CN219244308U - 一种辐射管加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种辐射管加热装置，包括预热器、燃烧器以及辐射管，所述预热器内设有空气通道和烟气通道，空气与烟气在预热器中进行热量交换，预热空气经由预热空气管道通入燃烧器；烟气经过预热器后，一部分烟气经由烟气出口排出，另一部分烟气经由烟气回流管道进入燃烧器；所述燃烧器包括燃气入口和燃烧区域，所述燃气入口、预热空气管道以及烟气回流管道分别与所述燃烧区域连通。本申请一方面采用了烟气回流技术，降低了氮氧化物排放值，另一方面利用烟气对助燃空气进行预热，提高了能源利用率，从而达到排放和节能之间的平衡。

Description

一种辐射管加热装置

技术领域

本实用新型涉及热交换设备领域，尤其涉及一种辐射管加热装置。

背景技术

在金属热处理行业中，通常采用辐射管对工件进行间接加热，在此过程中，又常以天然气为主要燃料进行燃烧。当燃烧温度大于850℃时，烟气中的氧气和氮气会结合形成一系列的氮氧化物(NOx)，而氮氧化物是大气中雾霾、酸雨等环境污染的主要因素。因此，如何提供一种能够降低氮氧化物排放且保持燃烧热效率的辐射管加热装置是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种辐射管加热装置，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种辐射管加热装置，包括预热器、燃烧器以及辐射管，

所述预热器内设有空气通道和烟气通道，空气与烟气在预热器中进行热量交换，预热空气经由预热空气管道通入燃烧器；烟气经过预热器后，一部分烟气经由烟气出口排出，另一部分烟气经由烟气回流管道进入燃烧器；

所述燃烧器包括燃气入口和燃烧区域，所述燃气入口、预热空气管道以及烟气回流管道分别与所述燃烧区域连通。

较佳地，所述预热器包括沿半径方向从外到内依次设置的外壳、翅片管以及中心管，翅片管靠近所述辐射管的一端封闭并具有端头，所述中心管靠近所述辐射管的一端与所述端头之间具有间隙。

较佳地，所述翅片管上设置有多个翅片，多个所述翅片分别设置在所述翅片管的管壁内侧和外侧。

较佳地，所述空气通道包括所述中心管的内部空间以及中心管与翅片管之间的空间，所述烟气通道包括外壳与翅片管之间的空间。

较佳地，所述燃烧器还包括混合区域，所述预热空气管道和烟气回流管道与所述混合区域连通，预热空气的部分与回流烟气在所述混合区域中混合得到空气烟气混合气。

较佳地，所述燃烧区域分为第一燃烧区域、第二燃烧区域和第三燃烧区域，所述燃气入口通入的燃气和所述预热空气管道中通入的部分预热空气在第一燃烧区域中混合并燃烧；所述第二燃烧区域位于所述第一燃烧区域的下游，第一燃烧区域的燃烧产物与空气烟气混合气的一部分在第二燃烧区域中混合并燃烧；所述第三燃烧区域位于所述第二燃烧区域的下游，第二燃烧区域的燃烧产物与空气烟气混合气的另一部分在第三燃烧区域中混合并燃烧。

较佳地，所述燃烧器还包括二级燃烧装置，所述第二燃烧区域设置于二级燃烧装置内，所述二级燃烧装置包括筒壁和设置于所述筒壁一端的端板。

较佳地，所述端板的中部设有与所述第一燃烧区域连通的第一孔洞，第一燃烧区域的燃烧产物经由第一孔洞流至第二燃烧区域；所述第一孔洞的周围分布有若干与所述混合区域连通的第二孔洞，空气烟气混合气的一部分经由第二孔洞流至第二燃烧区域；空气烟气混合气的另一部分则经由所述二级燃烧装置的外侧流至所述第三燃烧区域。

较佳地，所述烟气回流管道和/或所述预热空气通道中设有流量控制机构。

较佳地，所述燃烧器以一体地方式被构造。

与现有技术相比，本实用新型提供的辐射管加热装置具有如下优点：

1、本申请一方面采用了烟气回流技术，降低了氮氧化物排放值，另一方面利用烟气对助燃空气进行预热，提高了能源利用率，另外，本申请将预热空气管道以及烟气回流管道进行了分离，并进一步能够对空气流量以及回流烟气流量进行调节，从而达到排放和节能之间的平衡；

2、本实用新型将燃烧器内的燃烧分成三个区域进行分级燃烧，抑制了氮氧化物的产生。

附图说明

图1为本实用新型的一个具体实施方式中辐射管加热装置的立体结构示意图；

图2为本实用新型的一个具体实施方式中预热器的剖面图；

图3为本实用新型的一个具体实施方式中燃烧器的剖面图；

图4为本实用新型的一个具体实施方式中二级燃烧装置的立体结构示意图。

图中：100-预热器、101-助燃空气入口、102-烟气出口、110-外壳、120-翅片管、121-端头、122-翅片、130-中心管、200-燃烧器、201-燃气入口、210-第一燃烧区域、220-第二燃烧区域、230-第三燃烧区域、240-混合区域、250-二级燃烧装置、251-筒壁、252-端板、253-第一孔洞、254-第二孔洞、300-辐射管、410-预热空气管道、420-烟气回流管道。

