CN214501231U - 辐射管燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了燃气燃烧技术领域的一种辐射管燃烧装置，包括辐射管、燃气烧嘴、燃气管、辐射管换热装置、引射器、膨胀节连接件、旋流器、点火电极、分级空气套管，其中所述辐射管一端安装有辐射管换热装置，辐射管另一端安装有燃气烧嘴，燃气烧嘴本体上安装有燃气管，燃气管出口处安装有旋流器，旋流器外壁安装有分级空气套管,点火电极一端安装于燃气烧嘴本体一端的法兰，点火电极另一端穿过燃气管安装于旋流器。有益效果：本实用新型采用预热空气分级和燃气分级的方法，使得空气按照一定比例分成二级进入辐射管，和按照比例分成两级的燃气混合燃烧，有效地解决了炉内NOx生成量大的问题。

Description

辐射管燃烧装置

技术领域

本实用新型涉及燃气燃烧技术领域，尤其涉及一种用于冶金、机械、纺织、食品等行业上的加热炉和热处理炉的辐射管燃烧装置。

背景技术

辐射管加热装置是在密封套管内燃烧，通过受热的套管表面以热辐射为主的形式把热量传递到被加热物体，燃烧产物不与被加热物体接触，不会造成燃烧气氛污化或者影响产品质量，炉内气氛及加热温度便于控制和调节。目前，辐射管其热效率可以做到70%以上，由于空气被预热到较高温度，所以火焰温度可以达到1200℃，较高的火焰温度会产生较大的NOx生产量，致使烟气中NOx超标，造成严重的大气污染，所以对于双换热式辐射管燃烧器来说，在较高的燃烧效率的基础上，如何降低NOx的排放是一个难题。

现有技术中的辐射管燃烧器采用中心为燃气喷孔，外部为空气喷口，虽然能达到燃气和空气混合燃烧的目的，但是对气流的角度没有限制，不利于气体的充分混合，同时出口处容易出现局部高温会使辐射管内的NOx排放量大大增加。

而且该种类型辐射管燃烧器只采用一级换热器，存在换热效果差，排烟温度高，烟气余热利用不充分，能源利用差等问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中辐射管内的NOx排放量大及烟气余热利用不充分的问题，本实用新型提供一种新的辐射管燃烧装置。

一种辐射管燃烧装置，包括辐射管、燃气烧嘴、燃气管、辐射管换热装置、引射器、膨胀节连接件、旋流器、点火电极、分级空气套管，所述辐射管一端安装有辐射管换热装置，辐射管另一端安装有燃气烧嘴，所述膨胀节连接件一端通过引射器与辐射管换热装置连接，所述膨胀节连接件另一端与燃气烧嘴连接，所述燃气烧嘴上安装有燃气管，所述燃气管出口处安装有旋流器，所述旋流器外壁安装有分级空气套管；所述旋流器包括旋流器套管、旋流叶片、空气分级盘 、燃气一级喷口、燃气二级喷口、空气旋流槽，所述旋流器套管内壁设置有旋流叶片，所述燃气一级喷口设置于旋流器套管出口，所述燃气二级喷口设置于旋流器套管前端侧壁，所述空气分级盘安装于旋流器套管外壁，所述空气分级盘上设有空气旋流槽；所述点火电极一端安装于燃气烧嘴本体一端的法兰，所述点火电极另一端穿过燃气管安装于旋流器套管。

进一步地，所述分级空气套管包括一级空气管、二级空气管、支撑柱，其中空气分级盘安装于一级空气管内的内壁和旋流器套管的外壁，支撑柱安装于二级空气管的内壁和一级空气管的外壁。

进一步地，所述一级空气管与所述二级空气管的直径比为1：1.2-1.5。

进一步地，所述一级空气管与所述二级空气管的长度比为1：1.5-2。

进一步地，所述空气旋流槽的形状为扇形、矩形或圆形。

进一步地，所述燃气一级喷口与燃气二级喷口的轴心夹角为90°。

进一步地，所述旋流叶片的形状为梯形或矩形，所述旋流叶片的数量为4-12片。

进一步地，所述旋流叶片与旋流器套管内壁所成角度为10°-45°。

所述辐射管换热装置在专利号为CN2020230234589的实用新型专利高效辐射管换热装置中进行了详细的介绍，高效辐射管换热装置利用双级高效换热器回收烟气中的余热，从而提高助燃空气的温度，使之达到550℃以上，排烟温度低于500℃，与传统助燃空气温度为200-400℃的燃烧系统相比，极大提高了能源利用率和燃烧效率；同时在燃烧过程中，烟气通过引射腔回流至预热空气，稀释预热空气，降低氧含量，减少NOx生成，NOx排放低，具有既节能又环保的技术特点，是一种安全、高效、节能、环保的新型燃烧装置，解决了现有工业炉窑燃烧效率低，能源利用差，烟气余热利用不充分等难题，有效地解决了炉内NOx生成量大的问题；高效辐射管换热装置中的引射腔本体与本实用新型中的引射器相连接，混有烟气的预热空气通过引射器、膨胀节连接件进入燃气烧嘴。

