CN102287820B - 采用uv火焰监测的自动点火w型辐射管烧嘴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及采用UV火焰监测的自动点火W型辐射管烧嘴，主要包括配风盘、主煤气管、空气通道、火焰监测管、电极、电极管；圆盘状配风盘位于烧嘴尾端，配风盘上开有火焰监测孔、煤气流通孔以及6-8圈环缝状助燃空气通道；火焰监测管沿空气通道斜插入配风盘火焰监测孔，且火焰监测管位置及角度的可调整；火焰监测管的头端设置有UV火焰监测器。助燃空气通过环缝被分层并逐级与主；空气多级燃烧技术的采用，大幅改善了燃烧效果，燃烧产物中NOx含量大幅下降；通过对火焰监测管位置及角度的合理调整，使UV火焰监测器在烧嘴全调节比范围内均能对火焰进行稳定监测。

Description

采用UV火焰监测的自动点火W型辐射管烧嘴

技术领域

本发明涉及燃烧装置技术领域，尤其涉及应用于一种与W型辐射管配套使用的辐射管加热用燃烧装置。

背景技术

目前，在大型连续带钢热处理炉上，W型辐射管以其有效加热面积大，燃料利用率高，系统控制操作相对简单等优点，得到了很好的推广和应用。为了满足生产工艺要求，辐射管烧嘴燃烧时必须保证整根辐射管表面的温度均匀性，同时要求火焰具有良好的稳定性，并严格控制燃烧产物中NOx含量。通常采用自动点火的辐射管烧嘴必须包含点火装置和火焰监测器两部分。点火主要通过点火变压器连接电极实现，合理的选择点火位置直接影响到烧嘴点火的可靠性。紫外线(下文均简称为UV)火焰监测是较为常用的一种火焰监测方式，火焰监测器通过感知燃烧火焰中的紫外线，通过感光管的交流电流转变为直流电流，并通过放大器对电流进行放大来实现对火焰燃烧监测。采用UV监测时，火焰信号容易受到点火火花、临近及对面火焰信号的影响。

W型辐射管具有管程长，燃烧空间大、有效加热面积大等特点，传统辐射管烧嘴的燃烧方式由于对混合速度的把握不准，经常存在沿辐射管管体方向温差过大的缺点，辐射管表面经常存在局部过热区，整根辐射管表面的温度梯度较大，由于热应力的产生辐射管表面易出现裂纹，影响辐射管的使用寿命。同时国内采用的自动点火W型辐射管烧嘴，为了保证火焰监测稳定性，经常刻意加快混合速度，将燃烧区域集中在空煤气喷口处，火焰长度过短，造成辐射管表面的温差加大，影响辐射管的使用寿命。因此，如何合理的改善W型辐射管燃烧方式、保证火焰监测稳定性和可靠性，降低W型辐射管表面温差成为W型辐射管烧嘴设计中亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能保证辐射管表面的温度均匀、改善辐射管燃烧效果、有效提高火焰监测稳定性的采用UV火焰监测的自动点火W型辐射管烧嘴。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

采用UV火焰监测的自动点火W型辐射管烧嘴，主要包括配风盘、主煤气管、空气通道、火焰监测管、电极、电极管、烧嘴支架；其特征在于：圆盘状配风盘位于烧嘴尾端，配风盘上开有火焰监测孔、煤气流通孔以及环缝状多层助燃空气通道；火焰监测管沿空气通道斜插入配风盘火焰监测孔，且火焰监测管位置及角度的可调整；火焰监测管的头端设置有UV火焰监测器；主煤气管与空气通道平行地穿过其中且与配风盘连接；电极管与主煤气管平行地沿主煤气管中心穿过，且尾端伸出配风盘端部，电极与电极管平行地装在电极管内；烧嘴支架位于主煤气管中部或中部至尾部之间，采用三角支架焊接结构；烧嘴支架上还设有对火焰监测管进行导向和定位的火焰监测管孔。

按照上述方案，配风盘采用耐热钢圆坯精加工而成圆盘状，配风盘中心开有供煤气通过的煤气流通孔，煤气流通孔外围由内及外均匀的开有6-8圈环缝状多层助燃空气通道；环缝采用激光线切割加工成型，每圈环缝被均匀的分为四段，同圈的两段环缝间留有空隙部分不做切割；相邻两圈环缝的空隙部分交错布置。

按上述方案，配风盘采用12mm厚的耐热钢圆坯精加工而成圆盘状；火焰监测孔开在配风盘的3/4直径处。煤气流通孔外围由内及外均匀的开有7圈环缝状多层助燃空气通道。

按上述方案，空气通道为水平放置的一端封闭的内衬浇注料结构的圆筒状柱体，与圆筒状柱体垂直地设有往上的空气进口和空气进口法兰，封闭端靠近空气进口；圆筒状柱体封闭端外侧还设有壳体端板，未封闭的另一端则设置与辐射管配合的安装法兰；壳体端板上安装有窥视孔及火焰监测管；壳体端板与空气通道的正中心位置开设有煤气管孔，煤气管孔下侧开火焰监测管孔，主煤气管和火焰监测管分别穿过壳体端板并固定在其上。

