专利名称：加热工业炉的方法以及辐射加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及加热工业炉的辐射加热装置，其中通过至少两根辐射加热管将 辐射热供应到炉膛中。
此外，本发明涉及工业炉的加热系统，所述系统包括多个上述类型的辐射 加热装置。例如，此加热系统使用在炉膛较长并需要在整个炉子长度上基本均 匀加热的工业炉中。特别是，此加热系统可以用于材料持续地从炉子输入口移
动到离开该炉子输入口有一定距离的炉子输出口的炉子中。 最后，本发明还涉及用于间接加热工业炉的方法。
背景技术：
采用辐射热间接加热炉子内膛的工业炉加热系统是为人熟知的。为此，往
往使用辐射加热管，该辐射加热管通常构造成一侧为开放的管或U形管，并且 燃料使用燃烧器在其中空内腔中与助燃空气燃烧。所述炉膛可以由一组多个这 样的辐射加热管或U形管均匀加热。
在另一情况下，也使用所谓的换热燃烧器(recuperatorburner)，其中废 气中的热量用来预热助燃空气。为此，将燃烧器和换热器附装到辐射加热管上。 一部分废气流回到辐射加热管中，用来预热新鲜空气。在换热器中产生热交换。 例如，已知有德国LBE加热技术有限公司(LBEFeuemngstechnikGmbH)生 产的、商标为￡(30]^^@的换热燃烧器。此种加热器用于直接和间接(利用辐 射加热管)加热的工业炉。通过使用换热燃烧器，根据燃烧器模式和操作方式 可以实现节省大量的能源。
为了完整起见，引用了披露了换热燃烧器的DE299 23 473 U1和DE41 13 412 C2，以及披露了加热工业炉的装置的DE29 20 902 Al 。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种可用来加热工业炉的辐射加热装置。 根据本发明的这一辐射加热装置可包括第一燃烧器单元，其包括第一空气供应 器和第一细长形辐射加热管。所述第一燃烧器设计成燃烧燃料。所述第一空气 供应器向第一燃烧器供应新鲜空气，从而通过在所述燃烧器内燃烧产生热废 气。所述第一细长形的辐射加热管包括与所述第一燃烧器连接的后端以及与所 述后端隔开的前端。由所述第一燃烧器产生的所述热废气从所述后端流到所述第一辐射加热管的前端，并且将热能沿着往炉膛的路线供应。第二燃烧器单元 的构造与第一燃烧器单元类似。第一连接元件将所述第一辐射加热管的所述后 端与所述第二燃烧器单元的第二辐射加热管的所述前端连接，从而在所述第二 辐射加热管中流动的所述废气中的至少一部分被导入所述第一燃烧器并利用 所述第一燃烧器进行再次燃烧。第二连接元件将所述第二燃烧器单元的第二辐 射加热管的所述后端与所述第一辐射加热管的所述前端连接，从而在所述第一 辐射加热管中被加热的所述空气混合物中的至少一部分被导入所述第二燃烧 器并利用所述第二燃烧器进行再次燃烧。
本发明的基本设想在于将至少两根辐射加热管联接起来，其中燃烧器附装 于各管，并且将一根辐射加热管的废气(该废气仍具有一定量的残余热能)混 合到相邻的辐射加热管的燃烧器中，从而显著地降低NOX的含量。因此，第一 次，辐射加热管可以伸展到整个炉子的截面，并且以预热空气进行操作。因此， 也可以在非常大的炉子宽度上实现加热。因而，辐射加热管可以从炉子的一个 侧壁延伸到炉子相对的侧壁。结果，在这种情况下，辐射加热管的支承和/或支 撑的设计也很简单。
特别地，采用根据本发明的第一方面，可以成对地操作辐射加热管，并且 来自第一辐射加热管的废气被混入用于在第二辐射加热管的燃烧器内燃烧的 新鲜空气中。而且，在此的一实施例中，也可以于第一燃烧器内燃烧之前预热 新鲜空气，其中以来自第二辐射加热管的废气进行热交换。这样借助根据本发
明加热装置的稳定高效的运行，尤其能使低NOx排放得以实现。
发明的辐射加热装置的另一实施例具有用作连接元件的喷嘴，所述喷嘴在 一辐射加热管的前端抽吸来自其所附装的所述辐射加热管的所述废气。作为这 一喷嘴构造和与之相关联的抽吸效应的结果，可以实现将至少一部分废气从第 一或第二辐射加热管供应到另一根辐射加热管中，然后在该根辐射加热管中，
其与被加热的新鲜空气(该新鲜空气被换热器加热或在第二或第一辐射加热管 中被加热)一起流经第二或第一辐射加热管并再次散发热量。
发明的辐射加热装置的另一实施例中，喷嘴构造成可移动。因此，可以实 现对从其所附装的所述辐射加热管抽吸的所述废气量的调节。可通过可移动的
蝶形阀、可移动的滑阀等来达成该可调节性。
根据本发明的辐射加热装置的另一实施例中，第一和第二连接元件包括长 度调节件。因此以简单的方式对辐射加热管之间的温度差和将它们连接起来的 连接元件的长度变化作出补偿，而无需破坏施加于所述辐射加热管的反作用 力。长度调节件可以构造成，例如，风箱状的、可变长度管件的形式。
