[发明专利]一种蓄热式辐射管燃烧装置

说明书

技术领域

本发明属于高温空气加热技术领域，尤其涉及蓄热式高温空气燃烧技术领域，具体涉及一种蓄热式辐射管燃烧装置。

背景技术

蓄热式辐射管将较为先进的高温空气燃烧技术应用于燃气辐射管上，主要以煤气为燃料，在特制的密封套管内燃烧，通过受热的套管表面以热辐射的形式把热量传递给被加热物体，燃烧产物不与被加热物体接触，且通过蓄热体的设置利用套管内燃烧后烟气的显热来预热助燃空气或燃气，具有燃烧热效率高、运行稳定、设备可靠性高等特点，广泛应用于各种热处理炉和连续退火炉等。

目前，公开号为P2000-356310A[P]，专利名称为Regenerative radiant tube burner的日本专利提供了一种双端型蓄热式辐射管燃烧器，该燃烧器采用了空气分级燃烧的形式，同时设计了两类二次空气喷口的形状，通过大小不同的二次空气喷口来改变辐射管周向方向燃烧烟气与二次空气的混合状况，从而改善辐射管周向方向的温度分布。然而，辐射管周向方向燃烧烟气与二次空气混合后，在一定程度上降低了NOx排放，但是火焰直接冲刷辐射管套管管壁，影响套管管壁轴向温度分布均匀性和套管使用寿命，辐射管燃烧效率受限。

公开号为P2007-278963A[P]的日本专利提供了一种蓄热式辐射管燃烧器，通过管内的内衬管及燃烧筒装置的阻隔作用使助燃空气发生分级燃烧。但该燃烧器装置调节空气分级供风比例的灵活性较差，且一次燃烧和二次燃烧出口口径一致，火焰出口速度、燃烧稳定性方面有一定的局限性，且高温烟气通过辐射管速度过快，辐射管热效率低。

蓄热式燃气辐射管的性能主要是以套管内燃烧热效率、套管管壁温度分布均匀性以及烟气中NOx排放量来评价。近年来，由于蓄热式燃气辐射管套管内燃烧组织结构不合理，严重影响套管管壁轴向温度分布和套管使用寿命。

辐射管表面温度分布的均匀性是衡量辐射管性能的一个重要指标。它主要影响到辐射管的加热质量和辐射管的寿命等。而影响辐射管表面温度分布均匀性的主要因素是燃气与空气的混合情况。燃气与空气的混合强度越低，则混合时间变长、火焰拉长，燃气不能完全燃烧，辐射管表面温度分布均匀性降低，还会造成燃气浪费，降低辐射管的燃烧效率；若空气与燃气的混合强度过大，则混合时间缩短、火焰过短，同样会使辐射管表面温度分布不均匀性增大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种蓄热式辐射管燃烧装置，以解决现有蓄热式辐射管由于高温烟气流速过高而导致辐射管单位面积辐射功率（热效率）低，辐射管表面温度分布的不均匀，辐射管成本高等问题

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种蓄热式辐射管燃烧装置，包括：辐射管、第一法兰、第二法兰、第一蓄热烧嘴和第二蓄热烧嘴，所述第一蓄热烧嘴和第二蓄热烧嘴对称设置于所述辐射管两端，所述第一蓄热烧嘴和第二蓄热烧嘴通过所述第一法兰和第二法兰分别与辐射管连接；

其中：

所述辐射管为变径管，端部管径小于中间管径，包括两端的锥管缩颈部和中间的大圆柱部，其中，所述锥管缩颈部设置于所述辐射管的两端，所述大圆柱部设置于所述辐射管的中部，所述锥管缩颈部与水平线的夹角为15-30°。

进一步的，所述第一蓄热烧嘴和第二蓄热烧嘴结构相同，包括隔焰管套、喷管、蓄热体、喷头和隔焰罩，所述蓄热体、所述隔焰罩依次设于所述隔焰管套中，所述隔焰罩从靠近所述蓄热体的一端至靠近所述辐射管的一端呈渐缩形状，所述喷管沿隔焰管套轴向嵌设于所述蓄热体中，所述喷头套设于所述隔焰罩内并与所述喷管相连。

进一步的，所述隔焰罩上设有小孔。

进一步的，所述辐射管的端部的直径与所述辐射管的大圆柱部的直径比1:(1.08-1.28)。

进一步的，所述喷头设有旋流叶片。

进一步的，所述隔焰罩为阶梯状，与所述蓄热体连接的一端为粗径段，背离蓄热体的一端为细径段，中间为中径段，在所述粗径段与中径段之间具有过渡的台阶面，所述台阶面上设有通孔。

进一步的，所述通孔的中心线与隔焰罩中心轴线的夹角为15-30°。

进一步的，所述隔焰管套为与所述辐射管的端部相配合的直筒形。

进一步的，所述隔焰罩由碳化硅制成。

进一步的，所述蓄热体为蜂窝状。

本发明的有益效果在于：

（1）在燃烧侧，高温烟气通过变径突扩后，流速降低，在辐射管内停留时间延长，提高了管壁外侧辐射热量的能力，进而燃烧效率提高3%以上，节约燃料10%以上；