按上述方案，主煤气管头端与煤气三通接头焊接固定，煤气三通接头上与主煤气管垂直地往上的通口为煤气进口，通过直管与煤气接头连接；主煤气管从壳体端板与空气通道的正中心插入，与配风盘的中心煤气流通孔外边缘焊接固定，且主煤气管尾端靠近配风盘处均匀的开有两圈各个环孔；煤气三通接头的水平头端与电极管安装接头焊接固定；电极管安装接头采用缩口式结构，头端开有内螺纹接口。

按上述方案，电极管采用不锈钢管制作；电极管从煤气管中心插入，头端采用螺纹结构与煤气管三通连接，尾端与打火柱焊接固定并伸出通过配风盘上的煤气流通孔；电极与电极管平行地依次穿过空气三通接头、电极管以及打火柱并沿三者中心插入到配风盘端部，电极尾端的打火位置置于配风盘前部；电极上均匀的布置有用于支撑电极丝的陶瓷支架；空气三通接头的头端与电极连接，尾端通过安装螺母与电极管连接，顶端设有用于中心空气接入的螺纹接口。

按照上述方案，火焰监测管端部采用螺纹接口连接UV火焰监测器，火焰监测管从壳体端板3/4直径处插入，沿空气通道斜插入配风盘火焰监测孔。

按照上述方案，还设置有用于支撑主煤气管和配风盘重量的烧嘴支架，烧嘴支架位于主煤气管中部或中部至尾部之间，采用三角支架焊接结构；烧嘴支架上还设有对火焰监测管进行导向和定位的火焰监测管孔。

按照上述方案，壳体端板上安装有窥视孔，窥视孔在煤气管孔左右对称设置。

按照上述方案，电极管尾端设有电极管支架，电极管支架位于主煤气管内。

上述烧嘴的工作原理为：

烧嘴壳体上的安装法兰与W型辐射管固定连接，烧嘴空气进口法兰通过波纹管与换热器出口连接，助燃空气经换热器预热后，通过波纹管从烧嘴的空气进口法兰进入，沿烧嘴空气通道进入W型辐射管的头部，助燃空气进入辐射管后，通过配风盘上的环缝被分为由内及外几个水平层次高速喷出，靠近配风盘中心的环缝空气喷出后，与主煤气混合并通过点火电极将烧嘴引燃。通过环缝分层的空气再逐级与煤气混合，将火焰拉长，确保整根辐射管表面的温度均匀性。电极管通过主煤气管中心插入到配风盘端部，电极的点火位置位于配风盘的前部，烧嘴正常燃烧时，UV火焰监测器通过火焰监测管对燃烧火焰进行监测。

本发明的有益效果：

(1)配风盘采用激光线切割方式均匀开有6-8圈环缝，助燃空气通过环缝被分层并逐级与主煤气混合，辐射管内火焰被拉长，避免了局部高温区的产生，大幅改善了辐射管表面的温度均匀性。

(2)空气多级燃烧技术的采用，大幅改善了燃烧效果，燃烧产物中NOx含量大幅下降；

(3)通过对火焰监测管位置及角度的合理调整，使UV火焰监测器在烧嘴全调节比范围内均能对火焰进行稳定监测。

附图说明

图1为本发明的烧嘴结构示意图；

图2为图1的B向侧视图；

图3为配风盘结构示意图；

图4为本发明的烧嘴与W型辐射管和换热器配套使用的结构示意图；

图中：1-配风盘，2-主煤气管，3-电极管，4-空气通道，5-空气进口法兰，6-煤气接头，7-煤气三通接头，8-电极管安装接头，9-电极，10-空气三通接头，11-第二安装螺母，12-第一安装螺母，13-UV火焰监测器，14-壳体端板，15-火焰监测管，16-安装法兰，17-烧嘴支架，18-电极管支架，19-打火柱，20-窥视孔，21-W型辐射管烧嘴，22-波纹管，23-换热器出口法兰，24-换热器，25-W型辐射管，26-火焰监测孔，27-煤气流通孔。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例做进一步描述。