根据本发明的辐射加热装置的另一实施例的特征在于换热器设置在辐射 加热管的各前端上。相关的各自燃烧器安装在辐射加热管各后端的区域中。作为发明的辐射加热装置的这一设计的结果，在沿所述辐射加热管的长度释放了 一定量的热能之后，由辐射加热管内燃烧器产生的所述废气将可以流到相关换 热器的外侧，并从而流到换热器的内部的新鲜空气进行预热，该预热是在该新 鲜空气导入到相邻的辐射加热管之前进行的，从而利用相应的燃烧器再次加 热。
类似地，根据发明的辐射加热装置的再一实施例，各换热器具有其自身的 新鲜空气供应器，新鲜空气通过该新鲜空气供应器引入到所述换热器的内部。 而且，该换热器根据流体动力学而形成，因而各自所供应的新鲜空气被来自相 关的辐射加热管的、仍具有余热的所述废气加热，然后通过各自的连接元件供 应到与所述换热器相连接的辐射加热管的后端。
在发明的辐射加热装置的再一实施例中，在辐射加热管的各后端的区域内 还设置有废气进气装置，该废气进气装置构造成在辐射加热管的后端引入的一 部分废气可供应到相邻辐射加热管的连接元件中，从而该废气然后可利用相关 的燃烧器在相邻的辐射加热管中被加热。
在发明的辐射加热装置的另一实施例中，各换热器还设有排气管嘴，利用 该排气管嘴在换热器中被加热的新鲜空气可以导入辐射加热管和/或附装在其 上的燃烧器中。而且，第一及第二连接元件包括进气漏斗，并且此进气漏斗围 绕着所述各排气管嘴的各自外侧，并且两者之间形成有间隙。因而可以简单的 方式将预热的新鲜空气以及一部分废气从一根辐射管转移到另一根辐射管。上 述设计提供了相应的抽吸效应。
而且，在发明的辐射加热装置的再一实施例中，该进气漏斗和相关的排气 管嘴设置为彼此同轴，这进一步改善了抽吸效应。
另外，在发明的辐射加热装置的再一实施例中，至少一个换热器可设置成 与至少两个燃烧器单元连接。结果，多根辐射管可以低成本的方式供应预热的 新鲜空气。
另外，在发明的辐射加热装置的再一实施例中，第一辐射加热管和第二辐 射加热管可安装在两个不同的安装位置。在第二安装位置，辐射加热管相对于 第一安装位置绕所述辐射加热管的纵轴旋转所需的任意角度，但尤其是旋转约
180° 。其结果是，可以简单的方式应对辐射加热管随着运行时间的增加而产 生的永久变形(这些变形尤其会发生在辐射加热管长度较大的情况下)。因此， 在辐射加热管已经永久"向下"变形超过预定量时，松开辐射加热管的固定支 承并将该辐射加热管绕其纵轴旋转180°然后再次固定。由于其自身的重量和 高运行温度，随着时间会先发生将现为凸起的"向上"翘曲消除，然后再次发 生大致"向下"的永久变形。以此方式，可以非常低成本地延长这一辐射加热 管的整个运行时间。将辐射加热管安装在两个不同安装位置中可独立于以上或
9以下所述的其它特征而被使用。
另外，在发明的辐射加热装置的再一实施例中，所述第一辐射加热管和所 述第二辐射加热管被支撑成它们可在各自的纵轴方向上伸展和收縮。在此情况 下，第一辐射加热管和/或第二辐射加热管在前端或后端的区域中可以被支撑成 纵向基本不可移动，而辐射加热管的另一端可以，例如，滑动地被支撑。在这 一情况下，由温差引起的长度变化可以简单的方式进行补偿并可避免反作用力 的发生。
在发明的辐射加热装置的再一实施例中，所述第一辐射加热管和/或所述第 二辐射加热管包括凸缘，所述凸缘与相对凸缘连接，从而构成在所述辐射加热 管各自纵轴方向上不可移动的支撑位置。以此方式，上述的固定一松开一支撑 以及在两个安装位置的安装得以技术上简单而且成本较低的方式达成。
根据本发明的另一方面，提供了一种工业炉的加热系统，其包括多个上述 类型的辐射加热装置。在此情况下，发明的加热系统尤其是可用于连续流的炉 子等，其中根据本发明的多个辐射加热装置是沿炉子的长度并排设置的。因此,
该辐射加热管本身横跨炉子的宽度。
在本发明的一实施例，加热系统设计成单个换热器向多根辐射加热管供应 预热的新鲜空气。在换热器内对新鲜空气的预热是利用从一根或多根辐射加热 管中的仍有余热的废气进行的。因此，可以降低构造的费用，同时仍能达成新 鲜空气的预热。
本发明的另一方面涉及一种直接加热工业炉的方法。此方法包括以下步
骤
a) 利用第一燃烧器燃烧燃料并产生热废气，所述第一燃烧器附装于第一辐 射加热管，b) 所述热废气在所述第一辐射加热管内从其后端流到其前端，同时向炉 膛供应辐射热，
C)将仍具有残余热能的至少一部分废气从所述第一辐射加热管的前端引导 到第二辐射加热管的所述后端，
d) 利用第二燃烧器燃烧燃料和从第一辐射加热管引入的废气，并产生热 废气，所述第二燃烧器附装于第二辐射加热管，
e) 第二燃烧器生成的热废气在第二辐射加热管中从其后端流到其前端，同
