RU2118754C1

RU2118754C1 - Radiation tubular heater

Info

Publication number: RU2118754C1
Application number: RU96119104/06A
Authority: RU
Inventors: Ф.Д. Соколинский; Л.З. Кутман; В.Г. Масалович; Р.А. Юдин; А.В. Каркачев; Е.И. Панин
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 1998-09-10

Abstract

FIELD: radiation tubular heaters (radiation tubes) used as heaters in heating and heat-treating furnaces. SUBSTANCE: flame tube is made from separate sections; inlet section of flame tube has flange directed towards end of recuperator and ports for passage of combustion products from space between flame and radiating tubes. Outlet section is provided with blank and ports for escape of combustion products from flame tube. Between inlet and outlet sections there is required number of intermediate sections. Units for connecting sections consist of inner cone at end of cone section and outer cone at end of engageable section and bosses forming system of clearances for passage of combustion product and shift of sections relative to one another in all directions at temperature deformation of radiating tube. EFFECT: enhanced economical efficiency. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к радиационными трубчатым нагревателям (радиационным трубам), применяемым в металлургии и др. отраслях, а именно в нагревательных и термических печах, ваннах и других тепловых установках, где требуется муфелирование пламени. The invention relates to radiation tube heaters (radiation tubes) used in metallurgy and other industries, namely in heating and thermal furnaces, bathtubs and other thermal installations where flame muffling is required.

Известны радиационные трубчатые нагреватели, содержащие излучающую трубу (корпус), горелку, рекуператор и перфорированную металлическую целиковую жаровую трубу, обеспечивающую равномерный тепловой поток от продуктов горения, выход которых определенным образом распределен по длине излучающей трубы [1]. Known radiation tube heaters containing a radiating pipe (housing), a burner, a recuperator and a perforated metal whole heat pipe, providing a uniform heat flow from the combustion products, the output of which is distributed in a certain way along the length of the radiating pipe [1].

В выполненных из металла таких нагревателях стойкость жаровой трубы, носика горелки и торца рекуператора, обращенного в сторону факела, ниже стойкости излучающей трубы. Известно также, что при деформации излучающей трубы в процессе эксплуатации затруднена или делается невозможной замена целиковой жаровой трубы при ремонтах. In such heaters made of metal, the resistance of the flame tube, the nozzle of the burner and the end of the recuperator facing the torch is lower than the resistance of the radiating pipe. It is also known that during deformation of the radiating pipe during operation, it is difficult or impossible to replace the entire flame tube during repairs.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению является радиационный нагреватель, содержащий излучающую трубу (корпус), горелку, рекуператор и керамическую жаровую трубу, составленную из секций, шарнирно соединенных "в замок" [2]. The closest in technical essence and the achieved result to the described invention is a radiation heater containing an emitting pipe (housing), a burner, a recuperator and a ceramic heat pipe made up of sections pivotally connected "into the lock" [2].

Продукты горения в таком нагревателе в полном объеме проходят через открытый выходной конец жаровой трубы, что вызывает неравномерность нагрева по длине нагревателя и перегрев отдельных участков излучающей трубы и торца рекуператора. В результате ухудшаются его теплотехнические параметры и снижается срок службы. The combustion products in such a heater fully pass through the open outlet end of the flame tube, which causes uneven heating along the length of the heater and overheating of individual sections of the radiating pipe and the end of the heat exchanger. As a result, its heat engineering parameters deteriorate and its service life is reduced.

Сущность изобретения заключается в том, что жаровая труба выполнена сочлененными между собой с помощью соединительных узлов входной, промежуточными и выходной секциями, причем входная секция, примыкающая к торцу рекуператора, имеет фланец и окно для прохода продуктов горения из пространства между жаровой и излучающей трубами, фланец служит для защиты торца рекуператора от прямого воздействия высокотемпературного потока продуктов сгорания, а выходная секция имеет заглушку для защиты торца излучающей трубы от прямого воздействия высокотемпературного потока продуктов горения и окна для их выхода из жаровой трубы. The essence of the invention lies in the fact that the heat pipe is made inlet, intermediate and output sections articulated to each other by connecting nodes, and the input section adjacent to the end of the recuperator has a flange and a window for passage of combustion products from the space between the heat and radiating pipes, a flange serves to protect the end of the recuperator from direct exposure to the high-temperature flow of combustion products, and the outlet section has a plug to protect the end of the radiating pipe from direct exposure to high temperature flow of combustion products and windows for their exit from the flame tube.

Между входной и выходной секциями имеется необходимое количество промежуточных секций. Все секции содержат элементы соединительных узлов. Between the inlet and outlet sections there is the required number of intermediate sections. All sections contain elements of connecting nodes.

