及一种适用于保护气氛下进行热处理的燃气辐射管加热方法及装置，目的在于提供一种采用气体分区燃烧原理来有效减少NOx排放和提升壁面温度均匀性的新的多级燃烧辐射管加热装置。

背景技术

燃气辐射管是金属热处理加热中比较常用的加热方式，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，由于燃烧剧烈放热，火焰温度较高，使含氮气体在有氧条件下形成会产生污染的NOx，主要形成形式有热力型、快速型以及燃料型等。

针对工业常用燃气来说，通常不含氮，因而燃气辐射管由于燃烧温度较高，其NOx主要形式为热力型以及部分快速型。热力型NOx在T>1500℃时反应速率呈指数增加，快速型NOx则只在碳氢化合物燃料燃烧而燃料过量、燃烧温度较低时才需要重点考虑。因此降低燃气辐射管NOx排放的关键是减少热力型NOx生成。

实现低NOx燃烧主要技术措施包括高温空气燃烧、烟气再循环、空气分级燃烧、燃料再燃技术等。其中分级燃烧通过控制燃烧区空气过剩系数偏离化学计量比，实现多级燃烧；燃料再燃技术利用NOx还原反应原理实现燃料分级燃烧，这两种方法是目前应用最为普遍。

目前用于燃气辐射管的低NOx研究主要是设计带有分级燃烧特征的燃烧器，这种燃烧方式使高温区较为集中的分布在辐射管的一端，辐射管壁面温度均匀性差，并且只有在精心控制燃烧空气量的配合下，才能在一定程度上降低NOx产生和提高温度分布均匀性。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种目的是通过采用分区燃烧技术，在主燃烧器一端供入偏离化学当量比的一次助燃气体和燃气，形成第一区燃烧，而在辐射管的另一端或多端布置次级助燃气体或次级燃气装置，供入次级助燃气体次级燃气，形成多区燃烧，达到降低火焰中心温度或形成还原气氛，减少NOx生成同时提升壁面均匀性的多级燃烧辐射管加热装置。

本发明技术方案是一种多级燃烧辐射管加热装置，该装置包括辐射管管体、主燃烧器和至少一个分级装置， 

所述辐射管管体为U型、W型或双P型辐射管形式；

所述主燃烧器包含燃气入口和助燃气体入口，所述主燃烧器安装在辐射管管体的烧嘴端，将燃气和助燃气体以偏离化学当量比通入主燃烧器内经点燃后进行一级燃烧，即第一级燃烧区，

至少一个所述分级装置用于向辐射管管体内燃气或助燃气体，所述分级装置安装于辐射管管体内气体从弯管流向直管的连接处，并且保证所供入的气体或燃气与管内气体流动方向一致，形成多区燃烧。

进一步地，所述主燃烧器3包含燃气4入口和助燃气体5入口，且由助燃气体入口和燃气入口供入的气体偏离化学当量比。具体为，供入全部燃气4和50%~90%的助燃气体5时，在一次燃烧区为富燃料燃烧；当供入50%~90%的燃气4和全部助燃气体5时，在一次燃烧区为贫燃料燃烧；

进一步地，所述次级助燃气体或次级燃气分级装置7根据辐射管形状不同可以设置于辐射管的多个位置，将剩余10%~50%的次级助燃气体或次级燃气引至辐射管内，形成多区燃烧；

进一步地，所述双P型辐射管的燃气分级装置如图1，燃气分级装置安装于双P型辐射管尾部气体从弯管流向直管的连接处，次级助燃气体喷向双P型辐射管内气体流动方向。

进一步地，所述W型辐射管的燃气分级装置如图2，燃气分级装置、燃气分级装置和燃气分级装置安装于W型辐射管内气体从弯管流向直管的连接处，次级助燃气体、次级助燃气体和次级助燃气喷向W型辐射管内气体流动方向。

进一步地，所述U型辐射管的燃气分级装置如图3，燃气分级装置安装于U型辐射管内气体从弯管流向直管的连接处，次级助燃气体喷向U型辐射管内气体流动方向。