时向炉膛供应辐射热，以及
f) 仍具有残余热能的至少一部分废气从所述第二辐射加热管的所述前端引
导到第一辐射加热管的所述后端，并利用第一燃烧器再次燃烧。
如以上己经说明的，通过助燃空气和废气此方向的流动以及通过相邻辐射 加热管的联接，同时达成了降低NOx排放和系统的高运行效率。为了达到良好的效果，还要注意，根据发明方法的一个实施例，两个燃烧器最初被同时点燃。然而，燃烧器也可以在不同的时间点点燃。在燃烧器的正常操作中，来自一个辐射加热管的至少一部分具有残余热能的废气，在附装于另一个辐射加热管的燃烧器中被再次燃烧(例如，与另外混合的新鲜空气一起)。
根据本发明方法的另一实施例在于将在燃烧器中被加热的新鲜空气，被来自至少一根所述辐射加热管的废气预热。这样可以降低NOx的排放。
例如，在根据本发明方法的另一实施例中，所述新鲜空气的预热，是通过在至少一个用作一根或多根辐射加热管预热装置的换热器中预热而进行的。为此，注意可采用现有的换热器(如先前介绍性部分所描述的)。
在上述方法的另一方式中，也可以，例如，在各辐射加热管上附装其自身的换热器，并且在各自的换热器中被来自所关联的辐射加热管的废气对用于在所述燃烧器中燃烧的新鲜空气进行预热。
最后，要强调本发明不是必须要将处在第二辐射加热管前端的、仍具有残
余热能的一部分或全部废气引导回第一辐射加热管的后端。在另一方式中，也可以将仍具有残余热能的一部分或全部废气供应到第三辐射加热管的后端和
设置于其上的燃烧器中。来自该第三辐射加热管的、仍具有残余热能的一部分或全部废气，然后可以再导入到第四辐射加热管的后端等。因此，仍具有残余热能的废气的流动方向在这种情况下构成"蜿蜒"的形式。
为了达到良好的效果，还要注意，特别是，总体上利用热来运行的热处理系统、辊底式炉、带式连续流炉、高温分解炉和所有加热及干燥系统，都包含在工业炉用语之下。而且，用语辐射加热管和辐射管表示同一主题，即一中空结构，热气体混合物在其中流动且基本通过辐射到该中空本体的外周来供应热能。
最终，还要注意，在本发明的实施例中，实施例包括两个以上联接在一起的燃烧器单元，以及两个以上的辐射加热管，来自第二辐射加热管的至少一部分废气供应到附装在第三辐射加热管的另外的燃烧器中，用于再次燃烧。来自第三辐射加热管的、仍具有残余热能的至少一部分废气，然后被引导到第四(第
n)个燃烧器或到第一燃烧器中。根据本发明，因而还可实现这样的加热系统，其中三四个或更多的燃烧器单元相对于废气再流通彼此用辐射加热管联接，并从而构成"封闭单元"。或者，其不构成"封闭单元"。在此情况下，最后一个(第n个)燃烧器单元和其关联的辐射加热管不与第一燃烧器单元和其关联的辐射加热管相联接，而是废气从最后一个辐射加热管流出到排放管中。
为了进一步解释和更好地理解，以下参考附图对多个实施例进行说明，其
ii中
图1显示了用多个联接在一起的燃烧器单元来加热工业炉的辐射加热装置的第一实施例的水平截面的俯视图，
图la显示了图1所示辐射加热装置中空气供应器的详图，图2显示了图1所示的辐射加热装置右侧的侧视图，
图3显示了发明的辐射加热装置另一实施例的水平截面的俯视图，其具有两个联接在一起的燃烧器单元，各单元附装有换热器，
图3A显示了图3中字母A部分的局部视图，图3B显示了图3中字母B部分的局部视图，图4显示了图3所示的辐射加热装置右侧的侧视图，图5显示了类似于图3视图的、另一连接元件右侧的侧'视图，图6显示了发明的加热系统的基本构造示意图，该系统带有两个燃烧器单元，并且
图7显示了发明的加热系统的另一实施例示意图，该系统带有三个燃烧器单元，其辐射加热管和燃烧器设置成相对于废气循环的"环形连接"。
具体实施例方式
原则上，应注意对于各幅图来说只要有可能和合适，相同或彼此相似的元件被赋予相同的附图标记。在一个实施例中，与第一燃烧器单元类似、但被附装在第二燃烧器单元中的元件，被赋予和第一燃烧器单元相同的附图标记，但附加一冒号。因此，为了避免不必要的重复，省去了第二燃烧器单元的元件说明，而参看相对于该主题的第一燃烧器单元的元件的相应说明。
图1示出所发明的、利用辐射热来加热工业炉的辐射加热装置的示例性第一实施例包括燃烧器单元1，其作为整体用附图标记1进行标注，并且第二燃烧器单元l'与之联接。以下更具体地说明燃烧器单元1、 l'的作用方式和联接设计。
