專利名稱：一種輻射管加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輻射管加熱技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于保護(hù)氣氛爐的雙A型輻射管加熱裝置，可適用于各種輻射管加熱爐和熱處理爐。
背景技術(shù)：
在加熱爐和熱處理爐等工業(yè)爐領(lǐng)域中，輻射管加熱裝置用于保護(hù)氣氛爐并提供熱源。輻射管加熱裝置的主要技術(shù)指標(biāo)為溫度均勻性和熱效率。目前，傳統(tǒng)的輻射管加熱裝置有U型、W型輻射管，燃燒氣體在U型或W型管子內(nèi)一邊混合一邊燃燒，通過對(duì)流和輻射傳熱方式將熱量傳遞給管子，達(dá)到熱量傳遞的目的。但此類輻射管加熱裝置在管子上存在有溫度差，影響了溫度的均勻性和傳熱效率。近年來發(fā)展起來的單端套管型、P型、雙P型等輻射管加熱裝置，由于其使用了煙氣回流技術(shù)，與傳統(tǒng)的U型、W型輻射管相比，極大的提高了輻射管表面溫度均勻性。但由于現(xiàn)有的單端套管型、P型、雙P型等輻射管加熱裝置采用自身預(yù)熱一體燒嘴或者單預(yù)熱器燒嘴，存在受結(jié)構(gòu)形式和空間限制，換熱面積有限，熱效率偏低等諸多技術(shù)問題。有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)人基于從事相關(guān)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，積極加以改進(jìn)和創(chuàng)新，以期實(shí)現(xiàn)既能利用煙氣回流技術(shù)，提高輻射管表面溫度均勻性，降低火焰溫度，減少NOx的排放，又能增加換熱器的換熱面積，提高輻射管的熱效率的輻射管加熱裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種既能利用煙氣回流技術(shù)，提高輻射管表面溫度均勻性， 降低火焰溫度，減少NOx的排放，又能增加換熱器的換熱面積，提高輻射管的熱效率的輻射管加熱裝置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種輻射管加熱裝置，包括輻射管，包括中間管、第一側(cè)管和第二側(cè)管，所述第一側(cè)管和第二側(cè)管分別平行位于所述中間管的兩側(cè)，所述第一側(cè)管與所述中間管通過弧形回?zé)煿苁孜蚕噙B通形成封閉的第一煙氣循環(huán)通道，所述第二側(cè)管與所述中間管通過弧形回?zé)煿苁孜蚕噙B通形成封閉的第二煙氣循環(huán)通道，在所述輻射管的同一側(cè)對(duì)應(yīng)于所述中間管、第一側(cè)管和第二側(cè)管分別向外側(cè)延伸有中間安裝管道、第一安裝管道和第二安裝管道，所述中間管、第一側(cè)管和第二側(cè)管通過所述回?zé)煿芊謩e與所述中間安裝管道、第一安裝管道和第二安裝管道相連通，形成雙A型輻射管；換熱器，包括第一換熱器和第二換熱器，所述第一換熱器固設(shè)于所述第一安裝管道內(nèi)，所述第二換熱器固設(shè)于所述第二安裝管道內(nèi)；燒嘴，固設(shè)于所述中間安裝管道內(nèi)，所述第一換熱器和第二換熱器分別通過空氣導(dǎo)管與所述燒嘴相連通；在所述第一安裝管道和所述第二安裝管道上分別開設(shè)有煙氣出口。