本实用新型公开的一种辐射管燃烧装置，它主要采用预热空气分级和燃气分级的方法，使得空气按照一定比例分成二级进入辐射管，和按照比例与分成两级的燃气混合燃烧。

由于空气是分级进入辐射管的，所以第一级空气与燃气混合中氧气是不足的，所以第一级燃烧温度只有600-700℃；剩余的燃气进入空气第二级管道，再与空气进行混合燃烧，温度可升高至1000-1200℃，这样经过二级逐级燃烧，燃气被充分燃烧，燃烧效率可达70%。

本实用新型取得的有益效果如下：

1.辐射管燃烧装置采用预热空气分级和燃气分级的方法，使得空气按照一定比例分成二级进入辐射管，和按照比例分成两级的燃气混合燃烧，有效地解决了炉内NOx生成量大的问题；

2.辐射管燃烧装置的双级换热的结构极大提高了空气预热温度，充分利用了烟气预热采用空气分级燃烧的方法，可使得每级燃烧都是欠氧燃烧，所以火焰温度不高，均在1200℃以下,降低NOx排放；

3.辐射管燃烧装置采用空气分二级燃烧的方式，使得辐射管表面温度更加均匀；

4.辐射管燃烧装置结构紧凑、体积小，安装、维护方便；

5.点火电极中心位置布置的点火方式，易点火，且点火性能稳定；同时旋流器的旋流叶片对点火电极起到固定作用。

附图说明

图1为本实用新型辐射管燃烧装置的结构示意图；

图2为本实用新型辐射管燃烧装置的左视图；

图3为分级空气套管的结构示意图；

图4为分级空气套管的右视图；

图5为旋流器的主视图；

图6为旋流器的右视图；

其中附图标记为：

1-辐射管、2-辐射管换热装置、3-引射器、4-膨胀节连接件、5-一级空气管、6-点火电极、7-二级空气管、8-燃气烧嘴、9-燃气管、10-旋流器、11-空气分级盘、12-支撑柱、13-旋流叶片、14-燃气二级喷口、15-燃气一级喷口、16-空气旋流槽、17-旋流器套管、18-燃气烧嘴本体、A-空气入口、B-燃气入口、C-烟气出口。

具体实施方式

实施例1

一种辐射管燃烧装置，包括辐射管1、燃气烧嘴8、燃气管9、辐射管换热装置2、引射器3、膨胀节连接件4、旋流器10、点火电极6、分级空气套管，其中所述辐射管1一端安装有辐射管换热装置2，辐射管另一端安装有燃气烧嘴8，膨胀节连接件4一端通过引射器3与辐射管换热装置2连接，膨胀节连接件4另一端与燃气烧嘴8连接，燃气烧嘴本体18上安装有燃气管9，燃气管9出口处安装有旋流器10，旋流器10外壁安装有分级空气套管,所述旋流器10包括旋流器套管17、旋流叶片13、空气分级盘11、燃气一级喷口15、燃气二级喷口14、空气旋流槽16，旋流器套管17内壁设置有旋流叶片13，燃气一级喷口15设置于旋流器套管17出口，燃气二级喷口14设置于旋流器套管17前端侧壁，空气分级盘11安装于旋流器套管17外壁，空气分级盘11上设有空气旋流槽16；所述点火电极6一端安装于燃气烧嘴本体18一端的法兰，点火电极6另一端穿过燃气管9安装于旋流器套管17。

所述分级空气套管包括一级空气管5、二级空气管7、支撑柱12，其中空气分级盘11安装于一级空气管5内的内壁和旋流器套管17的外壁，支撑柱12安装于二级空气管7的内壁和一级空气管5的外壁。

所述一级空气管5与所述二级空气管7的直径比为1：1.2，所述一级空气管5与所述二级空气管7的长度比为1：1.5，所述空气旋流槽16的形状为扇形，所述旋流叶片13与旋流器套管17内壁所成角度为45°，所述燃气一级喷口15与燃气二级喷口14的轴心夹角为90°，所述旋流叶片13的形状为梯形，所述旋流叶片13的数量为4片。

实施例2

一种辐射管燃烧装置，包括辐射管1、燃气烧嘴8、燃气管9、辐射管换热装置2、引射器3、膨胀节连接件4、旋流器10、点火电极6、分级空气套管，其中所述辐射管1一端安装有辐射管换热装置2，辐射管另一端安装有燃气烧嘴8，膨胀节连接件4一端通过引射器3与辐射管换热装置2连接，膨胀节连接件4另一端与燃气烧嘴8连接，燃气烧嘴本体18上安装有燃气管9，燃气管9出口处安装有旋流器10，旋流器10外壁安装有分级空气套管,所述旋流器10包括旋流器套管17、旋流叶片13、空气分级盘11、燃气一级喷口15、燃气二级喷口14、空气旋流槽16，旋流器套管17内壁设置有旋流叶片13，燃气一级喷口15设置于旋流器套管17出口，燃气二级喷口14设置于旋流器套管17前端侧壁，空气分级盘11安装于旋流器套管17外壁，空气分级盘11上设有空气旋流槽16；所述点火电极6一端安装于燃气烧嘴本体18一端的法兰，点火电极6另一端穿过燃气管9安装于旋流器套管17。