燃烧器单元1包括第一燃烧器2，燃料供应器3插入到该第一燃烧器2中；燃料供应器3经过管道7延伸到端板12。用于引导燃烧器的燃料供应器5平行于燃料供应器3延伸；该燃料供应器5也延伸到端板12。例如瓦斯、油和其他液态或气态燃料可以作为燃料来使用。所述引导燃烧器用于点燃主燃烧器2。在系统的正常操作中，只使用主燃烧器2。这两个燃料供应器3、 5穿过前板18插入第一燃烧器2中。用于主燃烧器2的燃料通过接头4输入到燃料供应器3中。为了更清楚起见，其他用于此目的的管道等没有被图示。燃料接头6设置在燃料供应器5之上，通过该燃料接头可经由未示出的弹性管和/或管道供应用于引导燃烧器的燃料。为此，应注意，为了技术阐示的目的，这两个连接管4、 6在图1的剖切平面上被旋转了 90° 。实际朝向可直接参看图3的侧视图。第一燃烧器单元2具有包围燃料供应器3、 5的管壳体14;管壳体14的后端通过凸缘连接部与前板18连接。管壳体14的前端15处于端板12之前，并且因此也处于燃料供应器3的管道7开口 10之前以及引导燃烧器的燃料供应器5开口 13之前。管壳体14的内侧形成从本实施例中的第一燃烧器单元1的一侧起并延伸到管壳体14的前端15的流道9。在流道9的进口端的侧部上形成有附装凸缘17;连接元件50附装到该附装凸缘17上，以下将进一步详细说明。
如图1的剖视图所示，第一燃烧器单元1的管壳体14由该遍及该零件前部的填充物ll包围。限制件凸缘16设置在填充物11的后端；限制件凸缘16，连同相对的凸缘30 —起，将辐射加热管20的凸缘335刚性地附装到壁201上，并基本上在第一燃烧器单元1的纵向上不可移动。
整个第一燃烧器单元1经由填充物11和包围该填充物11的辐射加热管20被引导通过壁201。该辐射加热管20延伸经过该炉膛200的整个宽度并且具有后端20a和前端20b。如已示出的，辐射加热管20的后端20a容置整个第一燃烧器单元l。内隔离器21设置在该辐射加热管20的前端20b中，该隔离器21连接至其它的管件69'等，以下将会对该管件进行说明。
第一空气供应器60排气到第一燃烧器单元1的流道9中，并且经由凸缘54和管调节件53与管件52连接。该两管件52和53经由凸缘接头51彼此连接。空气供应器管嘴71排气到管件52中；该空气供应器管嘴71还经由接头72与未示出的供气装置连接。该空气供应器管嘴71在尖端76收缩，该尖端76还排气到管件52的开口 56中。该管嘴76面向中间件69的内壁，裙者间形成有间隙，因此被加热的空气混合物(流1+2)也可以至少部分流入管件52的通道中。管件52还与中间件69连接，中间件69构成排气到接头件70中的通路通道。接头件70和/或凸缘74中的弯曲端，经由相对的凸缘75连接到接头件73上， 一部分仍然温热的废气和/或空气混合物1+2经由该接头件73排放。
如图1的图示，设有对应于第一燃烧器单元1的第二燃烧器单元l'，该第二燃烧器单元l'是以相对于图1俯视图的像平面的垂线与该第一燃烧器单元1成点对称的方式来设定方位的。因此，附装在第一燃烧器单元1的辐射加热管20前端20b，与第二空气供应器60，连接，并且更准确地是通过管件52'、 53'与之连接。第二燃烧器单元l，的辐射加热管20，前端20b'还与上述第一连接元件50连接。绕空气供应器管嘴71流动的具体方向由图la所示。
炉膛200延伸约2-5m的宽度，但可以考虑更宽，例如，也可为10m或10m以上。炉膛宽度方向为沿图1的俯视图的横向；炉膛的长度垂直于其延伸并且可等于几米，更具体地为10m—50m甚或达到100m或以上。炉膛200由多个前述的辐射加热装置加热，各辐射加热装置包括如下的第一加热器单元1和第二加热器单元l'。从以下的说明可以特别清楚气团是如何引导到第一和第二燃
烧器单元i， r中的。
在燃烧器2中，来自新鲜空气供应器60的空气混合物由通过管道3供应的燃料的燃烧而被加热。在径向相对的第二燃烧器2'中发生同样的情形。流出燃烧器2前端15的废气现于图1的横剖视图中从右流向左，并因而通过辐射加热管20将辐射热供应到炉膛200。废气从左向右引导到辐射加热管20'中，并且进一步通过辐射加热管20'将彼处的辐射热供应到炉膛200。
排放口 56'设置在第二燃烧器单元l'的中间管件69'中；从第一辐射加热管20排出的一部分废气经由第二连接元件50'被引导通过排放口 56，进入第二燃烧器单元l'的流道9'，并且进一步在彼处供应直至抵达平行于管道7，和8'的第二燃烧器2'的前端15'。然后，仍具有热量的废气现被向右引导，与另外的、现被加热的空气燃料混合物1+2 —起进入辐射加热管20'中，其中一部分仍然温热的废气经由第二连接元件50'供应到第一燃烧器单元1并在彼处利用第一燃烧器单元1被进一步加热。某些部分的废气经由管道70、 70'供应到各个辐射加热管20、 20'中。
再循环的废气量由注入新鲜空气管嘴71'的新鲜空气的力来调节。彼处发生的新鲜空气注入愈强劲，由减压而引入的废气进行再循环并再次在各自的燃烧器单元l、 l'中被加热的量愈大。该管嘴设计在已经提及的图la中可以更容易看清楚。锥形的管嘴尖端76设置成与进气口 56同轴，并且离开其有一段距离。新鲜空气从而以较高的速度从管嘴尖端76排放，并流入连接元件50的连接件52中。作为减压形成的结果， 一定量的废气被从中间件69的内通道吸入到连接元件50中。
