CN106501015B - 一种多管束集成式辐射管燃烧实验系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蓄热式高温空气燃烧技术领域,尤其涉及一种多管束集成式辐射管燃烧实验系统及方法。本发明所述试验系统包括:蓄热式燃烧装置、炉体、三通阀、鼓风机、引风机、空气管线、烟气管线和燃气管线,其中,所述蓄热式燃烧装置包括:第一燃烧装置和第二燃烧装置,分别位于所述炉体的两端,在所述炉体内部设有多个辐射管,所述辐射管贯穿所述炉体且其两端延伸至炉体外部分别与第一、第二燃烧室相连通。本发明具有更高效的集成性,参数准确和辐射功率高的特点。

Description

一种多管束集成式辐射管燃烧实验系统及方法
技术领域
本发明涉及蓄热式高温空气燃烧技术领域,尤其涉及一种多管束集成式辐射管燃烧实验系统及方法。
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。目前由于对实验装置缺乏足够的重视,各厂家使用的辐射管实验装置一般都是钢板、型钢焊接而成、内壁安装耐火材料的简易保温装置,炉墙上开有窥视孔和热电偶引出孔,炉膛内装有测量炉温的热电偶。但是由于这些实验装置一般没有冷却装置,在一定的煤气流量情况下,难以获得实验装置准确的热效率及辐射管表面辐射功率等性能参数。因此如何设计一种满足高效、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,结构简单,安装、调试和检修方便的实验装置成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提出了一种多管束集成式辐射管燃烧实验系统及方法,本发明所述试验系统通过设置蓄热式多管束辐射管燃烧装置,测试其热效率及表面辐射功率等参数,操作简单方便可行,系统运行稳定,具有满足高效、节能、环保蓄热式燃烧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。
为解决上述技术问题,本发明提出了一种多管束集成式辐射管燃烧实验系统,根据本发明的实施例,本发明所述试验系统包括:蓄热式燃烧装置、炉体、三通阀、鼓风机、引风机、空气管线、烟气管线和燃气管线,其中,所述蓄热式燃烧装置包括:第一燃烧装置和第二燃烧装置,所述第一燃烧装置和第二燃烧装置的结构相同,分别位于所述炉体的两端,用于换向执行燃烧/排烟,所述第一、第二燃烧装置均包括:燃烧器和燃烧室,其中,所述燃烧器设有空气入口/烟气出口和燃气入口,所述燃气入口位于所述燃烧器的中部,所述空气入口/烟气出口位于所述燃烧器的一端且与所述三通阀相连,所述燃烧器另一端伸入所述燃烧室内部与所述燃烧室相连通,在所述燃烧室的上部设有点火烧嘴,用于使所述系统启动燃烧,在所述燃烧室的内部设有温度测点,用于检测采集所述燃烧室的温度;在所述炉体的内壁上设有空气入口和多个炉膛气体出口,所述空气入口位于所述炉体内壁的下方,所述炉膛气体出口具有间隔地设置在所述炉体的内壁上,并在所述炉膛气体出口设置用于采集炉膛气体出口处温度的传感器,在所述炉膛中部设有温度测点,用于检测采集炉膛的温度,在所述炉体内部设有多个辐射管,所述辐射管贯穿所述炉体且其两端延伸至炉体外部分别与第一、第二燃烧室相连通,用于使所述第一燃烧室中产生的烟气经所述辐射管运输至第二燃烧室,在所述辐射管的表面上设有多个温度测点,用于检测采集所述辐射管表面的温度;所述三通阀分别与所述鼓风机、引风机和第一、第二燃烧器的空气入口/烟气出口相连,用于切换所述系统的燃烧/排烟,使第一、第二燃烧装置进行换向燃烧/排烟,所述鼓风机通过所述空气管线分别与所述三通阀和炉体内壁上的空气入口相连,且位于所述鼓风机连接炉体内壁上的空气入口的空气管线上设有调节