如上所述的輻射管加熱裝置，其中，在所述中間管內(nèi)沿軸向設(shè)有內(nèi)套筒，所述內(nèi)套筒的兩端開放，所述內(nèi)套筒的外壁與所述中間管的內(nèi)壁之間具有環(huán)狀間隙。如上所述的輻射管加熱裝置，其中，所述內(nèi)套筒為碳化硅內(nèi)套筒。如上所述的輻射管加熱裝置，其中，所述中間管直徑為Dm，所述第一側(cè)管和第二側(cè)管的直徑均為Ds，所述回?zé)煿艿闹睆綖镈b，其中，Dm/Ds的數(shù)值為1. 3 1. 5，Db/Ds的數(shù)值為 0. 8 1. 0。如上所述的輻射管加熱裝置，其中，所述內(nèi)套筒的直徑為Dc，其中，Dc/Dm的數(shù)值為 0. 7 0. 8。如上所述的輻射管加熱裝置，其中，所述燒嘴包括燒嘴噴口，所述燒嘴噴口沿所述中間安裝管道伸入至所述輻射管內(nèi)，所述燒嘴噴口直徑為Do，所述燒嘴噴口與靠近該燒嘴噴口的所述回?zé)煿艿目v向中心線之間的距離為dLl，其中，dLl數(shù)值在0 Do之間。如上所述的輻射管加熱裝置，其中，所述內(nèi)套筒與靠近所述燒嘴噴口的所述回?zé)煿艿目v向中心線之間的距離為dL2，其中，dL2/Dc的數(shù)值為1. 0 1. 2。如上所述的輻射管加熱裝置，其中，所述燒嘴噴口處的燃?xì)鈬姵鏊俣葹?30m/s 180m/so如上所述的輻射管加熱裝置，其中，所述第一換熱器、第二換熱器和燒嘴分別通過法蘭與所述第一安裝管道、第二安裝管道和中間安裝管道相連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明輻采用雙A型輻射管，中間布置燒嘴，兩側(cè)布置換熱器，燃燒后的廢氣從燒嘴中高速噴出，在噴口附近形成負(fù)壓，引射大量煙氣，一方面使輻射管溫度分布均勻，另一方面降低火焰溫度，減少NOx的排放。2、由于換熱器數(shù)量增加到兩個(gè)，增大了換熱面積，能有效提高空氣預(yù)熱溫度和降低排煙溫度，增加了熱效率。3、在輻射管的中間管內(nèi)設(shè)置碳化硅內(nèi)套筒，避免火焰直接沖刷輻射管表面，延長輻射管的使用壽命，此外還能進(jìn)一步增加煙氣的回流，提高輻射管的溫度均勻性。


以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，圖1為本發(fā)明雙A型輻射管加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中A-A向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的燒嘴噴口處的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明1-雙A型輻射管；11-第一側(cè)管；12-第二側(cè)管；13-中間管；14-回?zé)煿埽?5-第一煙氣循環(huán)通道；16-第二煙氣循環(huán)通道；17-第一安裝管道；18-第二安裝管道；19-中間安裝管道；2-換熱器；21-第一換熱器；22-第二換熱器；23-空氣入口 ；3-燒嘴；31-燃?xì)馊肟?；32-點(diǎn)火裝置；33-燒嘴噴口 ；34-燃燒室；4-空氣導(dǎo)管；5-煙氣出口 ；6-內(nèi)套筒；7-爐
掉丄回ο
具體實(shí)施例方式
4
為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。請(qǐng)參考圖1、圖2，分別為本發(fā)明雙A型輻射管加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖和圖1中A-A 向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本發(fā)明提出的輻射管加熱裝置包括雙A型輻射管1、兩個(gè)換熱器2和燒嘴3，雙A型輻射管1由第一側(cè)管11、第二側(cè)管12、中間管13、兩回?zé)煿?4及安裝管道連接而成。具體地講，所述第一側(cè)管11、第二側(cè)管12、中間管13呈直管狀，所述兩回?zé)煿?4呈連續(xù)的弧彎狀，所述第一側(cè)管11和第二側(cè)管12分別沿軸向平行位于所述中間管13的上、下兩側(cè)，所述兩回?zé)煿?4分別密封連接于所述第一側(cè)管11、第二側(cè)管12、中間管13的兩端，這樣，所述第一側(cè)管11與所述中間管13通過兩弧形回?zé)煿?4首尾相連通形成封閉的第一煙氣循環(huán)通道15，而所述第二側(cè)管12與所述中間管13通過兩弧形回?zé)煿?4 首尾相連通形成封閉的第二煙氣循環(huán)通道16。