一种组合式辐射管燃烧装置的制作方法

本发明涉及蓄热式高温空气燃烧技术领域，尤其涉及一种组合式辐射管燃烧装置。

背景技术：

燃气辐射管，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；蓄热式燃气辐射管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。由于燃气辐射管在正常工作过程中，需要配置相应的换向控制系统及装置。随着工程化项目的广泛应用，一座热处理炉需配备几十乃至几百支辐射管燃烧器，以蓄热式燃气辐射管为例，需配置辐射管燃烧器的数量和点火烧嘴及相应的点火控制系统相互配套，系统十分庞大，人工操作繁琐，成本高。因此如何设计一种高效低成本和操作简单的燃烧装置成为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出了一种组合式辐射管燃烧装置，该装置为连体式空/燃气双预热蓄热式辐射管燃烧装置，简化了管道系统，具有满足高效、节能、环保蓄热式燃烧技术优点的同时具有更高效的集成性，辐射功率高，温度更加均匀，结构更简单，安装、调试和检修更加方便，降低了成本。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：本发明提出了一种组合式辐射管燃烧装置，根据本发明的实施例，包括：上层辐射管燃烧装置、下层辐射管燃烧装置、四通换向阀、空气支管、空气废气支管、燃气支管和燃气废气支管，其中，所述上层辐射管燃烧装置包括：A侧燃烧辐射管、B侧燃烧辐射管、将所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管进行连接的过渡辐射管、上层辐射管燃烧装置蓄热箱体以及长明火烧嘴，所述上层辐射管燃烧装置蓄热箱体包括A侧辐射管燃烧装置蓄热箱体和B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体，所述长明火烧嘴包括A侧长明火烧嘴和B侧长明火烧嘴，所述过渡辐射管的两端分别与所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管的一端进行连接，所述A侧燃烧辐射管的另一端与所述A侧辐射管燃烧装置蓄热箱体相连通，其中，所述A侧辐射管燃烧装置蓄热箱体内部设有呈前后设置的A侧空气蓄热箱体和A侧燃气蓄热箱体，所述A侧空气蓄热箱体和A侧燃气蓄热箱体的一端均伸入所述A侧燃烧辐射管内部，所述A侧空气蓄热箱体的另一端设有A侧空气进口/空气废气出口，所述A侧燃气蓄热箱体的另一端设有A侧燃气进口/燃气废气出口，所述A侧长明火烧嘴位于所述A侧空气蓄热箱体与A侧燃气蓄热箱体之间，且所述A侧长明火烧嘴一端的装配口位于所述A侧辐射管燃烧装置蓄热箱体的外部，另一端喷出口沿轴向伸入所述A侧辐射管燃烧装置蓄热箱体的内部延伸至所述A侧燃烧辐射管内部的A侧空气蓄热箱体和A侧燃气蓄热箱体处，用于将通入的燃气与空气充分混合燃烧；所述B侧燃烧辐射管的另一端与所述B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体相连通，其中，所述B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体内部设有呈前后设置的B侧空气蓄热箱体和B侧燃气蓄热箱体，所述B侧空气蓄热箱体和B侧燃气蓄热箱体的一端均伸入所述B侧燃烧辐射管内部，所述B侧空气蓄热箱体的另一端设有B侧空气进口/空气废气出口，所述B侧燃气蓄热箱体的另一端设有B侧燃气进口/燃气废气出口，所述B侧长明火烧嘴位于所述B侧空气蓄热箱体与B侧燃气蓄热箱体之间，且所述B侧长明火烧嘴一端的装配口位于所述B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体的外部，另一端喷出口沿轴向伸入所述B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体的内部延伸至所述B侧燃烧辐射管内部的B侧空气蓄热箱体和B侧燃气蓄热箱体处，用于将通入的燃气与空气充分混合燃烧；所述下层辐射管燃烧装置的结构与所述上层辐射管燃烧装置相同，位于所述上层辐射管燃烧装置下方且与所述上层辐射管燃烧装置相连通；所述四通换向阀包括：空气/空气废气四通换向阀和燃气/燃气废气四通换向阀，所述空气/空气废气四通换向阀分别与空气支管、空气废气支管以及所述上层辐射管燃烧装置的空气进口和空气废气出口相连，所述燃气/燃气废气四通换向阀分别与燃气支管、燃气废气支管以及所述上层辐射管燃烧装置的燃气进口和燃气废气出口相连，用于使所述上层A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管周期性交替换向燃烧-排烟。