阀和空气流量计,分别用于调节和记录进入所述炉膛内部的空气流量,位于所述鼓风机连接所述三通阀的空气管线上设有调节阀,用于调节空气流量,所述引风机通过所述烟气管线与所述三通阀相连,且位于所述引风机连接所述三通阀的烟气管线上设有温度测点和调节阀,分别用于测量烟气温度和调节烟气流量,在所述引风机的入口处还设有烟气成分取样点,用于检测排出烟气的成分,所述燃气管线的两端分别与所述第一、第二燃烧器的燃气入口相连接,在所述燃气管线上设有第一、第二燃气阀门组件、位于所述第一燃气阀门组件和第二燃气阀门组件之间的燃气供给管路,所述燃气供给管路上设有燃气流量计和燃气压力表,分别用于控制和记录经所述燃气管线进入所述第一、第二燃烧装置的燃气流量。
发明人发现,根据本发明实施例的所述试验系统,采用常温空气通入炉膛,炉膛充满度好,辐射管向炉膛内部辐射热量均匀,通过测量参数能比较真实地反映出辐射管热工性能,采用常温空气入膛,也解决了多只辐射管空间布置问题;同时通过设置蓄热式多管束辐射管燃烧装置,测试其热效率及表面辐射功率等参数,并且燃烧室与辐射管之间采用金属法兰连接方式,方便拆卸及采取相应的措施提高辐射管表面辐射功率,此外,操作简单方便可行,系统运行稳定,具有满足高效、节能、环保蓄热式燃烧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,工艺管路布置简单,操作和维护方便,安全性高,实验数据准确和重现性强。
根据本发明的实施例,在所述第一、第二燃烧器的内部均设有蓄热体;所述第一和第二燃气阀门组件均包括:用于调节燃气流量的调节阀、用于切断燃气供给的切断阀和用于将残余燃气赶入炉内燃尽的吹扫阀。
根据本发明的实施例,所述三通阀个数为两个,分别与第一燃烧器和第二燃烧器相连。
根据本发明的实施例,所述辐射管的个数至少为三个,具有间隔地并列设置,所述辐射管温度测点个数为三个,分别具有间隔的位于所述辐射管的表面,用于进行全面检测采集辐射管的温度,所述炉膛气体出口为两个,分别位于所述炉体的上方和下方。
根据本发明的实施例,所述炉体为中空的箱体状。
根据本发明的实施例,所述第一、第二燃烧室与所述辐射管均采用金属法兰连接,用于方便拆卸及采取措施提高辐射管表面辐射功率。
在本发明的另一方面,本发明提供了一种利用前面所述的试验系统进行实验的方法,根据本发明的实施例,包括以下步骤:1)点燃所述第一燃烧装置中的点火烧嘴;2)所述第一燃烧室燃烧稳定后,切换与所述第一燃烧器相连的三通阀,调节空气调节阀,连通空气管线,通过所述鼓风机经所述空气管线向所述第一燃烧室和炉体内部排入空气,同时切换与所述第二燃烧器相连的三通阀,调节烟气调节阀,连通烟气管线,同时开启所述第一燃气阀门组件,连通所述燃气管线,向所述第一燃烧室内通入燃气,进一步加大所述第一燃烧室的燃烧,燃烧后的高温烟气通过辐射管传输到达第二燃烧室中,再通过所述引风机经所述烟气管线将烟气排出;3)燃烧状况稳定后,通过烟气分析仪采集所述烟气成分取样点,实时分析烟气氧含量,调节所述空气调节阀,使烟气中氧气含量和所述炉膛内部的温度达到工艺要求时,调节所述空气管线调节阀,通过所述空气管路流量计记录进入炉膛内部空气流量,此时,进行数据采集:通过所述燃烧室温度测点记录燃烧室温度,通过所述辐射管表面温度测点记录辐射管的管壁温度,通过所述炉膛温度测点记录炉膛内部温度,通过所述烟气温度测点记录排出烟气的温度,通过所述燃气流量计和空气流量计,分别记录通入的燃气和空气的流量,通过所述烟气成分取样点经烟气分析仪采集记录烟气成分,通过所述传感器记录所述炉膛气体出口的温度;4)调节所述空气管线调节阀改变进入炉膛内部的空气流量,其他参数和步骤保持不变,分别进行多组实验数据记录,待实验工况稳定,实验数据记录完毕后进行数据对比,评估所述辐射管的热工性能,调节所述阀门组件的切断阀,停止燃气供给,将所述点火烧嘴熄灭,用氮气对所述燃气管线进行吹扫,实验结束,停炉降温。