在所述輻射管1的同一側(cè)對(duì)應(yīng)于所述中間管 13、第一側(cè)管11和第二側(cè)管12分別向外側(cè)延伸有中間安裝管道19、第一安裝管道17和第二安裝管道18并貫穿于爐墻7中，中間安裝管道19、第一安裝管道17和第二安裝管道18 外側(cè)開口，用于從外側(cè)安裝燒嘴3及兩換熱器2。所述中間管13、第一側(cè)管11和第二側(cè)管 12通過所述回?zé)煿?4分別與所述中間安裝管道19、第一安裝管道17和第二安裝管道18 相連通，形成雙A型輻射管1。這樣，在雙A型輻射管1中形成有第一煙氣循環(huán)通道15和第二煙氣循環(huán)通道16，利用煙氣回流原理，輻射管1內(nèi)的煙氣可同時(shí)在第一煙氣循環(huán)通道15 和第二煙氣循環(huán)通道16內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，提高了輻射管表面溫度均勻性，降低了輻射管加熱裝置的燒嘴火焰溫度，減少了 NOx的排放。所述換熱器2包括第一換熱器21和第二換熱器22，所述第一換熱器21固設(shè)于所述第一安裝管道17內(nèi)，所述第二換熱器22固設(shè)于所述第二安裝管道18內(nèi)；所述燒嘴3固設(shè)于所述中間安裝管道19內(nèi)，所述第一換熱器21和第二換熱器22分別通過空氣導(dǎo)管4與所述燒嘴3相連通；在所述第一安裝管道17和所述第二安裝管道18上分別開設(shè)有煙氣出口 5。這樣，空氣由換熱器2的空氣入口 23進(jìn)入換熱器2，與煙氣進(jìn)行逆流換熱后，預(yù)熱后的空氣通過空氣導(dǎo)管4匯總于燒嘴3內(nèi)。同時(shí)，燃?xì)庥蔁?的燃?xì)馊肟?31進(jìn)入燒嘴3，與預(yù)熱后的空氣在燒嘴3的燃燒室34內(nèi)混合，由點(diǎn)火裝置32引燃后，進(jìn)行燃燒，并由燒嘴噴口 33高速噴出。由于本發(fā)明采用了兩個(gè)換熱器，與現(xiàn)有技術(shù)中僅使用一個(gè)換熱器相比，增大了換熱面積，有效提高了空氣預(yù)熱溫度并降低了煙氣排放溫度，增加了熱效率。作為本發(fā)明的另一改進(jìn)，如圖1所示，在所述中間管13內(nèi)沿軸向設(shè)有內(nèi)套筒6，所述內(nèi)套筒6的兩端開放，使得煙氣能夠由內(nèi)套筒6中穿過，并且，所述內(nèi)套筒6的外壁與所述中間管13的內(nèi)壁之間具有環(huán)狀間隙。由于本發(fā)明在中間管13內(nèi)設(shè)置內(nèi)套筒6，減少了燒嘴噴射出的火焰直接沖刷輻射管表面而對(duì)輻射管造成的損害，從而延長輻射管的使用壽命，此外，煙氣穿過內(nèi)套筒6后，一部分煙氣由環(huán)狀間隙回流至燒嘴噴口 32處，再次進(jìn)入內(nèi)套筒6循環(huán)，這樣就進(jìn)一步增加了煙氣的回流量，而輻射管管表面溫度均勻性與煙氣回流量成正比，回流量越大，則溫度均勻性越好，因此提高了輻射管的溫度均勻性。另外，增加內(nèi)套管6后，燒嘴噴口噴射出的火焰直接沖刷內(nèi)套管6，先將熱量傳遞給內(nèi)套管6，再由內(nèi)套管 6將熱量傳遞給金屬中間管，從而起到均勻輻射管壁溫的作用。進(jìn)一步的，所述內(nèi)套筒6為碳化硅材料制成的內(nèi)套筒，但本發(fā)明的內(nèi)套筒6也可以采用其它公知的耐熱材料制成，只要能夠起到減少輻射管表面損害，延長輻射管使用壽命的功效即可。請(qǐng)參考圖3，為本發(fā)明的燒嘴噴口處的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，所述中間管13直徑為Dm，所述第一側(cè)管11和第二側(cè)管12的直徑均為Ds，所述回?zé)煿?4的直徑為 Db，其中，Dm/Ds的數(shù)值為1. 3 1. 5，Db/Ds的數(shù)值為0. 