图1-图3为根据本发明实施的采用UV火焰监测的自动点火W型辐射管烧嘴，它主要包括配风盘1、主煤气管2、空气通道4、火焰监测管15、电极19、电极管3；配风盘1位于烧嘴的尾端，采用12mm厚的耐热钢圆坯精加工而成圆盘状，配风盘1中心开有火焰监测孔26和供煤气通过的煤气流通孔27，煤气流通孔27外围由内及外均匀的开有6-8圈环缝，本实施例的图3所示为6圈，也可以为7圈，环缝采用激光线切割加工成型，每圈环缝被均匀的分为四段，同圈的两段环缝间留有空隙部分不做切割；相邻两圈环缝的空隙部分交错布置。助燃空气通过环缝被分层并逐级与主煤气混合，辐射管内火焰由此被拉长，避免了局部高温区的产生，提高了辐射管表面温度的均匀性。火焰监测孔26开在配风盘1的3/4直径处，供火焰监测管15通过。

主煤气管2为煤气流通通道，通过空气壳体端板14中心进入空气通道4并与空气通道4平行地从其中穿过，主煤气管2头端与煤气三通接头7焊接固定；主煤气管2尾端与配风盘1连续焊接相连，且主煤气管2尾端靠近配风盘1处均匀的开有两圈各4个环孔，用于助燃空气与主煤气的预混；煤气三通接头7顶端通过直管与煤气接头6连接，煤气三通接头7头端与电极管安装接头8焊接固定；电极管安装接头8采用缩口式结构，头端开有内螺纹接口。

电极管3与主煤气管2平行地从其中穿过并沿主煤气管2中心插入到配风盘1端部，电极管3采用不锈钢管制作，电极管头端采用螺纹结构与煤气管三通接头7连接，尾端与打火柱19焊接固定并伸出通过配风盘1上的煤气流通孔27；电极管3头端设有两个安装螺母，第一安装螺母12与安装接头8头端的内螺纹固二安装螺母11与空气三通接头10连接；电极管3尾端设有电极管支架18，保证电极打火位置及电极管3位置居于主煤气管2中；空气三通接头10头端与电极9连接，其顶端设有1/2”螺纹接口，用于中心空气的接入。

电极9与电极管3平行地从依次穿过空气三通接头10、电极管3以及打火柱19并沿三者中心插入到配风盘1端部；电极9包括电极头、连接包铁、陶瓷支架、电极丝四个部分，电极丝为进口康奈尔电极丝，电极丝和电极头通过连接包铁进行连接，电极上均匀的布置有支撑电极丝的陶瓷支架，避免电极管3与电极9在电极管内发生打火；打火柱19采用耐热钢加工成型，尾端设有双支架打火点与电极9尾端的电极丝进行打火；电极9尾端的打火位置置于配风盘1前部。

空气通道4为水平放置的一端封闭的内衬浇注料结构的圆筒状柱体，与圆筒状柱体垂直地设有往上的空气进口和空气进口法兰5，封闭端靠近空气进口；圆筒状柱体封闭端外侧还设有壳体端板14，未封闭的另一端则设置与辐射管配合的安装法兰16；壳体端板14与空气通道4的正中心位置开设有煤气管孔，煤气管孔下侧开火焰监测管孔，主煤气管2和火焰监测管15分别穿过壳体端板14并固定在其上；壳体端板14上安装有窥视孔20及火焰监测管15，窥视孔20在煤气管孔左右对称设置。

通过对火焰监测管位置及角度的合理调整，使UV火焰监测器在烧嘴全调节比范围内均能对火焰进行稳定监测。本实施例中，火焰监测管15通过壳体端板14的3/4直径处斜插入空气通道4，通过烧嘴支架17，最终与配风盘1上的火焰监测孔26点焊定位；火焰监测管15头端配有UV火焰监测器13，用于对燃烧火焰进行监测；烧嘴支架17位于主煤气管2中部或中部至尾部之间，采用三角支架焊接结构，用于支撑烧嘴主煤气管2和配风盘1重量，烧嘴支架17上设有火焰监测管孔(基于此点我对附图1和4的烧嘴支架进行了修改，见附图1和4)，对火焰监测管15进行导向和定位。

图4给出了本发明的W型辐射管烧嘴与换热器及W型辐射管配套使用的具体实施方式。其中主要包括W型辐射管烧嘴21、换热器24及W型辐射管25；烧嘴壳体上的安装法兰16与辐射管25固定连接，烧嘴空气进口法兰5通过波纹管22与换热器出口23连接，助燃空气经换热器24预热后，通过波纹管22从烧嘴的空气进口法兰5进入，沿烧嘴空气通道4进入W型辐射管25；烧嘴的中心空气沿着空气三通接头10和电极管3中心接入打火柱19处。烧嘴点火命令发出后，电极9与打火柱19打火，产生电火花，空气煤气同时通入辐射管烧嘴，中心空气在打火柱处与主煤气混合并被引燃，确保了烧嘴点火的可靠性。由空气进口法兰5通入的预热空气在配风盘1处被环缝分为由内及外几个不同的水平层次，预热空气由内及外逐级分层与主煤气混合并燃烧，烧嘴火焰由此被拉长，确保了整根辐射管表面的温度均匀性；火焰监测管15通过烧嘴支架17斜插入辐射管内部，合理的调节火焰监测管15倾角，使UV火焰监测器13能够对多层级火焰进行稳定监测，确保了火焰监测的稳定性。拉长的火焰沿W型辐射管25管长方向运动，对辐射管管壁进行加热，在W型辐射管25尾部与换热器24进行换热，预热助燃空气，换热后的烟气从换热器24尾部排出。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (9)