根据本发明的实施例,在所述步骤3中:烟气中的氧气含量为3%-7%,所述炉膛内部的温度达到900℃。
根据本发明的实施例,所述第一、第二燃烧装置每经过60-90s周期性换向,通过切换所述三通阀,执行燃烧/排烟的切换动作,使整个燃烧系统周期性地换向燃烧/排烟。
本发明至少包括以下有益效果:本发明所述试验系统,采用常温空气通入炉膛,炉膛充满度好,辐射管向炉膛内部辐射热量均匀,通过测量参数能比较真实地反映出辐射管热工性能,采用常温空气入膛,也解决了多只辐射管空间布置问题;同时通过设置蓄热式多管束辐射管燃烧装置,测试其热效率及表面辐射功率等参数,并且燃烧室与辐射管之间采用金属法兰连接方式,方便拆卸及采取相应的措施提高辐射管表面辐射功率,此外,操作简单方便可行,系统运行稳定,具有满足高效、节能、环保蓄热式燃烧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,工艺管路布置简单,操作和维护方便,安全性高,实验数据准确和重现性强。
附图说明
图1为本发明多管束集成式辐射管燃烧实验系统的结构示意图。
其中,鼓风机1,三通阀2,燃烧装置3,燃烧器301,空气入口/烟气出口302,燃气入口303,燃烧室304,点火烧嘴305,燃烧室温度测点306,金属法兰4,炉体5,炉体空气入口501,炉膛气体出口502,炉膛温度测点503,辐射管6,辐射管表面温度测点601,空气管线7,空气管线调节阀701,空气流量计702,引风机8,烟气管线9,烟气管线温度测点901,烟气管线调节阀902,烟气成分取样点903,燃气管线10,阀门组件调节阀1001,阀门组件切断阀1002,阀门组件吹扫阀1003,燃气供给管路11,燃气流量计1101,燃气压力表1102。
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。
本发明提供了一种多管束集成式辐射管燃烧实验系统,根据本发明的实施例,图1为本发明多管束集成式辐射管燃烧实验系统的结构示意图,参照图1所示,本发明所述试验系统包括:蓄热式燃烧装置、炉体5、三通阀2、鼓风机1、引风机8、空气管线7、烟气管线9和燃气管线10。
根据本发明的实施例,参照图1所示,所述蓄热式燃烧装置包括:第一燃烧装置和第二燃烧装置,分别位于所述炉体的两端,当第一燃烧装置处于燃烧状态,第二燃烧装置则通过三通阀切换至烟气管线进行排烟,所述第一、第二燃烧装置每经过60-90s周期性换向,通过切换所述三通阀,执行燃烧/排烟的切换动作,使整个燃烧系统周期性地换向燃烧/排烟,根据本发明的一些实施例,本发明所述炉体的具体形状不受限制,本发明优选所述炉体优选为中空的箱体状,所述第一燃烧装置3包括:第一燃烧器301和第一燃烧室304,所述第二燃烧装置包括:第二燃烧器和第二燃烧室,其中,所述第一燃烧装置和第二燃烧装置的结构相同,所述第一、第二燃烧器内部均设有蓄热体进行蓄热,所述蓄热体的具体种类不受限制,可以为陶瓷小球或陶瓷蜂窝体,所述第一、第二燃烧器均设有空气入口/烟气出口302和燃气入口303,当燃烧器为燃烧运作时,则为空气入口,当其为排烟运作时则为烟气出口,所述燃气入口位于所述燃烧器的中部,所述空气入口/烟气出口位于所述燃烧器的一端且与所述三通阀相连,所述燃烧器另一端伸入所述燃烧室内部与所述燃烧室相连通,在所述燃烧室的上部设有点火烧嘴305,具体的,所述点火烧嘴一端贯穿所述燃烧室延伸至所述燃烧室的内部,一端位于所述燃烧室的外部,所述用于使所述系统启动燃烧,在所述燃烧室的内部设有温度测点306,可以采用温度检测装置在温度测点进行检测采集所述燃烧室的温度,其中,所述温度检测装置的具体种类不受限制,只要能够耐高温并且准确度高即可。
