[發明專利]一種多級燃燒輻射管加熱裝置

無效

• 申請號: 201410105541.0
• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN103868066A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 馮俊小;曹亞平;姜敏;周聞華
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: F23D14/12
• 分類號: F23D14/12;F23D14/46
• 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

技術領域

本發明屬于燃氣輻射管加熱技術領域，涉及一種適用于保護氣氛下進行熱處理的燃氣輻射管加熱方法及裝置，目的在于提供一種采用氣體分區燃燒原理來有效減少NOx排放和提升壁面溫度均勻性的新的多級燃燒輻射管加熱裝置。

背景技術

燃氣輻射管是金屬熱處理加熱中比較常用的加熱方式，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，由于燃燒劇烈放熱，火焰溫度較高，使含氮氣體在有氧條件下形成會產生污染的NOx，主要形成形式有熱力型、快速型以及燃料型等。

針對工業常用燃氣來說，通常不含氮，因而燃氣輻射管由于燃燒溫度較高，其NOx主要形式為熱力型以及部分快速型。熱力型NOx在T>1500℃時反應速率呈指數增加，快速型NOx則只在碳氫化合物燃料燃燒而燃料過量、燃燒溫度較低時才需要重點考慮。因此降低燃氣輻射管NOx排放的關鍵是減少熱力型NOx生成。

實現低NOx燃燒主要技術措施包括高溫空氣燃燒、煙氣再循環、空氣分級燃燒、燃料再燃技術等。其中分級燃燒通過控制燃燒區空氣過剩系數偏離化學計量比，實現多級燃燒；燃料再燃技術利用NOx還原反應原理實現燃料分級燃燒，這兩種方法是目前應用最為普遍。

目前用于燃氣輻射管的低NOx研究主要是設計帶有分級燃燒特征的燃燒器，這種燃燒方式使高溫區較為集中的分布在輻射管的一端，輻射管壁面溫度均勻性差，并且只有在精心控制燃燒空氣量的配合下，才能在一定程度上降低NOx產生和提高溫度分布均勻性。?

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種目的是通過采用分區燃燒技術，在主燃燒器一端供入偏離化學當量比的一次助燃氣體和燃氣，形成第一區燃燒，而在輻射管的另一端或多端布置次級助燃氣體或次級燃氣裝置，供入次級助燃氣體次級燃氣，形成多區燃燒，達到降低火焰中心溫度或形成還原氣氛，減少NOx生成同時提升壁面均勻性的多級燃燒輻射管加熱裝置。

本發明技術方案是一種多級燃燒輻射管加熱裝置，該裝置包括輻射管管體、主燃燒器和至少一個分級裝置，?

所述輻射管管體為U型、W型或雙P型輻射管形式；

所述主燃燒器包含燃氣入口和助燃氣體入口，所述主燃燒器安裝在輻射管管體的燒嘴端，將燃氣和助燃氣體以偏離化學當量比通入主燃燒器內經點燃后進行一級燃燒，即第一級燃燒區，

至少一個所述分級裝置用于向輻射管管體內燃氣或助燃氣體，所述分級裝置安裝于輻射管管體內氣體從彎管流向直管的連接處，并且保證所供入的氣體或燃氣與管內氣體流動方向一致，形成多區燃燒。

進一步地，所述主燃燒器3包含燃氣4入口和助燃氣體5入口，且由助燃氣體入口和燃氣入口供入的氣體偏離化學當量比。具體為，供入全部燃氣4和50%~90%的助燃氣體5時，在一次燃燒區為富燃料燃燒；當供入50%~90%的燃氣4和全部助燃氣體5時，在一次燃燒區為貧燃料燃燒；

進一步地，所述次級助燃氣體或次級燃氣分級裝置7根據輻射管形狀不同可以設置于輻射管的多個位置，將剩余10%~50%的次級助燃氣體或次級燃氣引至輻射管內，形成多區燃燒；

進一步地，所述雙P型輻射管的燃氣分級裝置如圖1，燃氣分級裝置安裝于雙P型輻射管尾部氣體從彎管流向直管的連接處，次級助燃氣體噴向雙P型輻射管內氣體流動方向。

進一步地，所述W型輻射管的燃氣分級裝置如圖2，燃氣分級裝置、燃氣分級裝置和燃氣分級裝置安裝于W型輻射管內氣體從彎管流向直管的連接處，次級助燃氣體、次級助燃氣體和次級助燃氣噴向W型輻射管內氣體流動方向。

進一步地，所述U型輻射管的燃氣分級裝置如圖3，燃氣分級裝置安裝于U型輻射管內氣體從彎管流向直管的連接處，次級助燃氣體噴向U型輻射管內氣體流動方向。