CN204111814U - 敞开式辐射管烧嘴实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种敞开式辐射管烧嘴实验装置，包括中空的燃烧筒，所述燃烧筒的外壁均匀设置有多个热电偶，所述燃烧筒的一端外壁上开设有空气入口，所述燃烧筒的中部设置有压力表，所述燃烧筒的另一端为敞口，所述燃烧筒靠近敞口的外壁上开设有烟气出口，所述烟气出口的外端与排烟管的一端相连，所述排烟管的另一端设置有排烟风机。本实用新型具有可直接观察火焰燃烧情况且结构简单的有益效果。

Description

敞开式辐射管烧嘴实验装置

技术领域

本实用新型涉及钢材加工领域，具体是一种敞开式辐射管烧嘴实验装置。

背景技术

目前，在冶金行业中，辐射管烧嘴是一种常用的间接加热装置，也是带钢连续退火炉、辊底式炉等保护气氛热处理炉的核心部件。辐射管燃烧的性能优劣，关系到炉膛内能否将带钢快速连续地加热到退火温度以及能否保证带钢均匀加热。

由于辐射管内燃烧过程是湍流、化学反应、扩散、传热等多物理场的复杂耦合，其难以用数值模拟手段开发，辐射管烧嘴的研发主要以试验为主，辐射管烧嘴实验装置就是进行相关燃烧试验研究的关键设备。不同烧嘴结构会燃烧会产生不同形状的火焰，火焰的形状直接影响燃烧产物以及火焰长度进而辐射管表面温度的分布。由于辐射管为不透明耐热不锈钢制成，目前还没有相应的实验设备可以直接观察到辐射管烧嘴在辐射管内的火焰情况，只能通过用辐射计或热电偶测量辐射管表面温度分布曲线来估计火焰的长度。当观察火焰时，一般将烧嘴从辐射管中抽出放置到大气中燃烧来观察火焰的情况，但是由于大气式燃烧是烧嘴喷出的煤气和环境的空气自然混合，并不是在受限空间内燃烧，并不能模拟辐射管内的实际情况。此外，辐射管烧嘴喷出的煤气在环境大气中燃烧时，环境相对压力为0Pa，与辐射管内的背压有所不同，而背压的大小直接影响火焰的长度和形状，因此，这种方法只能简单的观察烧嘴喷出的煤气和周围环境中的大气燃烧时的情况，在辐射管烧嘴研究中的作用非常有限。实际上，国内一些单位和个人也发明了一些辐射管烧嘴的实验装置，但都是仅限于测量辐射管烧嘴的性能指标，并不能直观地观察到辐射管内的燃烧状况，对于辐射管燃烧器开发来说，具有一定的局限性。专利CN201867058U“辐射管燃烧装置测试炉”公开了一种辐射管燃烧器测试装置，该装置由附设耐火材料的炉顶、端墙、侧墙和炉底围设而成，炉膛内安装有与辐射管相接触的冷却水管来模拟热负荷，并采用控制冷却水管的插入深度来调整冷却水从炉内带走的热量。但是由于实验使用的辐射管是密闭非透明的，无法直接观察辐射管内的火焰状况，只能通过测试辐射管排出的尾气成分来判断燃烧状况的优劣。

综上所述，现有技术存在以下问题：

1、在辐射管烧嘴实验时，由于辐射管为不透明耐热不锈钢制成，实验人员无法观察到辐射管内的火焰，只能通过辐射计或热电偶测量辐射管表面温度分布来估计火焰的长度，烧嘴开发效率低。

2、辐射管烧嘴在大气中燃烧时，无法真实模拟辐射管内空气和煤气按比例混合情况，而且辐射管内的背压无法模拟。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种可直接观察火焰燃烧情况且结构简单的敞开式辐射管烧嘴实验装置。

为了实现以上目的，本实用新型提供的一种敞开式辐射管烧嘴实验装置，包括中空的燃烧筒，其特征在于：所述燃烧筒的外壁均匀设置有多个热电偶，所述燃烧筒的一端外壁上开设有空气入口，所述燃烧筒的中部设置有压力表，所述燃烧筒的另一端为敞口，所述燃烧筒靠近敞口的外壁上开设有烟气出口，所述烟气出口的外端与排烟管的一端相连，所述排烟管的另一端设置有排烟风机。

作为优选方案，所述燃烧筒的外壁沿其轴向均匀设置有四排相互平行的热电偶安装件，所述热电偶插入设置在热电偶安装件上。通过圆周方向上的热电偶可以测量燃烧筒圆周上的温度分布，获得火焰的偏心情况。通过轴向热电偶的温度数据，可以判定火焰在燃烧筒内的长度。

进一步地，所述排烟风机上连有烟囱。

更进一步地，所述燃烧筒外壁上开设有空气入口的一端为法兰口。法兰口用于和燃烧器相连，保证密闭性。

再进一步地，所述燃烧筒的另一端敞口设置有玻璃挡板。玻璃挡板用于保护观察员，防止火焰意外喷出灼伤人体。

再进一步地，所述排烟管的中部设置有调节阀。

还进一步地，所述烟气出口与燃烧筒的另一端敞口的间距为300～500mm。

本敞开式辐射管烧嘴实验装置通过创造性的将燃烧筒的一端敞口，使观察员能直接观察燃烧筒内的火焰燃烧情况。其次，通过排烟风机的抽风，可在燃烧筒内形成背压，更好的模拟实际燃烧情况。