根据本发明的实施例,参照图1所示,在所述炉体5的内壁上设有空气入口501和多个炉膛气体出口502,所述空气入口位于所述炉体内壁的下方,所述炉膛气体出口具有间隔地设置在所述炉体的内壁上,本发明所述炉膛气体出口优选为2个,分别位于所述炉体的上方和下方,并在所述炉膛气体出口设置用于采集炉膛气体出口处温度的传感器,在所述炉膛中部设有温度测点503,可以采用温度检测装置在温度测点进行检测采集所述炉膛的温度,其中,所述温度检测装置的具体种类不受限制,只要能够耐高温并且准确度高即可,在所述炉体内部设有多个辐射管6,所述辐射管均贯穿所述炉体且其两端延伸至炉体外部分别与第一、第二燃烧室通过金属法兰4相连接,并伸入所述第一、第二燃烧室中,并且具有间隔地并列设置,用于使所述第一燃烧室中产生的烟气经所述辐射管运输至第二燃烧室,同时采用金属法兰进行连接,便于拆卸和安装,同时也可根据实况进行辐射管的增加和减少来进行实验对比,在所述辐射管的表面上设有多个温度测点601,可以采用温度检测装置在温度测点进行检测采集所述辐射管表面的温度,其中,所述温度检测装置的具体种类不受限制,只要能够耐高温并且准确度高即可;根据本发明的一些实施例,本发明所述辐射管的具体个数不受限制,至少为3个,成为多管束集成式辐射管,所述辐射管温度测点个数优选为三个,分别具有间隔的位于所述辐射管的表面,用于进行全面检测采集辐射管的温度,其中,所述辐射管的具体设置方式不受限制,所述辐射管可以水平方式放置于炉体内部,也可以竖直分列排布于炉体内部,还可以呈“品”字型布置,根据适用于不同工艺实验条件进行组合,当所述辐射管为水平方式放置时,所述辐射管温度测点分别位于所述辐射管的左部、中部和右部,当所述辐射管为竖直方式放置时,所述辐射管温度测点分别位于所述辐射管的上部、中部和下部。
根据本发明的实施例,参照图1所示,所述三通阀分别与所述鼓风机、引风机和第一、第二燃烧器的空气入口/烟气出口相连,具体的,所述三通阀个数为两个,一个分别与所述鼓风机、引风机和第一燃烧器相连,另一个与所述鼓风机、引风机和第二燃烧器相连,用于切换所述系统的燃烧/排烟,使第一、第二燃烧装置进行换向燃烧/排烟,当第一燃烧装置处于燃烧状态,第二燃烧装置则通过三通阀切换至烟气管线进行排烟,所述第一、第二燃烧装置每经过60-90s周期性换向,换向后,第一燃烧装置变为排烟侧,第二燃烧装置变为燃烧侧,总之通过切换所述三通阀,执行燃烧/排烟的切换动作,使整个燃烧系统周期性地换向燃烧/排烟。
根据本发明的实施例,参照图1所示,所述鼓风机通过所述空气管线7分别与所述两个三通阀和炉体内壁上的空气入口相连,且位于所述鼓风机连接炉体内壁上的空气入口的空气管线上设有空气管线调节阀701和空气流量计702,分别用于调节和记录进入所述炉膛内部的空气流量,位于所述鼓风机连接所述两个三通阀的空气管线上均设有调节阀,用于调节空气流量,通过调节所述空气流量,改变进入炉体内部的空气流量,可以进行多次试验并测量相关参数,实验数据记录完毕后进行数据对比,评估所述辐射管的热工性能,对实验工况及时的进行升级改造;根据本发明的一些实施例,本发明所述相关参数为:燃烧室温度,辐射管的管壁温度,炉膛内部温度,排出烟气的温度,燃气和空气的流量,烟气成分和炉膛气体出口的温度,分别通过如下所述进行检测和记录:通过所述燃烧室温度测点记录燃烧室温度,通过所述辐射管表面温度测点记录辐射管的管壁温度,通过所述炉膛温度测点记录炉膛内部温度,通过所述烟气温度测点记录排出烟气的温度,通过所述燃气流量计和空气流量计,分别记录通入的燃气和空气的流量,通过所述烟气成分取样点经烟气分析仪采集记录烟气成分,通过所述传感器记录所述炉膛气体出口的温度。