具体实施方式

为了更详尽的表述上述实用新型的技术方案，以下列举出具体的实施例来证明技术效果；需要强调的是，这些实施例用于说明本实用新型而不限于限制本实用新型的范围。

本实用新型提供的辐射管加热装置，如图1至图3所示，包括预热器100、燃烧器200以及辐射管300，所述预热器100内设有空气通道和烟气通道，所述空气通道的入口通入助燃空气，也就是说，空气通道的入口即为助燃空气入口101，空气通道的出口与预热空气管道410连通。所述烟气通道的入口与所述辐射管300连通用于通入烟气，出口与烟气出口102以及烟气回流管道420连通。所述燃烧器200包括燃气入口201和燃烧区域，所述燃气入口201、预热空气管道410以及烟气回流管道420分别与所述燃烧区域连通。这样，辐射管300内的烟气一部分从烟气出口102直接排出，另一部分经由烟气回流管道420再次流入燃烧器200中参与燃烧，达到降低排放的目的。而助燃空气进入预热器100后，与进入预热器100的高温烟气进行热量交换，利用烟气的余热完成助燃空气的预热，能够将助燃空气预热到300℃左右，既能够降低烟气的排放温度，同时还能够提高助燃空气温度以利于燃气的燃烧，大大提高了能源的利用率。

在一些实施例中，请参考图2，所述预热器100包括沿半径方向从外到内依次设置的外壳110、翅片管120以及中心管130，其中，翅片管120套设在中心管130的外侧，翅片管120靠近辐射管300的一端封闭并具有端头121，中心管130靠近辐射管300的一端与端头121之间具有间隙，使得空气能够从中心管130中经由该间隙在端头121处转向后流向翅片管120与中心管130之间的周向通道。在一些实施例中，在翅片管120上设置有多个翅片122，翅片122分别设置在翅片管120的管壁内侧和外侧，也即部分翅片122设置在烟气通道中，部分翅片122设置在空气通道中；通过在烟气通道和空气通道中设置翅片122，能够增大热交换面积，提高换热能力。

所述烟气通道为所述外壳110与所述翅片管120之间的空间、或者外壳110和辐射管300与所述翅片管120之间的空间。具体地，烟气的流动如图2中实线箭头所指示，即：烟气从辐射管300流向预热器100，被所述端头121阻隔，向外围分散，流经翅片122释放热量后，其中一部分从烟气出口102排出，另一部分流入烟气回流通道420，参与后续燃烧。而所述空气通道为所述中心管130的内部空间以及中心管130与翅片管120之间的空间。具体地，助燃空气的流动如图2中虚线箭头所指示，即：助燃空气入口101通入的助燃空气沿中心管130流动，遇端头121阻隔后转向而沿着中心管130与翅片管120之间的空间反向流动，经中心管130外表面与翅片管120内表面组成的缝隙之间流至预热空气通道410中，在此过程中实现空气与烟气的热量交换，完成预热。

在一些实施例中，所述烟气回流管道420中设有流量控制机构(未图示)，以根据实际需求调节烟气回流量；当然，还可以在预热空气通道410中设置流量控制机构(未图示)，以根据实际需求调节空气流量。在一些实施例中，所述流量控制机构可以采用阀门。

在一些实施例中，请参考图3，所述燃烧器200包括混合区域240，所述预热空气管道410和烟气回流管道420与所述混合区域240连通，使助燃空气的部分与回流烟气在混合区域240内充分混合，得到助燃空气与回流烟气混合气。所述燃烧器200还包括二级燃烧装置250，二级燃烧装置250通过燃烧筒与上游部件相连。

如图3所示，所述燃烧区域分为第一燃烧区域210、第二燃烧区域220和第三燃烧区域230。具体地，所述燃气入口201通入的燃气和所述预热空气管道410中通入的部分空气通入所述第一燃烧区域210，两种气体在第一燃烧区域210混合并被点火枪点燃，当然在燃烧器200正常工作时由第一燃烧区域210中的火焰点燃，此时燃气处于过剩状态，在此称为第一燃烧产物，第一燃烧产物仍然有部分燃气未燃烧。第一燃烧产物经由燃烧筒流向下游的第二燃烧区域220，第二燃烧区域220位于二级燃烧装置250的内部，同时通入第二燃烧区域220的还包括助燃空气与回流烟气混合气的一部分，助燃空气与回流烟气混合气的一部分与第一燃烧产物在二级燃烧装置250中混合，并且在第二燃烧区域220继续燃烧，得到第二燃烧产物，此时第二燃烧产物依然为燃气过剩状态。所述第三燃烧区域230位于临近二级燃烧装置250的出口的区域；助燃空气与回流烟气混合气的另一部分不通入二级燃烧装置250中而是绕过二级燃烧装置250，与第二燃烧产物在第三燃烧区域230中混合并燃烧(如图3中外侧的虚线箭头所示)。通过设置串联依次布置的三级燃烧区域，使得燃气能够在三级燃烧区域中依次逐级燃烧，实现充分燃烧，能够大大地降低氮氧化物的排放的同时，还能够提高燃烧效率。