8 1. 0，從而保證了煙氣在第一煙氣循環(huán)通道15和第二煙氣循環(huán)通道16內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。進(jìn)一步的，所述內(nèi)套筒的直徑為Dc，其中，Dc/Dm的數(shù)值為0. 7 0. 8，從而保證內(nèi)套管內(nèi)的流通面積和內(nèi)套管與中間管之間環(huán)狀間隙的流通面積比在1. 0左右。進(jìn)一步的，所述燒嘴3包括燃燒室34、燒嘴噴口 33、點(diǎn)火裝置32和燃?xì)馊肟?31，燒嘴3具體結(jié)構(gòu)為公知技術(shù)，在此不再詳細(xì)描述。其中，所述燒嘴噴口 33沿所述中間安裝管道19伸入至所述輻射管1內(nèi)，所述燒嘴噴口 33直徑為Do，所述燒嘴噴口 33與靠近該燒嘴噴口 33的所述回?zé)煿?4的縱向中心線之間的距離為dLl，其中，dLl數(shù)值在0 Do之間， 即dLl不大于Do值，從而保證燒嘴噴口位于回?zé)煿苤行木€附近，使燃燒室噴出的氣體最大能力的引射煙氣。進(jìn)一步的，所述內(nèi)套筒6與靠近所述燒嘴噴口 33的所述回?zé)煿?4的縱向中心線之間的距離為dL2，其中，dL2/Dc的數(shù)值為1.0 1.2，保證了內(nèi)套管6與燒嘴噴口 33之間規(guī)定的距離，以獲得最大的煙氣回?zé)熈?。進(jìn)一步的，所述第一換熱器21、第二換熱器22和燒嘴3分別通過法蘭與所述第一安裝管道17、第二安裝管道18和中間安裝管道19相連接，以保證第一換熱器21、第二換熱器22和燒嘴3與輻射管1連接的牢固可靠性。進(jìn)一步的，所述燒嘴噴口 33處的燃?xì)鈬姵鏊俣葹?30m/s 180m/s，在噴口附近形成負(fù)壓，從而引射大量煙氣，以保證煙氣在雙A型輻射管內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。如圖1所示，本發(fā)明的工作過程如下空氣由空氣入口 23進(jìn)入換熱器2，與煙氣進(jìn)行逆流換熱后，折回匯總于燒嘴3內(nèi)。 燃?xì)庥扇細(xì)馊肟?31進(jìn)入燒嘴3，與預(yù)熱后的空氣在燃燒室內(nèi)混合，由點(diǎn)火裝置32引燃后，進(jìn)行燃燒，并通過燒嘴噴口 33高速噴出燃燒室34。由燃燒室34高速噴出的燃?xì)庠趪娍跓靽娍?33附近形成低壓區(qū)，回?zé)煿?4和中間管13外的煙氣被引射進(jìn)入碳化硅內(nèi)套筒6中， 煙氣在中間管13末端分為三股一股煙氣由內(nèi)套筒6和中間管13管壁間的環(huán)形間隙回流至燒嘴噴口 33處，另外兩股煙氣分別通過第一煙氣循環(huán)通道15和第二煙氣循環(huán)通道16進(jìn)入兩側(cè)管11、12。進(jìn)入兩側(cè)管11、12的煙氣一部分因引射作用繼續(xù)參與循環(huán)，另一部分則經(jīng)換熱器2與空氣進(jìn)行逆向換熱后，由煙氣出口 5排出。本發(fā)明輻射管加熱裝置中的輻射管采用雙A型輻射管，中間布置燒嘴，兩側(cè)布置換熱器，燃燒后的廢氣從燒嘴中高速噴出，在噴口附近形成負(fù)壓，引射大量煙氣，一方面使輻射管溫度分布均勻，另一方面降低火焰溫度，減少NOx的排放。由于換熱器數(shù)量增加到兩個(gè)，增大了換熱面積，能有效提高空氣預(yù)熱溫度和降低排煙溫度，增加了熱效率。在輻射管的中間管內(nèi)設(shè)置碳化硅內(nèi)套筒，避免火焰直接沖刷輻射管表面，延長輻射管的使用壽命，此外還能進(jìn)一步增加煙氣的回流，提高輻射管的溫度均勻性。