根据本发明的实施例,参照图1所示,所述引风机8通过所述烟气管线9与所述两个三通阀相连,且位于所述引风机连接所述两个三通阀的烟气管线上均设有温度测点901和调节阀902,分别用于测量烟气温度和调节烟气流量,在所述引风机的入口处还设有烟气成分取样点903,用于检测排出烟气的成分,根据本发明的一些实施例,本发明可以在所述烟气管线的温度测点处放置温度检测装置进行检测,在烟气成分取样点处放置烟气成分检测仪进行检测,采集相关数据。
根据本发明的实施例,参照图1所示,所述燃气管线10的两端分别与所述第一、第二燃烧器的燃气入口相连接,在所述燃气管线上设有第一燃气阀门组件和第二燃气阀门组件、位于所述第一燃气阀门组件和第二燃气阀门组件之间的燃气供给管路11,所述第一和第二燃气阀门组件均包括:用于调节燃气流量的调节阀1001、用于切断燃气供给的切断阀1002和用于防止所述燃气管线堵塞的吹扫阀1003,当第一燃烧装置为燃烧侧,第二燃烧装置为排烟侧,此时,通过第一燃烧阀门组件进行控制,打开管路,通过所述燃气管线向第一燃烧装置排入燃气,控制第二阀门组件上的切断阀切断通往第二燃烧装置的管路,当第二燃烧装置为燃烧侧,第一燃烧装置为排烟侧,此时,通过第二燃烧阀门组件进行控制,打开管路,通过所述燃气管线向第二燃烧装置排入燃气,控制第一阀门组件上的切断阀切断通往第一燃烧装置的管路,所述燃气供给管路上设有燃气流量计1101和燃气压力表1102,当第一燃烧装置为燃烧侧,则控制和记录经所述燃气管线进入所述第一燃烧装置的燃气流量,当第二燃烧装置为燃烧侧,则控制和记录经所述燃气管线进入所述第二燃烧装置的燃气流量。
在本发明的另一方面,提供了一种利用前面所述多管束集成式辐射管燃烧实验系统进行实验的方法,根据本发明的实施例,包括一些步骤:第一步:点燃所述第一燃烧装置中的点火烧嘴,开启所述系统的燃烧。
根据本发明的实施例,在所述燃烧室的上部设有点火烧嘴,具体的,所述点火烧嘴一端贯穿所述燃烧室延伸至所述燃烧室的内部,一端位于所述燃烧室的外部。
根据本发明的实施例,第二步:所述第一燃烧室燃烧稳定后,切换与所述第一燃烧器相连的三通阀,调节空气调节阀,连通空气管线,通过所述鼓风机经所述空气管线向所述第一燃烧室和炉体内部排入空气,同时切换与所述第二燃烧器相连的三通阀,调节烟气调节阀,连通烟气管线,同时开启所述第一燃气阀门组件,连通所述燃气管线,向所述第一燃烧室内通入燃气,进一步加大所述第一燃烧室的燃烧,燃烧后的高温烟气通过辐射管传输到达第二燃烧室中,再通过所述引风机经所述烟气管线将烟气排出。所述第一、第二燃烧装置每经过60-90s周期性换向,燃烧侧变为排烟侧,排烟侧变为燃烧侧,通过切换所述三通阀,执行燃烧/排烟的切换动作,使整个燃烧系统周期性地换向燃烧/排烟。
根据本发明的实施例,参照图1所示,所述蓄热式燃烧装置包括:第一燃烧装置和第二燃烧装置,分别位于所述炉体的两端,根据本发明的一些实施例,本发明所述炉体的具体形状不受限制,本发明优选所述炉体优选为中空的箱体状,所述第一燃烧装置包括:第一燃烧器和第一燃烧室,所述第二燃烧装置包括:第二燃烧器和第二燃烧室,其中,所述第一燃烧装置和第二燃烧装置的结构相同,所述第一、第二燃烧器内部均设有蓄热体进行蓄热,所述蓄热体的具体种类不受限制,可以为陶瓷小球或陶瓷蜂窝体,所述第一、第二燃烧器均设有空气入口/烟气出口和燃气入口,当燃烧器为燃烧运作时,则为空气入口,当其为排烟运作时则为烟气出口,所述燃气入口位于所述燃烧器的中部,所述空气入口/烟气出口位于所述燃烧器的一端且与所述三通阀相连,所述燃烧器另一端伸入所述燃烧室内部与所述燃烧室相连通,在所述燃烧室的上部设有点火烧嘴,具体的,所述点火烧嘴一端贯穿所述燃烧室延伸至所述燃烧室的内部,一端位于所述燃烧室的外部,所述用于使所述系统启动燃烧,在所述燃烧室的内部设有温度测点,可以采用温度检测装置在温度测点进行检测采集所述燃烧室的温度,其中,所述温度检测装置的具体种类不受限制,只要能够耐高温并且准确度高即可。
