[發明專利]一種氣體雙循環輻射管加熱裝置

無效

• 申請號: 201310190177.8
• 申請日: 2013-05-21
• 公開（公告）號: CN103255271A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 馮俊小;曹亞平
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C21D1/52
• 分類號: C21D1/52
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

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技術領域

本發明屬于燃氣輻射管加熱技術領域，特別是一種適用于保護氣氛下進行熱處理的氣體雙循環輻射管加熱裝置，能夠用于各種對產品加熱質量要求高的工業爐。

背景技術

金屬熱處理可以使被加熱金屬具有良好的性能，其加熱過程大多需要在可控氣氛下進行，目前最常見的熱處理加熱方式是電加熱和燃氣加熱，燃氣輻射管能夠滿足熱處理加熱的要求，與電加熱相比，燃氣輻射管加熱具有一次能源熱利用率高、單位表面積熱功率大、運行費用低等優點。

對于燃氣輻射管加熱裝置來說，在火焰區，煙氣溫度較高，相應會形成輻射管壁面的高溫區，而火焰區之后，煙氣溫度降低，相應形成輻射管壁面溫度的低溫區，因此存在沿管長方向溫度不均勻及局部高溫的問題；而管體材質、表面溫度分布、使用環境等，管體內表面與燃燒火焰及高溫煙氣直接接觸，容易被局部灼燒，同時會出現氧化、滲碳、滲氮的情況，由表面溫度分布不均勻引起的熱應力會使管體變形，這些也嚴重影響著輻射管的使用壽命；含氮氣體在高溫有氧條件下會形成NOx，其生成機理主要有三種：熱力型、瞬時反應型和燃料型，排放至大氣中就會污染環境甚至危害人體。因此，如何提高輻射管壁面溫度均勻性、延長輻射管使用壽命和降低NOx排放是關鍵要解決的問題。

NOx的生成量和排放量與燃燒溫度、過量空氣系數等條件有關，針對NOx的生成機理，低NOx燃燒技術主要包括降低火焰溫度，高溫空氣燃燒，煙氣再循環，空氣分級燃燒，再燃法等；根據煙氣是否再循環，燃氣輻射管可分為非循環型（U型）和循環型（P型、雙P型），由于煙氣再循環能夠降低燃燒火焰中心區的溫度、提高熱效率和改善溫度均勻性，循環型輻射管的研究越來越受到重視。

發明內容

本發明的目的是通過采取低氧燃燒技術，在空氣中混入部分煙氣，降低助燃氣體中含氧量，提高空氣預熱溫度，達到降低火焰中心溫度，減少NOx排放的目的，以及通過采取煙氣回流技術，降低輻射管燃燒火焰峰值，從而增強輻射管在長度方向溫度溫度分布的均勻性，提高輻射管的熱效率。

本發明所提出的一種氣體雙循環輻射管加熱裝置，一種氣體雙循環輻射管加熱裝置，其特征在于，該裝置包括置于爐內的內環氣體循環管道部分和爐外的外環氣體循環管道部分，

所述內環氣體循環管道部分包括第一直管、第一彎管、第二直管、第二彎管、第三直管、第三彎管、第四直管和煙氣回流管；

所述外環氣體循環管道部分包括燒嘴、空煙轉接裝置，混合氣輸送管；所述空煙轉接裝置包括空氣入口和煙氣出口，所述燒嘴包括噴口、燃燒室和燃氣入口；

其中，所述第一直管、第二直管、第三直管和第四直管為直管，且互相平行；所述第一彎管、第二彎管、第三彎管和煙氣回流管為弧形；所述的第一直管和第二直管通過第一彎管首尾相連，第二直管和第三直管通過第二彎管首尾相連，第三直管和第四直管通過第三彎管首尾相連，所述第一直管與第二直管、第二直管與第三直管、第三直管與第四直管之間分別設置管間支撐組件，所述第一彎管與第三彎管分別與端部支撐組件固結，再與連桿鉸接；所述第四直管和第一直管通過煙氣回流管首尾相連，所述的空煙轉接裝置通過法蘭與所述第四直管尾段連接，所述燒嘴通過法蘭與所述第一直管的首段連接，所述噴口設置于所述燒嘴一端，所述噴口沿管道深入到所述第一直管與所述煙氣回流管的連接處，所述混合氣輸送管的一端與所述空煙轉接裝置的空氣漸縮出口相連通，且所述空氣漸縮出口與所述混合氣輸送管聯通處預留有環形間隙，另一端與所述燒嘴相連通。

進一步，該裝置還包括用于調節燒嘴噴口位置的燒嘴噴口伸縮調節裝置，所述燒嘴噴口伸縮調節裝置設置在爐外。

進一步，所述第一直管直徑為D1，煙氣回流管直徑為D2，其中，D2/D1=0.70~1.0。

進一步，從所述噴口噴出的速度為100m/s~200?m/s的高速氣體。

進一步，所述混合氣輸送管為漸擴管，窄口一端與所述空氣出口端連接，寬口一端與所述燒嘴連接。

本發明具有以下優點：

1、本發明為氣體雙循環輻射管加熱裝置，在輻射管一端布置燒嘴，另一端布置空煙轉接裝置；

2、燒嘴噴口高速噴出氣體約（100m/s~200?m/s），從而在噴口處形成負壓區，煙氣沿管道流動至輻射管第四直管段，分為兩路：