在一些实施例中，请参考图4，所述第二燃烧区域220设置于圆筒型的二级燃烧装置250内，所述二级燃烧装置250包括筒壁251和设置于所述筒壁251一端的端板252，端板252设置于二级燃烧装置250的位于混合区域240的一端，而在二级燃烧装置250的位于辐射管300的一端则设置有二级燃烧装置出口。所述二级燃烧装置250用于构造隔离的二级燃烧区域，并且起到稳定火焰的作用。

在一些实施例中，请继续参考图4，所述端板252的中部设有与所述第一燃烧区域210连通的第一孔洞253，所述第一孔洞253的周围分布有若干与混合区域240连通的第二孔洞254，助燃空气与回流烟气混合气的一部分经由第二孔洞254流入二级燃烧装置250内部，助燃空气与回流烟气混合气的另一部分则经由所述二级燃烧装置250的外侧流入所述第三燃烧区域230。

另外，需要说明的是，所述燃烧器200可以整合为一个整体的铸件，提高燃烧器的集成度，以降低燃烧器200的制造成本。

在一些实施例中，所述预热空气管道410和烟气回流管道420均采用软管，从而避免硬性连接对安装精度的限制。

综上所述，本实用新型提供的辐射管加热装置，包括预热器100、燃烧器200以及辐射管300，所述预热器100内设有空气通道和烟气通道，空气和烟气在预热器中交换热量，降低烟气温度的同时提高空气温度，预热后的空气通过预热空气管道410通入燃烧器200，烟气的一部分则经由烟气回流管道420通入燃烧器200。而燃烧器200通过设置三级燃烧区域，使得燃气能够与空气及回流烟气混合，燃气得到充分地燃烧，既提高了能源利用率，同时还降低了烟气中的氮氧化物含量。

显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种辐射管加热装置，其特征在于，包括预热器、燃烧器以及辐射管，

所述预热器内设有空气通道和烟气通道，空气与烟气在预热器中进行热量交换，预热空气经由预热空气管道通入燃烧器；烟气经过预热器后，一部分烟气经由烟气出口排出，另一部分烟气经由烟气回流管道进入燃烧器；

所述燃烧器包括燃气入口和燃烧区域，所述燃气入口、预热空气管道以及烟气回流管道分别与所述燃烧区域连通。

2.根据权利要求1所述的辐射管加热装置，其特征在于，所述预热器包括沿半径方向从外到内依次设置的外壳、翅片管以及中心管，翅片管靠近所述辐射管的一端封闭并具有端头，所述中心管靠近所述辐射管的一端与所述端头之间具有间隙。

3.根据权利要求2所述的辐射管加热装置，其特征在于，所述翅片管上设置有多个翅片，多个所述翅片分别设置在所述翅片管的管壁内侧和外侧。

4.根据权利要求2所述的辐射管加热装置，其特征在于，所述空气通道包括所述中心管的内部空间以及中心管与翅片管之间的空间，所述烟气通道包括外壳与翅片管之间的空间。

5.根据权利要求1所述的辐射管加热装置，其特征在于，所述燃烧器还包括混合区域，所述预热空气管道和烟气回流管道与所述混合区域连通，预热空气的部分与回流烟气在所述混合区域中混合得到空气烟气混合气。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的辐射管加热装置，其特征在于，所述燃烧区域分为第一燃烧区域、第二燃烧区域和第三燃烧区域，所述燃气入口通入的燃气和所述预热空气管道中通入的部分预热空气在第一燃烧区域中混合并燃烧；所述第二燃烧区域位于所述第一燃烧区域的下游，第一燃烧区域的燃烧产物与空气烟气混合气的一部分在第二燃烧区域中混合并燃烧；所述第三燃烧区域位于所述第二燃烧区域的下游，第二燃烧区域的燃烧产物与空气烟气混合气的另一部分在第三燃烧区域中混合并燃烧。

7.根据权利要求6所述的辐射管加热装置，其特征在于，所述燃烧器还包括二级燃烧装置，所述第二燃烧区域设置于二级燃烧装置内，所述二级燃烧装置包括筒壁和设置于所述筒壁一端的端板。

8.根据权利要求7所述的辐射管加热装置，其特征在于，所述端板的中部设有与所述第一燃烧区域连通的第一孔洞，第一燃烧区域的燃烧产物经由第一孔洞流至第二燃烧区域；所述第一孔洞的周围分布有若干与所述混合区域连通的第二孔洞，空气烟气混合气的一部分经由第二孔洞流至第二燃烧区域；空气烟气混合气的另一部分则经由所述二级燃烧装置的外侧流至所述第三燃烧区域。

9.根据权利要求1所述的辐射管加热装置，其特征在于，所述烟气回流管道和/或所述预热空气管道中设有流量控制机构。

10.根据权利要求1所述的辐射管加热装置，其特征在于，所述燃烧器以一体地方式被构造。

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