图2所示的侧视图更为详细地单独显示了连接元件50的设计。尤其是，从图中显示了管调节件53是如何设计的，并且如何能够通过风箱构造对相关联的温度波动和长度变化进行补偿。
本发明的第二实施例如图3所示。在此，发明的辐射加热装置再次以水平剖面的形式显示。两燃烧器单元1、 l'并排地设置在此。剖面通过辐射加热管20、 20'两者的纵轴。
与图1所示发明的辐射加热装置第一实施例相反，辐射加热管20、 20'各自的前端设有换热器300、 300'。各换热器300、 300'具有内腔301并安装在辐射加热管20、 20'各自的前端20b、 20b'，因此废气1+2可沿换热器300、 300'的外周缘流动，然后废气1+2 (至少其一部分)可经由连接元件50、 50'流到另一个燃烧器l、 l'或者可流出各自的废气管310、 310，。新鲜空气经由新鲜空气供应器305、 305，供应到换热器300、 300，各自的内腔301、 301'中。新鲜空气
14流动直至换热器300、 300'的前端，然后流回，其中该新鲜空气由仍然保留有一定量余热的、沿所述外周缘流动的废气进行加热。在换热器300、 300'中被加热的新鲜空气然后经由管嘴320、 320，流入歧管330、 330，中，至少一部分沿换热器300、 300'的外周缘流动的废气也流入到该歧管330、 330'中。歧管330、330，然后排气到连接元件50、 50'中，连接元件50、 50'则将该空气燃料混合物导引到燃烧器单元l、 l'中。其后的流程与图1中的类似。
与图1的实施例相反，所供应新鲜空气的预热在此是在换热器300、 300'中进行的，该预热发生在该新鲜空气混合物经由连接元件50、 50'预热流入燃烧器2、 2'从而在彼处与燃烧器2、 2，中的空气燃料混合物一起被加热之前。最初由被预热的新鲜空气和废气生成并且现被加热到所需温度的该空气混合物，在燃烧后作为废气流入到辐射加热管20、 20，中，从而通过辐射方式将热能供应给炉膛。
图3A详细地显示了装配到壁201的辐射加热管20'固定侧上的附加装置。图3B的剖视图显示了空气管嘴导向件320'的详细视图。
第一燃烧器单元1通过凸缘连接件30、 16、 335固定装配到壁201。该辐射加热管20的凸缘335被夹持在限制件凸缘16和炉壳连接件的凸缘30之间。因此，第一燃烧器单元1和/或围绕第一燃烧器单元1的辐射加热管20附装在壁201上，且在该辐射加热管20的对称轴线的纵向上不可移动。辐射加热管20的滑动限制件的滑动密封圈22相对地设置在辐射加热管20彼此相对侧上(见图l)。即，在某些情况下，可以在辐射加热管20的前端20b对辐射加热管20因温度波动引起的相当大的长度调整进行补偿。而且，辐射加热管20、20'各自可绕其纵轴以简单的方式转动，因此，如果需要，辐射加热管20、 20'各自可以简单的方式转动180° ，然后再次进行固定。在很长的辐射加热管一其长度可达3-5m或以上一随着运行时间的增加而弯曲，从而被称为"下"垂时，这样做是有好处的。这一下垂效应可导致无法固定的缺陷。然而，在此情况下，可以通过简单的转动对下垂再次补偿。只要辐射加热管20、 20'再次加热，随着时间就会消除其向上的弯曲并将再次变直。
图4显示了图3所示发明的辐射加热装置具有改动的连接元件50的实施例的右侧视图。在此，连接元件50具有漏斗形状，而非图3所示的圆柱形连接元件。图4中，特别示出了该连接元件50主要由变宽的漏斗件52和风箱状的长度调节件53构成。
图5中，与图4类似也是从右侧显示的侧视图。在此，连接元件50由狭长形的漏斗件和/或圆柱形件52a来代替。
图6示意性地显示了发明的加热系统的结构，该加热系统包括两个加热器单元l、 r和两根辐射加热管20、 20'。在图6的帮助下，可以很好地说明发明的方法起作用的基本途径以及根据本发明的加热系统的构造。在本发明的该实
施例中，两燃烧器2、 2'都被点燃。分别由燃烧器2、 2'生成的热废气流入各自的辐射加热管20、 20'，从各自的辐射加热管20、 20，的各后端20a、 20a，流到各前端20b、 20b'。至少一部分在流经辐射加热管20之后仍然具有一定量的残余热能的废气，经由连接元件50'被分别供应到燃烧器单元l'和相关的燃烧器2'。该废气在第二燃烧器2'中与所供应的新鲜空气一起被再次燃烧，从而在燃烧器单元l'中产生热废气。然后该热废气在图6中从右向左流经辐射管20'。至少一部分从第二辐射管20，排出的废气，然后通过另外的连接元件50分别供应到第一燃烧器单元1和燃烧器2用于再燃烧。从各自辐射燃烧管20、 20'排出的、将被再次燃烧的废气量可根据特定条件改变，并因而可以等于从辐射加热管20、 20'排出废气量的的任意一部分。