根据本发明的实施例,第三步:燃烧状况稳定后,通过烟气分析仪采集所述烟气成分取样点,实时分析烟气氧含量,调节所述空气调节阀,使烟气中氧气含量为3%-7%,所述炉膛内部的温度达到900℃时,调节所述空气管线调节阀,通过所述空气管路流量计记录进入炉膛内部空气流量,此时,进行数据采集:通过所述燃烧室温度测点记录燃烧室温度,通过所述辐射管表面温度测点记录辐射管的管壁温度,通过所述炉膛温度测点记录炉膛内部温度,通过所述烟气温度测点记录排出烟气的温度,通过所述燃气流量计和空气流量计,分别记录通入的燃气和空气的流量,通过所述烟气成分取样点经烟气分析仪采集记录烟气成分,通过所述传感器记录所述炉膛气体出口的温度。
根据本发明的实施例,第四步:仅调节所述空气管线调节阀改变进入炉膛内部的空气流量,其他参数和步骤保持不变,分别进行多组实验数据记录,待实验工况稳定,实验数据记录完毕后进行数据对比,评估所述辐射管的热工性能,调节所述阀门燃气组件的切断阀,停止燃气供给,将所述点火烧嘴熄灭,用氮气对所述燃气管线进行吹扫,实验结束,停炉降温。
发明人发现,根据本发明实施例的所述试验系统,采用常温空气通入炉膛,炉膛充满度好,辐射管向炉膛内部辐射热量均匀,通过测量参数能比较真实地反映出辐射管热工性能,采用常温空气入膛,也解决了多只辐射管空间布置问题;同时通过设置蓄热式多管束辐射管燃烧装置,测试其热效率及表面辐射功率等参数,并且燃烧室与辐射管之间采用金属法兰连接方式,方便拆卸及采取相应的措施提高辐射管表面辐射功率,此外,操作简单方便可行,系统运行稳定,具有满足高效、节能、环保蓄热式燃烧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,工艺管路布置简单,操作和维护方便,安全性高,实验数据准确和重现性强。
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。

Claims (9)

1.一种多管束集成式辐射管燃烧实验系统,其特征在于,包括:蓄热式燃烧装置、炉体、三通阀、鼓风机、引风机、空气管线、烟气管线和燃气管线,其中,
所述蓄热式燃烧装置包括:第一燃烧装置和第二燃烧装置,所述第一燃烧装置和第二燃烧装置的结构相同,分别位于所述炉体的两端,用于换向执行燃烧/排烟,所述第一、第二燃烧装置均包括:燃烧器和燃烧室,其中,所述燃烧器设有空气入口/烟气出口和燃气入口,所述燃气入口位于所述燃烧器的中部,所述空气入口/烟气出口位于所述燃烧器的一端且与所述三通阀相连,所述燃烧器另一端伸入所述燃烧室内部与所述燃烧室相连通,在所述燃烧室的上部设有点火烧嘴,用于使所述系统启动燃烧,在所述燃烧室的内部设有温度测点,用于检测采集所述燃烧室的温度;
在所述炉体的内壁上设有空气入口和多个炉膛气体出口,所述空气入口位于所述炉体内壁的下方,所述炉膛气体出口具有间隔地设置在所述炉体的内壁上,并在所述炉膛气体出口设置用于采集炉膛气体出口处温度的传感器,在所述炉膛中部设有温度测点,用于检测采集炉膛的温度,在所述炉体内部设有多个辐射管,所述辐射管贯穿所述炉体且其两端延伸至炉体外部分别与第一、第二燃烧室相连通,用于使所述第一燃烧室中产生的烟气经所述辐射管运输至第二燃烧室,在所述辐射管的表面上设有多个温度测点,用于检测采集所述辐射管表面的温度;