附图说明

图1为本实用新型的结构图；

图2为图1中A-A位置剖视图；

图3为本实用新型的原理图；

图中：燃烧筒1、空气入口1.1、敞口1.2、烟气出口1.3、法兰口1.4、热电偶2、压力表3、排烟管4、排烟风机5、烟囱6、调节阀7、烧嘴8、煤气入口8.1。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1至图3所示的一种敞开式辐射管烧嘴实验装置，包括中空的燃烧筒1，所述燃烧筒1的外壁均匀设置有多个热电偶2，所述燃烧筒1的一端为法兰口1.4，所述燃烧筒1的一端外壁上开设有空气入口1.1。燃烧筒1的中部设置有压力表3。所述燃烧筒1的另一端为敞口1.2，所述敞口1.2处设置有玻璃挡板，燃烧筒1靠近敞口1.2的外壁上开设有烟气出口1.3，所述烟气出口1.3与燃烧筒1的另一端敞口1.2的间距为300～500mm。所述烟气出口1.3的外端与排烟管4的一端相连，排烟管4的另一端设置有排烟风机5，排烟管4的中部设置有调节阀7。所述排烟风机5上连有烟囱6。

所述燃烧筒1的外壁沿其轴向均匀设置有四排相互平行的热电偶安装件，所述热电偶2插入设置在热电偶安装件上。

本敞开式辐射管烧嘴实验装置的工作过程为：

1)将燃烧器通过法兰口1.4与燃烧筒1固定，此时烧嘴8的端部伸入燃烧筒1内，再将煤气源与燃烧器上的煤气入口8.1连通，将空气源与燃烧筒1上的空气入口1.1连通。

2)启动排烟风机5，从燃烧筒1内抽取空气形成负压即背压，并通过控制调节阀7调整燃烧筒1内的负压大小，直至压力表3显示数值达到预设值。

3)先后打开空气入口1.1和煤气入口8.1，点燃烧嘴8，燃烧混合气体。此时观察员在敞口1.2处用肉眼观察燃烧筒1内的火焰燃烧情况，记录空气、煤气的流量、燃烧筒1内压力、燃烧筒1表面温度、烟气成分等热工参数。

4)观察结束，先后关闭煤气入口8.1、空气入口1.1、排烟风机5。

相较于现有技术，本敞开式辐射管烧嘴实验装置的优势在于：

1)采取了敞开式方式，实验人员能够用肉眼直接观察到辐射管内的火焰燃烧形状和长度。

2)采取调节阀7调节排烟风机5的排烟抽力的方法，能够真实模拟封闭式辐射管内的实际背压状况。

3)通过圆周方向上的热电偶2可以测量燃烧筒1圆周上的温度分布，获得火焰的偏心情况。通过轴向热电偶2的温度数据，可以判定火焰在燃烧筒1内的长度。最后与观察员的肉眼观察情况相结合，能有效得知火焰的真是燃烧情况。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型结构做任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种敞开式辐射管烧嘴实验装置，包括中空的燃烧筒(1)，其特征在于：所述燃烧筒(1)的外壁均匀设置有多个热电偶(2)，所述燃烧筒(1)的一端外壁上开设有空气入口(1.1)，所述燃烧筒(1)的中部设置有压力表(3)，所述燃烧筒(1)的另一端为敞口(1.2)，所述燃烧筒靠近敞口(1.2)的外壁上开设有烟气出口(1.3)，所述烟气出口(1.3)的外端与排烟管(4)的一端相连，所述排烟管(4)的另一端设置有排烟风机(5)。

2.根据权利要求1所述的敞开式辐射管烧嘴实验装置，其特征在于：所述燃烧筒(1)的外壁沿其轴向均匀设置有四排相互平行的热电偶安装件，所述热电偶(2)插入设置在热电偶安装件上。

3.根据权利要求1所述的敞开式辐射管烧嘴实验装置，其特征在于：所述排烟风机(5)上连有烟囱(6)。

4.根据权利要求1所述的敞开式辐射管烧嘴实验装置，其特征在于：所述燃烧筒(1)外壁上开设有空气入口(1.1)的一端为法兰口(1.4)。

5.根据权利要求1所述的敞开式辐射管烧嘴实验装置，其特征在于：所述燃烧筒(1)的另一端敞口(1.2)处设置有玻璃挡板。

6.根据权利要求1所述的敞开式辐射管烧嘴实验装置，其特征在于：所述排烟管(4)的中部设置有调节阀(7)。

7.根据权利要求1所述的敞开式辐射管烧嘴实验装置，其特征在于：所述烟气出口(1.3)与燃烧筒(1)的另一端敞口(1.2)的间距为300～500mm。