一种辐射管加热装置的制作方法

本发明属于燃烧器领域，涉及一种辐射管加热装置。

背景技术：

辐射管加热装置在无氧化热处理领域具有较为广泛的应用，其中应用较为广泛的有直套管式辐射管和w型辐射管。由于热处理工艺对温度精度要求高，直套管是辐射管和w型辐射管加热装置大多采用脉冲燃烧控制，每个加热装置都有配套燃烧控制器、火焰检测器、自动切断阀、手动阀等一系列附属设备；而直套管式辐射管受到辐射面积的限制、w型辐射管受到首尾温度均匀性要求的限制，所配备的烧嘴功率不宜过高，一座热处理炉需要配置数量庞大的燃烧器及附属设备，投资成本非常高。

采用双p型辐射管，可以在确保一定的辐射面积的前提下增大烧嘴功率，从而实现减少烧嘴及附属设备数量，降低投入的目的。但在烧嘴功率加大之后的实际操作中，需要控制辐射管内燃烧的nox排放指标，同时也要确保辐射管管壁温度均匀性，防止局部温度过高影响热处理质量或直接导致辐射管变形、烧穿；解决以上问题仍有一定技术难度。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种辐射管加热装置，实现在配置大功率烧嘴，大幅降低投资成本的同时，也能有效降低辐射管内燃烧温度，提高管壁温度均匀性，并实现低nox排放。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种辐射管加热装置，包括烧嘴1和双p型辐射管2，所述双p型辐射管包括中心管、两个边管、三通管、四通管，所述中心管与两个边管的一端通过三通管连通，所述四通管的三个接口分别连接中心管和两个边管的另一端，剩一个接口连接所述烧嘴；所述烧嘴的喷出方向与中心管同轴；所述烧嘴包括燃气管、封头和燃烧室；所述燃烧室与封头均具有缩口结构，所述封头位于烧嘴出口端；燃烧室从封头的中间穿过，外表面与封头的缩口结构之间形成有一圈环缝，助燃空气一部分从环缝流进双p型辐射管，另一部分进入燃烧室在燃烧室参与反应后在从燃烧室流进双p型辐射管；燃烧室的缩口结构和封头的缩口结构组合形成两级导向。

进一步，所述封头、中心管以及四通管的水平轴为同轴，所述封头跨越四通管的竖直轴线。

进一步，所述燃烧室的缩口角度为a1；封头的缩口角度a2的范围为a1～120°，其中，a1的范围为60°～90°。

进一步，所述环缝上布置有隔断，隔断的数量不少于2个，均布在环缝内。

进一步，隔断部分的截面积占整个环缝截面积的比例为1/4～2/3。

进一步，所述中心管的直径为d1，边管的直径为d2，d2＝0.7～0.9d1。

进一步，所述燃烧室包括依次设置的入口段、中间段、出口段，所述中间段为缩口结构。

进一步，所述入口段、出口段均为直段。

本发明的有益效果在于：本发明的一种辐射管加热装置在配套大功率烧嘴的同时，能够有效提高烟气自循环倍率和降低局部燃烧强度，有效控制局部高温和辐射管管壁温度均匀性，确保加热质量，减少nox排放。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明一种辐射管加热装置结构示意图；

图2为各种气体流动示意图；

图3为图2的沿m-m的剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1所示一种辐射管加热装置，包括烧嘴1和双p型辐射管2，烧嘴1采用自身预热式高速烧嘴，所述双p型辐射管包括中心管2-1、两个边管2-2、三通管2-3、四通管2-4，所述中心管2-1与两个边管2-2的一端通过三通管2-3连通，所述四通管2-4的三个接口分别连接中心管2-1和两个边管2-2的另一端，剩一个接口连接所述烧嘴1；所述烧嘴1的喷出方向与中心管2-1同轴；所述烧嘴1包括燃气管1-5、封头1-1和燃烧室1-2；所述燃烧室1-2与封头1-1均具有缩口结构，所述封头1-1位于烧嘴1出口端；燃烧室1-2从封头1-1的中间穿过，外表面与封头1-1的缩口结构之间形成有一圈环缝1-4，助燃空气一部分从环缝1-4流进双p型辐射管2，另一部分进入燃烧室1-2在燃烧室1-2参与反应后在从燃烧室1-2流进双p型辐射管2。燃烧室1-2的缩口结构和封头1-1的缩口结构组合形成两级导向。

本实施例中，所述烧嘴封头1-1、中心管2-1、四通管2-4的烧嘴接口同轴。封头1-1跨越四通管2-4的竖直轴线。图1中，与中心管2-1平行的为水平轴线，通过四通管2-4中心，与水平轴线垂直的为四通管2-4的竖直轴线，封头1-1刚好跨越四通管2-4的竖直轴线，可以保证良好的喷射动力，引导烟气效果好。如果封头1-1太靠后，喷头前空间太大，动量损耗大，喷射气流的引导作用变差；太靠前，烟气回流区流通面积比例小，引导的烟气量也受限。

作为优选，所述燃烧室1-2的缩口角度为a1；封头的缩口角度a2的范围为a1～120°，其中，a1的范围为60°～90°。所述燃烧室1-2包括依次设置的入口段、中间段、出口段，所述中间段为缩口结构，入口段、出口段均为直段。

作为本实施例的进一步改进，所述环缝1-4上布置有隔断1-3，隔断1-3的数量不少于2个，均布在环缝1-4内。作为优选，隔断部分的截面积占整个环缝1-4截面积的比例为1/4～2/3。

作为优选，所述中心管2-1的直径为d1，边管2-2的直径为d2，d2＝0.7～0.9d1。

工作状态下，一部分空气进入燃烧室1-2参与燃烧反应后在进入双p型辐射管2，另一部分空气从环缝1-4直接进入双p型辐射管2，在双p型辐射管2内继续参与燃烧反应，实现空气分级燃烧；空气在燃烧室与燃料发生一定程度的燃烧反应，形成高温气体，并在燃烧室1-2缩口作用下高速喷出，同时形成较强的背压，使得空气也已较高的流速从环缝1-4喷入双p型辐射管2；双p型辐射管2内的燃烧烟气一部分烟自身预热烧嘴排出，另一部分则在高速喷射气流的作用下在双p型辐射管2内循环。

燃烧室1-2的缩口结构和封头1-1的缩口结构组合形成两级导向，引导烟气在双p型辐射管2内的循环。封头1-1的缩口结构引导烟气的一级循环，在环缝1-4高速空气流的喷射作用下，烟气贴着封头1-1外壁回流形成一级循环，一级循环烟气与环缝1-4空气混合，大幅降低氧气浓度，实现第二级的低氧燃烧；燃烧室1-2的缩口结构引导烟气二级循环，在燃烧室1-2出口高速气流的喷射作用下，烟气贴着燃烧室1-2缩口部分的外壁回流形成二级循环，二级循环烟气跟随燃烧室1-2的出口的高速气流一同向前流动，增大了气体流量，可以降低一级燃烧的燃烧温度并控制局部高温，提高温度均匀性，还可以进一步降低从燃烧喷出的未完成反应气体的浓度，降低第二级燃烧的强度，起到拉长火焰和提高温度均匀性的目的。烟气在辐射管内的自循环，大幅提高实际运行烟气流量，有利于降低加热装置在加热过程中烟气的整体温降幅度，有利于降低中心管2-1和边管2-2的温差，提高辐射管加热装置的整体热流密度的均匀性和加热区域的温度控制精度。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。