发明人发现，利用本发明所述的组合式辐射管燃烧装置，采用两阶或多阶辐射管燃烧装置进行两两串联的连接方式，这样只需一套空气管路和燃气管路，优化了燃烧装置与空气/燃气总管管路布置方式，缩短了管道长度，降低了成本，管道系统布置更加合理；同时组合式蓄热箱体联接方式较传统一组辐射管燃烧装置减少了换向阀的数量，在降低成本的同时简化了控制系统，操作更加方便，系统更加稳定。

根据本发明的实施例，所述上层辐射管燃烧装置与所述下层辐射管燃烧装置呈前后错位设置。

根据本发明的实施例，所述上层辐射管燃烧装置为第一阶级辐射管燃烧装置，所述下层辐射管燃烧装置包括至少一个阶级辐射管燃烧装置，其中的每个阶级辐射管燃烧装置的结构均与所述第一阶级辐射管燃烧装置相同且所述每个阶级辐射管燃烧装置均相互连通。

根据本发明的实施例，所述上层A侧和B侧空气蓄热箱体与所述下层A侧和B侧空气蓄热箱体、所述上层A侧和B侧燃气蓄热箱体与所述下层A侧和B侧燃气蓄热箱体均分别通过对应管道相连通。

根据本发明的实施例，所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管均为直管，过渡辐射管为半圆形，所述上层辐射管燃烧装置沿所述半圆圆心轴向对称。

根据本发明的实施例，所述空气蓄热箱体截面积为：0.0047 m²，所述燃气蓄热箱体截面积为：0.0042 m²。

根据本发明的实施例，所述A侧辐射管燃烧装置蓄热箱体和B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体的内部填充有蓄热体，所述蓄热体为蜂窝体。

在本发明的另一方面，提供了一种利用前面所述的装置进行燃烧的方法，根据本发明的实施例，包括以下步骤：第一步：当所述上层A侧燃烧辐射管为燃烧侧，上层B侧燃烧辐射管为排烟侧；点燃所述上层和下层的A侧长明火烧嘴，产生火焰，切换所述空气/空气废气四通换向阀，连通所述空气支管和空气废气支管，切换所述燃气/燃气废气四通换向阀，连通所述燃气支管和燃气废气支管，向所述上层A侧空气进口和上层A侧燃气进口分别通入空气和燃气，所述空气一部分进入所述上层A侧空气蓄热箱体，一部分通过所述管道进入所述下层A侧空气蓄热箱体，所述燃气一部分进入所述上层A侧燃气蓄热箱体，一部分通过所述管道进入所述下层A侧燃气蓄热箱体；第二步：所述火焰将所述上层和下层A侧的空气和燃气充分混合燃烧产生高温烟气，所述高温烟气流经且加热所述上层和下层A侧燃烧辐射管和过渡辐射管进入且加热所述上层和下层B侧燃烧辐射管，所述上层B侧的高温烟气再经过所述上层B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体从所述B侧空气废气出口和燃气废气出口分别进入所述空气废气支管和燃气废气支管进行排出，所述下层B侧的高温烟气经所述下层B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体通过所述管道进入所述上层B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体，然后从所述B侧空气废气出口和燃气废气出口分别进入所述空气废气支管和燃气废气支管进行排出；第三步：经过一段时间切换所述四通换向阀进行换向，上层B侧燃烧辐射管为燃烧侧，所述上层A侧燃烧辐射管为排烟侧，工作方式与所述上层A侧燃烧辐射管为燃烧侧时相同。

根据本发明的实施例，所述上层A侧燃烧辐射管和上层B侧燃烧辐射管每经过60-90s进行交替换向燃烧-排烟。

本发明至少包括以下有益效果：本发明所述的组合式辐射管燃烧装置，采用两阶或多阶辐射管燃烧装置进行两两串联的连接方式，这样只需一套空气管路和燃气管路，优化了燃烧装置与空气/燃气总管管路布置方式，缩短了管道长度，降低了成本，管道系统布置更加合理；同时组合式蓄热箱体联接方式较传统一组辐射管燃烧装置减少了换向阀的数量，在降低成本的同时简化了控制系统，操作更加方便，系统更加稳定。