加热系统的另一实施例，如图7所示，包括超过两个燃烧器单元。在此所
示的加热系统包括三个加热器单元i、 r和r，。与图6所示的实施例不同，从
本实施例中的第二辐射加热管20，排出的废气没有供应到第一燃烧器单元1的
燃烧器2，而是分别供应到第三燃烧器单元r，和相关的燃烧器2"。附装到该第三燃烧器r，的辐射加热管20，，供应由燃烧器r，生成的热废气。从第三辐射
加热管20"排出的废气，则通过另外的连接装置50"，至少部分地分别供应到第一燃烧器单元1和相关的燃烧器单元2，并再次燃烧。
从前述的实施例可推得，根据图7的实施例也可扩展到超过第三燃烧器单元。第n燃烧器单元则最好可与第一燃烧器单元连接，从而将第n燃烧器单元的辐射加热管排出的废气供应到第一燃烧器单元。或者，将第n燃烧器单元的辐射加热管与不是该第一燃烧器单元的其它燃烧器单元相连接也是合适的。
权利要求
1. 加热工业炉的辐射加热装置，包括a)第一燃烧器单元(1)包括a1)通过将燃料与助燃空气一起燃烧从而产生热废气的第一燃烧器(2)，a2)第一空气供应器(60)，经由所述第一空气供应器将新鲜空气供应给所述第一燃烧器(2)，以及a3)第一细长形的辐射加热管(20)，其包括与所述第一燃烧器(2)连接的后端(20a)以及与所述后端(20a)隔开的前端(20b)，并且其中由所述第一燃烧器(2)产生的所述热废气从所述第一辐射加热管(20)的所述后端(20a)流到所述前端(20b)，并且将热能沿此路径供应到所述第一辐射加热管(20)的管壁，b)第二燃烧器单元(1’)包括b1)通过将燃料与助燃空气一起燃烧从而产生热废气的第二燃烧器(2’)，b2)第二空气供应器(60’)，经由所述第二空气供应器将新鲜空气供应给所述第二燃烧器(2’)，以及b3)第二细长形的辐射加热管(20’)，其包括与所述第二燃烧器(2’)连接的后端(20a’)以及与所述后端(20a’)隔开的前端(20b’)，并且其中由所述第二燃烧器(2’)产生的所述热废气从所述第二辐射加热管(20’)的所述后端(20a’)流到所述前端(20b’)，并且将热能沿此路径供应到所述第二辐射加热管(20’)的管壁，c)第一连接元件(50)，所述第一连接元件将所述第一辐射加热管(20)的所述后端(20a)与所述第二辐射加热管(20’)的所述前端(20b’)连接，从而所述第二辐射加热管(20’)产生的所述废气中的至少一部分被导入所述第一燃烧器(2)并利用所述第一燃烧器(2)进行再次燃烧，d)第二连接元件(50’)，所述第二连接元件将所述第二辐射加热管(20’)的所述后端(20a’)与所述第一辐射加热管(20)的所述前端(20b)连接，从而所述第一辐射加热管(20)产生的所述废气中的至少一部分被导入所述第二燃烧器(2’)并利用所述第二燃烧器(2’)进行再次燃烧。
2. 根据权利要求1的辐射加热装置，其中各连接元件具有从所述辐射加热 管(20、 20')抽吸所述废气的喷嘴(76、 76，)。
3. 根据权利要求2的辐射加热装置，其中所述喷嘴(76、 76')形成为可活动调节的，从而可调节从所述辐射加热管(20、 20')抽吸的废气量。
4. 根据前述任意一项权利要求的辐射加热装置，其中所述第一和第二连接 元件(50、 50')包括长度调节件。
5. 根据前述任意一项权利要求的辐射加热装置，其中在所述辐射加热管 (20、 20，)的各个前端(20b、 20b，)中设置换热器(300、 300，)。
6. 根据权利要求5的辐射加热装置，其中各换热器(300、 300')具有其 自身的新鲜空气供应器(305、 305')，新鲜空气通过所述新鲜空气供应器供应 到所述换热器(300、 300，)的内部(301、 301')中，并且所述换热器(300、 300，)根据流体动力学而形成，因而各自所供应的新鲜空气被所述相关的辐射 加热管(20、 20，)内的所述废气加热，然后通过各自的连接元件(50、 50') 供应到与所述换热器(300、 300，)相连接的辐射加热管(20、 20，)的后端(20、 20b，)。
7. 根据权利要求5或6的辐射加热装置，其中各换热器(300、 300')具 有用于所述换热器(300、 300，)中被加热的新鲜空气的排气管嘴(320、 320')。
8. 根据权利要求7的辐射加热装置，其中第一和第二连接元件(50、 50') 包括进气漏斗(330、 330，)，并且此进气漏斗(330、 330，)围绕着所述各排 气管嘴(320、 320')的外侧，并且两者之间形成有间隙。