1.采用UV火焰监测的自动点火W型辐射管烧嘴，主要包括配风盘、主煤气管、空气通道、火焰监测管、电极、电极管、烧嘴支架；其特征在于：圆盘状配风盘位于烧嘴尾端，配风盘上开有火焰监测孔、煤气流通孔以及环缝状多层助燃空气通道；火焰监测管沿空气通道斜插入配风盘火焰监测孔，且火焰监测管位置及角度可调整；火焰监测管的头端设置有UV火焰监测器；主煤气管与空气通道平行地穿过空气通道且与配风盘连接；电极管与主煤气管平行地沿主煤气管中心穿过，且尾端伸出配风盘端部，电极与电极管平行地装在电极管内；烧嘴支架位于主煤气管中部或中部至尾部之间，采用三角支架焊接结构；烧嘴支架上还设有对火焰监测管进行导向和定位的火焰监测管孔。

2.根据权利要求1所述的辐射管烧嘴，其特征在于配风盘采用耐热钢圆坯精加工而成圆盘状，配风盘中心开有供煤气通过的煤气流通孔，煤气流通孔外围由内及外均匀的开有6-8圈环缝状多层助燃空气通道；环缝采用激光线切割加工成型，每圈环缝被均匀的分为四段，同圈的两段环缝间留有空隙部分不做切割；相邻两圈环缝的空隙部分交错布置。

3.根据权利要求2所述的辐射管烧嘴，其特征在于配风盘采用12mm厚的耐热钢圆坯精加工而成圆盘状；火焰监测孔开在配风盘的3/4直径处。

4.根据权利要求2所述的辐射管烧嘴，其特征在于配风盘采用12mm厚的耐热钢圆坯精加工而成圆盘状；火焰监测孔开在配风盘的3/4直径处；煤气流通孔外围由内及外均匀的开有7圈环缝状多层助燃空气通道。

5.根据权利要求1-4之一所述的辐射管烧嘴，其特征在于空气通道为水平放置的一端封闭的内衬浇注料结构的圆筒状柱体，与圆筒状柱体垂直地设有往上的空气进口和空气进口法兰，封闭端靠近空气进口；圆筒状柱体封闭端外侧还设有壳体端板，未封闭的另一端则设置与辐射管配合的安装法兰；壳体端板与空气通道的正中心位置开设有煤气管孔，煤气管孔下侧开火焰监测管孔，主煤气管和火焰监测管分别穿过壳体端板并固定在其上；壳体端板上安装有窥视孔及火焰监测管，窥视孔在煤气管孔左右对称设置。

6.根据权利要求5所述的辐射管烧嘴，其特征在于主煤气管头端与煤气三通接头焊接固定，煤气三通接头上与主煤气管垂直地往上的通口为煤气进口，通过直管与煤气接头连接；主煤气管从壳体端板与空气通道的正中心插入，与配风盘的中心煤气流通孔外边缘焊接固定，且主煤气管尾端靠近配风盘处均匀的开有两圈各4个环孔；煤气三通接头的水平头端与电极管安装接头焊接固定；电极管安装接头采用缩口式结构，头端开有内螺纹接口。

7.根据权利要求1-4之一或6所述的辐射管烧嘴，其特征在于电极管采用不锈钢管制作；电极管从煤气管中心插入，头端采用螺纹结构与煤气三通接头连接，尾端与打火柱焊接固定并伸出通过配风盘上的煤气流通孔；电极与电极管平行地依次穿过空气三通接头、电极管以及打火柱并沿三者中心插入到配风盘端部，电极尾端的打火位置置于配风盘前部；电极上均匀的布置有用于支撑电极丝的陶瓷支架；空气三通接头的头端与电极连接，尾端通过安装螺母与电极管连接，顶端设有用于中心空气接入的螺纹接口。

8.根据权利要求7所述的辐射管烧嘴，其特征在于火焰监测管端部采用螺纹接口连接UV火焰监测器，火焰监测管从壳体端板3/4直径处插入，沿空气通道斜插入配风盘火焰监测孔。

9.根据权利要求1-4之一或6或8所述的辐射管烧嘴，其特征在于电极管尾端设有电极管支架，电极管支架位于主煤气管内。

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