附图说明

图1为本发明组合式辐射管燃烧装置的结构主视图。

图2为本发明组合式辐射管燃烧装置的结构左视图。

图3为本发明组合式辐射管燃烧装置的结构俯视图。

其中，上层辐射管燃烧装置1，下层辐射管燃烧装置2，A侧燃烧辐射管3，B侧燃烧辐射管4，过渡辐射管5，辐射管燃烧装置蓄热箱体6，空气蓄热箱体601，燃气蓄热箱体602，长明火烧嘴7，空气进口8，空气废气出口9，燃气进口10，燃气废气出口11，管道12。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

本发明提出了一种组合式辐射管燃烧装置，参照图1、2和3所示，根据本发明的实施例，本发明所述装置包括：上层辐射管燃烧装置1、下层辐射管燃烧装置2、四通换向阀、空气支管、空气废气支管、燃气支管和燃气废气支管，其中，所述上层辐射管燃烧装置包括：A侧燃烧辐射管3、B侧燃烧辐射管4、将所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管进行连接的过渡辐射管5、上层辐射管燃烧装置蓄热箱体6以及长明火烧嘴7，根据本发明的一些实施例，本发明所述辐射管的具体形状不受限制，本发明所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管均为直管，过渡辐射管为半圆形，所述上层辐射管燃烧装置沿所述半圆圆心轴向对称。

根据本发明的实施例，参照图1、2和3所示，所述上层辐射管燃烧装置蓄热箱体包括A侧辐射管燃烧装置蓄热箱体和B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体，所述长明火烧嘴包括A侧长明火烧嘴和B侧长明火烧嘴，所述过渡辐射管的两端分别与所述A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管的一端进行连接，所述A侧燃烧辐射管的另一端与所述A侧辐射管燃烧装置蓄热箱体相连通，其中，所述A侧辐射管燃烧装置蓄热箱体内部设有呈前后设置的A侧空气蓄热箱体601和A侧燃气蓄热箱体602，所述A侧空气蓄热箱体和A侧燃气蓄热箱体的一端均伸入所述A侧燃烧辐射管内部，所述A侧空气蓄热箱体的另一端设有A侧空气进口/空气废气出口，所述A侧燃气蓄热箱体的另一端设有A侧燃气进口/燃气废气出口，当A侧为燃烧侧，则A侧为空气进口8和燃气进口10，B侧为排烟侧，则B侧为空气废气出口9和燃气废气出口11，所述A侧长明火烧嘴位于所述A侧空气蓄热箱体与A侧燃气蓄热箱体之间，且所述A侧长明火烧嘴一端的装配口位于所述A侧辐射管燃烧装置蓄热箱体的外部，另一端喷出口沿轴向伸入所述A侧辐射管燃烧装置蓄热箱体的内部延伸至所述A侧燃烧辐射管内部的A侧空气蓄热箱体和A侧燃气蓄热箱体处，用于将通入的燃气与空气充分混合燃烧；所述B侧燃烧辐射管的另一端与所述B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体相连通，其中，所述B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体内部设有呈前后设置的B侧空气蓄热箱体和B侧燃气蓄热箱体，所述B侧空气蓄热箱体和B侧燃气蓄热箱体的一端均伸入所述B侧燃烧辐射管内部，所述B侧空气蓄热箱体的另一端设有B侧空气进口/空气废气出口，所述B侧燃气蓄热箱体的另一端设有B侧燃气进口/燃气废气出口，当A侧为燃烧侧，则A侧为空气进口和燃气进口，B侧为排烟侧，则B侧为空气废气出口和燃气废气出口，所述B侧长明火烧嘴位于所述B侧空气蓄热箱体与B侧燃气蓄热箱体之间，且所述B侧长明火烧嘴一端的装配口位于所述B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体的外部，另一端喷出口沿轴向伸入所述B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体的内部延伸至所述B侧燃烧辐射管内部的B侧空气蓄热箱体和B侧燃气蓄热箱体处，用于将通入的燃气与空气充分混合燃烧，当A侧为燃烧侧时，B侧则为排烟侧，两侧交替进行周期性燃烧-排烟。

根据本发明的一些实施例，所述空气蓄热箱体截面积为：0.0047 m²，所述燃气蓄热箱体截面积为：0.0042 m²。

根据本发明的一些实施例，所述A侧辐射管燃烧装置蓄热箱体和B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体的内部填充有蓄热体，其中，所述蓄热体的具体材质不受限制，本发明优选为蜂窝体。

根据本发明的实施例，参照图1、2和3所示，所述下层辐射管燃烧装置的结构与所述上层辐射管燃烧装置相同，呈前后错位设置，位于所述上层辐射管燃烧装置下方且与所述上层辐射管燃烧装置通过管道12相连通。