所述分级空气套管包括一级空气管5、二级空气管7、支撑柱12，其中空气分级盘11安装于一级空气管5内的内壁和旋流器套管17的外壁，支撑柱12安装于二级空气管7的内壁和一级空气管5的外壁。

所述一级空气管5与所述二级空气管7的直径比为1：1.5，所述一级空气管5与所述二级空气管7的长度比为1：2，所述空气旋流槽16的形状为圆形，所述旋流叶片13与旋流器套管17内壁所成角度为10°，所述燃气一级喷口15与燃气二级喷口14的轴心夹角为90°，所述旋流叶片13的形状为矩形，所述旋流叶片13的数量为12片。

实施例3

一种辐射管燃烧装置，包括辐射管1、燃气烧嘴8、燃气管9、辐射管换热装置2、引射器3、膨胀节连接件4、旋流器10、点火电极6、分级空气套管，其中所述辐射管1一端安装有辐射管换热装置2，辐射管另一端安装有燃气烧嘴8，膨胀节连接件4一端通过引射器3与辐射管换热装置2连接，膨胀节连接件4另一端与燃气烧嘴8连接，燃气烧嘴本体18上安装有燃气管9，燃气管9出口处安装有旋流器10，旋流器10外壁安装有分级空气套管,所述旋流器10包括旋流器套管17、旋流叶片13、空气分级盘11、燃气一级喷口15、燃气二级喷口14、空气旋流槽16，旋流器套管17内壁设置有旋流叶片13，燃气一级喷口15设置于旋流器套管17出口，燃气二级喷口14设置于旋流器套管17前端侧壁，空气分级盘11安装于旋流器套管17外壁，空气分级盘11上设有空气旋流槽16；所述点火电极6一端安装于燃气烧嘴本体18一端的法兰，点火电极6另一端穿过燃气管9安装于旋流器套管17。

所述分级空气套管包括一级空气管5、二级空气管7、支撑柱12，其中空气分级盘11安装于一级空气管5内的内壁和旋流器套管17的外壁，支撑柱12安装于二级空气管7的内壁和一级空气管5的外壁。

所述一级空气管5与所述二级空气管7的直径比为1：1.3，所述一级空气管5与所述二级空气管7的长度比为1：1.8，所述空气旋流槽16的形状为矩形，所述旋流叶片13与旋流器套管17内壁所成角度为30°，所述燃气一级喷口15与燃气二级喷口14的轴心夹角为90°，所述旋流叶片13的形状为矩形，所述旋流叶片13的数量为8片。

Claims (8)

1.一种辐射管燃烧装置，其特征在于：包括辐射管、燃气烧嘴、燃气管、辐射管换热装置、引射器、膨胀节连接件、旋流器、点火电极、分级空气套管，所述辐射管一端安装有辐射管换热装置，辐射管另一端安装有燃气烧嘴，所述膨胀节连接件一端通过引射器与辐射管换热装置连接，膨胀节连接件另一端与燃气烧嘴连接，所述燃气烧嘴本体上安装有燃气管，所述燃气管出口处安装有旋流器，所述旋流器外壁安装有分级空气套管；所述旋流器包括旋流器套管、旋流叶片、空气分级盘、燃气一级喷口、燃气二级喷口、空气旋流槽，所述旋流器套管内壁设置有旋流叶片，所述燃气一级喷口设置于旋流器套管出口，所述燃气二级喷口设置于旋流器套管前端侧壁，所述空气分级盘安装于旋流器套管外壁，所述空气分级盘上设有空气旋流槽；所述点火电极一端安装于燃气烧嘴本体一端的法兰，点火电极另一端穿过燃气管安装于旋流器套管。

2.根据权利要求1所述的一种辐射管燃烧装置，其特征在于：所述分级空气套管包括一级空气管、二级空气管、支撑柱，所述空气分级盘安装于一级空气管内的内壁和旋流器套管的外壁，所述支撑柱安装于二级空气管的内壁和一级空气管的外壁。

3.根据权利要求2所述的一种辐射管燃烧装置，其特征在于：所述一级空气管与所述二级空气管的直径比为1：1.2-1.5。

4.根据权利要求2所述的一种辐射管燃烧装置，其特征在于：所述一级空气管与所述二级空气管的长度比为1：1.5-2。

5.根据权利要求1所述的一种辐射管燃烧装置，其特征在于：所述空气旋流槽的形状为扇形、矩形或圆形。

6.根据权利要求2所述的一种辐射管燃烧装置，其特征在于：所述燃气一级喷口与燃气二级喷口的轴心夹角为90°。

7.根据权利要求1所述的一种辐射管燃烧装置，其特征在于：所述旋流叶片的形状为梯形或矩形，所述旋流叶片的数量为4-12片。

8.根据权利要求1所述的一种辐射管燃烧装置，其特征在于：所述旋流叶片与旋流器套管内壁所成角度为10°-45°。

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