9. 根据权利要求8的辐射加热装置，其中所述进气漏斗(330、 330')和 相关的排气管嘴(320、 320，)的方位为彼此同轴。
10. 根据前述任意一项权利要求的辐射加热装置，其中至少一个换热器 (300)设置成与至少两个燃烧器单元(1、 l')连接。
11. 根据前述任意一项权利要求的辐射加热装置，其中所述第一辐射加热 管(20)和所述第二辐射加热管(20')各具有纵轴，并且所述两辐射加热管(20、 20')被安装成可绕其各自的纵轴旋转任意角度，尤其是旋转约180。。
12. 根据前述任意一项权利要求的辐射加热装置，其中所述第一辐射加热 管(20)和所述第二辐射加热管(20，)各具有纵轴，并且所述两辐射加热管(20、 20')被支撑成可在各自的纵轴方向上伸展和收縮。
13. 根据前述任意一项权利要求的辐射加热装置，其中所述第一辐射加热 管(20)和所述第二辐射加热管(20，)中的至少一个在所述前端(20b、 20b') 或所述后端(20a、 20a')区域的纵向上被支撑成基本不可移动。
14. 根据权利要求13的辐射加热装置，其中所述第一辐射加热管(20)和 所述第二辐射加热管(20，)中的至少一个包括凸缘(16、 16')，所述凸缘与 相对凸缘(30、 30')相连接，从而构成在所述辐射加热管(20、 20，)各自纵 轴方向上不可移动的支撑位置。
15. 加热工业炉的辐射加热装置，包括a) 第一燃烧器单元(1)包括al)通过将燃料与助燃空气一起燃烧从而产生热废气的第一燃烧器(2)， a2)第一空气供应器(60)，经由所述第一空气供应器将新鲜空气供应给所述第一燃烧器(2)，以及 a3)第一细长形的辐射加热管(20),其包括与所述第一燃烧器(2) 连接的后端(20a)以及与所述后端(20a)隔开的前端(20b)， 并且其中由所述第一燃烧器(2)产生的所述热废气从所述第一辐 射加热管(20)的所述后端(20a)流到所述前端(20b)，并且沿 此路径经由所述第一辐射加热管(20)的管壁供应热能，b) 第二燃烧器单元(r)包括bl)通过将燃料与助燃空气一起燃烧从而产生热废气的第二燃烧器 (2，)，b2)第二空气供应器(60')，经由所述第二空气供应器将新鲜空气供 应给所述第二燃烧器(2，)，以及b3)第二细长形的辐射加热管(20')，其包括与所述第二燃烧器(2') 连接的后端(20a')以及与所述后端(20a')隔开的前端(20b，)， 并且其中由所述第二燃烧器(2')产生的所述热废气从所述第二辐 射加热管(20')的所述后端(20a，)流到所述前端(20b')，并且 沿此路径经由所述第二辐射加热管(20，)的管壁供应热能，c) 至少一个另外的燃烧器单元(l")包括cl)通过将燃料与助燃空气一起燃烧从而产生热废气的另外的燃烧器 (2")，c2)另外的空气供应器，经由所述另外的空气供应器将新鲜空气供应给所述第二燃烧器(2")，以及 c3)另外的细长形的辐射加热管(20")，其包括与所述另外的燃烧器 (2")连接的后端以及与所述后端隔开的前端，并且其中由所述 另外的燃烧器(2")产生的所述热废气从所述另外的辐射加热管 (20")的所述后端流到所述前端，并且沿此路径经由所述另外的 辐射加热管(20")的管壁供应热能，d) 第一连接元件(50)，所述第一连接元件将所述第一辐射加热管(20) 的所述前端与所述第二辐射加热管(20')的所述后端连接，从而所述 第一辐射加热管(20')中所述废气的至少一部分被导入所述第二燃烧 器(2')并利用所述第二燃烧器(2')进行再次燃烧，e) 第二连接元件(50')，所述第二连接元件将所述第二辐射加热管(20') 的所述前端与所述另外的辐射加热管(20")的所述后端连接，从而所述第二辐射加热管(20')中所述废气的至少一部分被导入所述另外的 燃烧器(2")并利用所述另外的燃烧器(2")进行再次燃烧，以及 f)另外的连接元件(50")，所述另外的连接元件将所述另外的辐射加热 管(20")的所述前端与另一其它辐射加热管的或所述第一辐射加热管 (20)的所述后端连接，从而所述另外的辐射加热管(20")中所述废 气的至少一部分被导入所述另一其它的燃烧器并利用所述另一其它的 燃烧器进行再次燃烧，或者所述另外的辐射加热管(20")中所述废气 的至少一部分被导入第一燃烧器(2)并利用所述第一燃烧器(2)进 行再次燃烧。
16. 工业炉的加热系统，包括多个根据前述任意一项或多项权利要求的辐 射加热装置。
17. 根据权利要求16的加热系统，其中换热器(300)供应多根辐射加热 管(20、 20，)。