所述三通阀分别与所述鼓风机、引风机和第一、第二燃烧器的空气入口/烟气出口相连,用于切换所述系统的燃烧/排烟,使第一、第二燃烧装置进行换向燃烧/排烟,所述鼓风机通过所述空气管线分别与所述三通阀和炉体内壁上的空气入口相连,且位于所述鼓风机连接炉体内壁上的空气入口的空气管线上设有调节阀和空气流量计,分别用于调节和记录进入所述炉膛内部的空气流量,位于所述鼓风机连接所述三通阀的空气管线上设有调节阀,用于调节空气流量,所述引风机通过所述烟气管线与所述三通阀相连,且位于所述引风机连接所述三通阀的烟气管线上设有温度测点和调节阀,分别用于测量烟气温度和调节烟气流量,在所述引风机的入口处还设有烟气成分取样点,用于检测排出烟气的成分,所述燃气管线的两端分别与所述第一、第二燃烧器的燃气入口相连接,在所述燃气管线上设有第一、第二燃气阀门组件、位于所述第一燃气阀门组件和第二燃气阀门组件之间的燃气供给管路,所述燃气供给管路上设有燃气流量计和燃气压力表,分别用于控制和记录经所述燃气管线进入所述第一、第二燃烧装置的燃气流量。
2.根据权利要求1所示的系统,其特征在于,在所述第一、第二燃烧器的内部均设有蓄热体;所述第一和第二燃气阀门组件均包括:用于调节燃气流量的调节阀、用于切断燃气供给的切断阀和用于将残余燃气赶入炉内燃尽的吹扫阀。
3.根据权利要求1所示的系统,其特征在于,所述三通阀个数为两个,分别与第一燃烧器和第二燃烧器相连。
4.根据权利要求1所示的系统,其特征在于,所述辐射管的个数至少为三个,具有间隔地并列设置,所述辐射管温度测点个数为三个,分别具有间隔的位于所述辐射管的表面,用于进行全面检测采集辐射管的温度,所述炉膛气体出口为两个,分别位于所述炉体的上方和下方。
5.根据权利要求1所示的系统,其特征在于,所述炉体为中空的箱体状。
6.根据权利要求1所示的系统,其特征在于,所述第一、第二燃烧室与所述辐射管均采用金属法兰连接,用于方便拆卸及采取措施提高辐射管表面辐射功率。
7.一种利用权利要求1-6中任一项所述的系统进行实验的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)点燃所述第一燃烧装置中的点火烧嘴;
2)所述第一燃烧室燃烧稳定后,切换与所述第一燃烧器相连的三通阀,调节空气调节阀,连通空气管线,通过所述鼓风机经所述空气管线向所述第一燃烧室和炉体内部排入空气,同时切换与所述第二燃烧器相连的三通阀,调节烟气调节阀,连通烟气管线,同时开启所述第一燃气阀门组件,连通所述燃气管线,向所述第一燃烧室内通入燃气,进一步加大所述第一燃烧室的燃烧,燃烧后的高温烟气通过辐射管传输到达第二燃烧室中,再通过所述引风机经所述烟气管线将烟气排出;
3)燃烧状况稳定后,通过烟气分析仪采集所述烟气成分取样点,实时分析烟气氧含量,调节所述空气调节阀,使烟气中氧气含量和所述炉膛内部的温度达到工艺要求时,调节所述空气管线调节阀,通过所述空气管路流量计记录进入炉膛内部空气流量,此时,进行数据采集:通过所述燃烧室温度测点记录燃烧室温度,通过所述辐射管表面温度测点记录辐射管的管壁温度,通过所述炉膛温度测点记录炉膛内部温度,通过所述烟气温度测点记录排出烟气的温度,通过所述燃气流量计和空气流量计,分别记录通入的燃气和空气的流量,通过所述烟气成分取样点经烟气分析仪采集记录烟气成分,通过所述传感器记录所述炉膛气体出口的温度;
4)调节所述空气管线调节阀改变进入炉膛内部的空气流量,其他参数和步骤保持不变,分别进行多组实验数据记录,待实验工况稳定,实验数据记录完毕后进行数据对比,评估所述辐射管的热工性能,调节所述阀门组件的切断阀,停止燃气供给,将所述点火烧嘴熄灭,用氮气对所述燃气管线进行吹扫,实验结束,停炉降温。
8.根据权利要求7所示的方法,其特征在于,在所述步骤3中:烟气中的氧气含量为3%-7%,所述炉膛内部的温度达到900℃。
9.根据权利要求7所示的方法,其特征在于,所述第一、第二燃烧装置每经过60-90s周期性换向,通过切换所述三通阀,执行燃烧/排烟的切换动作,使整个燃烧系统周期性地换向燃烧/排烟。
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