根据本发明的一些实施例，所述上层A侧和B侧空气蓄热箱体与所述下层A侧和B侧空气蓄热箱体、所述上层A侧和B侧燃气蓄热箱体与所述下层A侧和B侧燃气蓄热箱体均分别通过对应管道相连通。

根据本发明的实施例，所述四通换向阀包括：空气/空气废气四通换向阀和燃气/燃气废气四通换向阀，所述空气/空气废气四通换向阀分别与空气支管、空气废气支管以及所述上层辐射管燃烧装置的空气进口和空气废气出口相连，所述燃气/燃气废气四通换向阀分别与燃气支管、燃气废气支管以及所述上层辐射管燃烧装置的燃气进口和燃气废气出口相连，用于使所述上层A侧燃烧辐射管和B侧燃烧辐射管周期性交替换向燃烧-排烟。

根据本发明的一些实施例，所述上层辐射管燃烧装置为第一阶级辐射管燃烧装置，所述下层辐射管燃烧装置包括至少一个阶级辐射管燃烧装置，当个数为多个时，通过相应管道对应依次串联在上一阶级的下方，进行叠加，其中的每个阶级辐射管燃烧装置的结构均与所述第一阶级辐射管燃烧装置相同且所述每个阶级辐射管燃烧装置均相互连通，又由于本发明四通阀只与第一阶级辐射管燃烧装置相连，这样只需一套空气管路和燃气管路，优化了燃烧装置与空气/燃气总管管路布置方式，缩短了管道长度，降低了成本，管道系统布置更加合理，同时减少了换向阀的数量，在降低成本的同时简化了控制系统，操作更加方便，系统更加稳定。

在本发明的另一方面，提供了一种里面前面所述的组合式辐射管燃烧装置进行燃烧的方法，根据本发明的实施例，包括以下步骤：第一步：当所述上层A侧燃烧辐射管为燃烧侧，上层B侧燃烧辐射管为排烟侧；点燃所述上层和下层的A侧长明火烧嘴，产生火焰，切换所述空气/空气废气四通换向阀，连通所述空气支管和空气废气支管，切换所述燃气/燃气废气四通换向阀，连通所述燃气支管和燃气废气支管，向所述上层A侧空气进口和上层A侧燃气进口分别通入空气和燃气，所述空气一部分进入所述上层A侧空气蓄热箱体，一部分通过所述管道进入所述下层A侧空气蓄热箱体，所述燃气一部分进入所述上层A侧燃气蓄热箱体，一部分通过所述管道进入所述下层A侧燃气蓄热箱体。

根据本发明的实施例，第二步：所述火焰将所述上层和下层A侧的空气和燃气充分混合燃烧产生高温烟气，所述高温烟气流经且加热所述上层和下层A侧燃烧辐射管和过渡辐射管进入且加热所述上层和下层B侧燃烧辐射管，所述上层B侧的高温烟气再经过所述上层B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体从所述B侧空气废气出口和燃气废气出口分别进入所述空气废气支管和燃气废气支管进行排出，所述下层B侧的高温烟气经所述下层B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体通过所述管道进入所述上层B侧辐射管燃烧装置蓄热箱体，然后从所述B侧空气废气出口和燃气废气出口分别进入所述空气废气支管和燃气废气支管进行排出。

根据本发明的实施例，第三步：经过一段时间切换所述四通换向阀进行换向，上层B侧燃烧辐射管为燃烧侧，所述上层A侧燃烧辐射管为排烟侧，工作方式与所述上层A侧燃烧辐射管为燃烧侧时相同。

根据本发明的一些实施例，本发明所述上层A侧燃烧辐射管和上层B侧燃烧辐射管每经过60-90s进行周期性交替换向燃烧-排烟，所述下层辐射管燃烧装置的工艺流程随上层辐射管燃烧装置的工艺流程相应变化。

发明人发现，利用本发明所述的组合式辐射管燃烧装置，采用两阶或多阶辐射管燃烧装置进行两两串联的连接方式，本发明四通阀只与第一阶级辐射管燃烧装置相连，这样只需一套空气管路和燃气管路，优化了燃烧装置与空气/燃气总管管路布置方式，缩短了管道长度，降低了成本，管道系统布置更加合理；同时组合式蓄热箱体联接方式较传统一组辐射管燃烧装置减少了换向阀的数量，在降低成本的同时简化了控制系统，操作更加方便，系统更加稳定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是点连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。