18. 间接加热工业炉的方法，包括以下方法步骤a) 利用第一燃烧器(1)产生热废气，所述第一燃烧器附装于第一辐射加 热管(20)，b) 使所述废气在所述第一辐射加热管(20)内流动，并沿所述第一辐射 加热管(20)从所述第一辐射加热管(20)的所述后端(20a)流到所述前端(20b)， 其中沿着往炉膛(200)的路线供应辐射热，c) 将处在所述第一辐射加热管(20)的所述前端(20b)、仍具有残余热 能的至少一部分废气转送到第二辐射加热管(20，)的所述后端(20a')，d) 利用第二燃烧器(r)产生热废气，所述第二燃烧器附装于所述第二辐 射加热管(20')，e) 使所述废气，连同来自所述第一辐射加热管(20)的仍具有残余热能的 被转送部分废气一起，在所述第二辐射加热管(20，)内流动，并沿所述第二辐 射加热管(20，)从所述第二福射加热管(20')的所述后端(20a，)流到所述前 端(20b，)，其中沿着往炉膛(200)的路线供应辐射热，以及f) 将处在所述第二辐射加热管(20')的所述前端(20b')、仍具有残余 热能的至少一部分废气转送到所述第一辐射加热管(20)的所述后端(20a)。
19. 根据权利要求18的方法，其中，在所述工业炉的运行过程中，所述方 法步骤b)改动为，被加热的助燃空气，连同来自第二辐射加热管(20')的仍 具有残余热能的被转送部分废气一起，在所述第一辐射加热管(20)中从所述 第一辐射加热管(20)的所述后端(20a)流到所述前端(20b)，其中沿着往 炉膛(200)的路线供应辐射热。
20. 根据权利要求18的方法，其中，在燃烧器(2、 2')中被加热的新鲜空气，被来自至少一根所述辐射加热管(20、 20')的废气预热。
21. 根据权利要求20的方法，其中，用于在所述燃烧器(2、 2')中燃烧 的所述新鲜空气在至少一个换热器(300、 300')中被预热。
22. 根据权利要求21的方法，其中，各辐射加热管(20、 20')附装于其 自身的换热器(300、 300，)，并且用于在所述燃烧器(2、 2')中燃烧的新鲜 空气在各自的换热器(300、 300')中被来自所关联的辐射加热管(20、 20') 的废气预热。
23. 间接加热工业炉的方法，包括以下步骤a) 利用第一燃烧器(1)产生热废气，所述第一燃烧器附装于第一辐射加 热管(20)，b) 使所述废气在所述第一辐射加热管(20)内流动，并沿所述第一辐射 加热管(20)从所述第一辐射加热管(20)的所述后端(20a)流到所述前端(20b)， 其中沿着往炉膛(200)的路线供应辐射热，c) 将处在所述第一辐射加热管(20)的所述前端(20b)、仍具有残余热 能的至少一部分废气转送到第二辐射加热管(20')的所述后端(20a')，d) 利用第二燃烧器(r)产生热废气，所述第二燃烧器附装于所述第二辐 射加热管(20')，e) 使所述废气，连同来自所述第一辐射加热管(20)的仍具有残余热能的 被转送部分废气一起，在所述第二辐射加热管(20，)内流动，并沿所述第二辐 射加热管(20，)从所述第二辐射加热管(20，)的所述后端(20a，)流到所述前 端(20b，)，其中沿着往炉膛(200)的路线供应辐射热，f) 将处在所述第二辐射加热管(20，)的所述前端(20b，)、仍具有残余 热能的至少一部分废气转送到另外的辐射加热管(20，')的所述后端(20a")。
全文摘要
本发明涉及一种利用辐射热加热工业炉的辐射加热装置。第一燃烧器单元(1)包括通过燃烧燃料(6)加热空气混合物的第一燃烧器(2)，经由其将新鲜空气供应给第一燃烧器(2)的第一空气供应器(60)，以及第一细长形的辐射加热管(20)，其包括与第一燃烧器(2)连接的后端(20a)以及与后端(20a)隔开的前端(20b)，由第一燃烧器(2)产生的热废气从后端(20a)流到第一辐射加热管(20)的前端(20b)，并且将热能沿此路径供应到第一辐射加热管(20)的管壁。第二燃烧器单元(1’)的构造与第一燃烧器单元类似。第一连接元件(50)将第一辐射加热管(20)的后端(20a)与第二辐射加热管(20’)的前端(20b’)连接，从而第二辐射加热管(20’)产生的至少一部分废气被导入第一燃烧器(2)并利用第一燃烧器进行再次燃烧。第二连接元件(50’)将第二辐射加热管(20’)的后端(20a’)与第一辐射加热管(20)的前端(20b)连接，从而第一辐射加热管(20)产生的至少一部分废气被导入第二燃烧器(2)并利用所述第二燃烧器进行再次燃烧。
文档编号F23C3/00GK101523114SQ200780030936
公开日2009年9月2日 申请日期2007年8月10日 优先权日2006年8月24日
发明者沃尔夫勒姆·舒普, 豪斯特·格拉夫·V·施魏尼茨 申请人:埃尔斯特有限公司;洛伊热处理有限公司