以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種輻射管加熱裝置，其特征在于，所述輻射管加熱裝置包括輻射管，包括中間管、第一側(cè)管和第二側(cè)管，所述第一側(cè)管和第二側(cè)管分別平行位于所述中間管的兩側(cè)，所述第一側(cè)管與所述中間管通過弧形回?zé)煿苁孜蚕噙B通形成封閉的第一煙氣循環(huán)通道，所述第二側(cè)管與所述中間管通過弧形回?zé)煿苁孜蚕噙B通形成封閉的第二煙氣循環(huán)通道，在所述輻射管的同一側(cè)對(duì)應(yīng)于所述中間管、第一側(cè)管和第二側(cè)管分別向外側(cè)延伸有中間安裝管道、第一安裝管道和第二安裝管道，所述中間管、第一側(cè)管和第二側(cè)管通過所述回?zé)煿芊謩e與所述中間安裝管道、第一安裝管道和第二安裝管道相連通，形成雙A 型輻射管；換熱器，包括第一換熱器和第二換熱器，所述第一換熱器固設(shè)于所述第一安裝管道內(nèi)， 所述第二換熱器固設(shè)于所述第二安裝管道內(nèi)；燒嘴，固設(shè)于所述中間安裝管道內(nèi)，所述第一換熱器和第二換熱器分別通過空氣導(dǎo)管與所述燒嘴相連通；在所述第一安裝管道和所述第二安裝管道上分別開設(shè)有煙氣出口。
2.如權(quán)利要求1所述的輻射管加熱裝置，其特征在于，在所述中間管內(nèi)沿軸向設(shè)有內(nèi)套筒，所述內(nèi)套筒的兩端開放，所述內(nèi)套筒的外壁與所述中間管的內(nèi)壁之間具有環(huán)狀間隙。
3.如權(quán)利要求2所述的輻射管加熱裝置，其特征在于，所述內(nèi)套筒為碳化硅內(nèi)套筒。
4.如權(quán)利要求2或3所述的輻射管加熱裝置，其特征在于，所述中間管直徑為Dm，所述第一側(cè)管和第二側(cè)管的直徑均為Ds，所述回?zé)煿艿闹睆綖镈b，其中，Dm/Ds的數(shù)值為1. 3 1. 5，Db/Ds 的數(shù)值為 0. 8 1. 0。
5.如權(quán)利要求4所述的輻射管加熱裝置，其特征在于，所述內(nèi)套筒的直徑為Dc，其中， Dc/Dm的數(shù)值為0. 7 0. 8。
6.如權(quán)利要求5所述的輻射管加熱裝置，其特征在于，所述燒嘴包括燒嘴噴口，所述燒嘴噴口沿所述中間安裝管道伸入至所述輻射管內(nèi)，所述燒嘴噴口直徑為Do，所述燒嘴噴口與靠近該燒嘴噴口的所述回?zé)煿艿目v向中心線之間的距離為dLl，其中，dLl數(shù)值在0 Do 之間。
7.如權(quán)利要求6所述的輻射管加熱裝置，其特征在于，所述內(nèi)套筒與靠近所述燒嘴噴口的所述回?zé)煿艿目v向中心線之間的距離為dL2，其中，dL2/Dc的數(shù)值為1. 0 1. 2。
8.如權(quán)利要求6所述的輻射管加熱裝置，其特征在于，所述燒嘴噴口處的燃?xì)鈬姵鏊俣葹?130m/s 180m/s。
9.如權(quán)利要求1所述的輻射管加熱裝置，其特征在于，所述第一換熱器、第二換熱器和燒嘴分別通過法蘭與所述第一安裝管道、第二安裝管道和中間安裝管道相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輻射管加熱裝置，包括雙A型輻射管，包括中間管、第一側(cè)管和第二側(cè)管，第一側(cè)管與中間管形成封閉的第一煙氣循環(huán)通道，第二側(cè)管與中間管形成封閉的第二煙氣循環(huán)通道，在輻射管的同一側(cè)分別向外側(cè)延伸有中間安裝管道、第一安裝管道和第二安裝管道，換熱器包括第一換熱器和第二換熱器；燒嘴固設(shè)于所述中間安裝管道內(nèi)，所述第一換熱器和第二換熱器分別通過空氣導(dǎo)管與所述燒嘴相連通。本發(fā)明使輻射管溫度分布均勻，降低火焰溫度，減少NOx的排放；并增大了換熱面積，能有效提高空氣預(yù)熱溫和降低排煙溫度，熱效率增加。且延長輻射管的使用壽命，提高輻射管的溫度均勻性。
文檔編號(hào)F23D14/12GK102278758SQ201110163899
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者劉長春, 吳啟明, 江華 申請(qǐng)人:中冶京誠工程技術(shù)有限公司, 北京京誠鳳凰工業(yè)爐工程技術(shù)有限公司