Соединительные узлы между секциями имеют внутренний конус на конце одной секции, наружный конус на конце сопряженной с ней секции и бобышки, которые образуют систему зазоров заданной величины между секциями. Соединительные узлы обеспечивают выход части продуктов горения по длине жаровой трубы через зазоры с целью выравнивания температуры, а также возможность смещения секций относительно друг друга во всех направлениях при деформации излучающей трубы, что предотвращает их разрушение и облегчает демонтаж при ремонте. The connecting nodes between the sections have an inner cone at the end of one section, an outer cone at the end of the conjugated section and bosses, which form a system of gaps of a given size between the sections. The connecting units provide the exit of part of the combustion products along the length of the flame tube through the gaps in order to equalize the temperature, as well as the possibility of displacement of the sections relative to each other in all directions during deformation of the radiating pipe, which prevents their destruction and facilitates dismantling during repair.

Входная секция может иметь дополнительный узел, примыкающий к горелке, служащий для организации начальной стадии горения, подвода образовавшихся продуктов горения и остатков газовоздушной смеси внутрь входной секции за ее окнами, создания условий для частичной рециркуляции продуктов горения, а также для дополнительной защиты рекуператора и горелки от прямого воздействия потока продуктов горения. The inlet section may have an additional unit adjacent to the burner, which serves for organizing the initial stage of combustion, supplying the resulting combustion products and the remainder of the gas-air mixture into the inlet section outside its windows, creating conditions for partial recirculation of the combustion products, as well as for additional protection of the heat exchanger and burner from direct exposure to the flow of combustion products.

Дополнительный узел входной секции содержит патрубок с опорно-центрирующими ребрами и может иметь фланец с отверстиями для прохода продуктов горения в рекуператор. The additional node of the inlet section contains a pipe with support-centering ribs and may have a flange with holes for the passage of combustion products into the recuperator.

Секции могут быть выполнены как из жаростойкой керамики, так и из жаростойкого металла. Жаровая труба может набираться либо из секций одного материала, либо из секций различного материала, в зависимости от условий работы. Sections can be made of both heat-resistant ceramics and heat-resistant metal. The flame tube can be dialed either from sections of the same material, or from sections of different materials, depending on the operating conditions.

На фиг. 1 показан общий вид радиационного трубчатого нагревателя; на фиг. 2 и 3 - варианты дополнительного узла входной секции; на фиг. 4 - соединительный узел 1. In FIG. 1 shows a general view of a radiation tube heater; in FIG. 2 and 3 - options for an additional node of the input section; in FIG. 4 - connecting node 1.

Радиационный трубчатый нагреватель (радиационная труба) (фиг.1) содержит излучающую трубу 1, рекуператор 2, горелку 3 и составную жаровую трубу из секций 4, 5, 6. Входная секция 4 со стороны рекуператора 2 имеет фланец 7, окна 8 и может содержать внутренний патрубок 11, примыкающий к горелке, с опорно-центрирующими ребрами 12 (фиг.2) и фланцем 13 с окнами 14, расположенным между торцом рекуператора и входной секцией. Выходная секция 6 имеет заглушку 9 и окна 10 для выхода продуктов горения из жаровой трубы. Секции сопрягаются между собой соединительными узлами 1. Radiation tube heater (radiation pipe) (figure 1) contains a radiating pipe 1, a recuperator 2, a burner 3 and a composite heat pipe from sections 4, 5, 6. The input section 4 from the side of the recuperator 2 has a flange 7, windows 8 and may contain the inner pipe 11 adjacent to the burner, with supporting-centering ribs 12 (figure 2) and a flange 13 with windows 14 located between the end of the recuperator and the inlet section. The output section 6 has a plug 9 and a window 10 for the exit of combustion products from the flame tube. Sections are interconnected by connecting nodes 1.

Соединительный узел 1, представленный на фиг.4, образован внутренним конусом 15 на конце одной секции, наружным конусом 16 на конце сопряженной с ней секции, бобышками 17 и имеет зазор 18. The connecting node 1, shown in Fig. 4, is formed by an inner cone 15 at the end of one section, an outer cone 16 at the end of the conjugated section, bosses 17 and has a gap 18.

Радиационный трубчатый нагреватель работает следующим образом. Radiation tube heater operates as follows.

Газовоздушная смесь, образованная в горелке поступает во входную секцию 4 жаровой трубы, где происходит горение. The gas-air mixture formed in the burner enters the inlet section 4 of the flame tube, where combustion occurs.

Продукты горения двигаются внутри секций 4, 5, 6 жаровой трубы в сторону выходной секции 6. По ходу часть продуктов выходит через зазоры 18 соединительных узлов 1 в пространство между жаровой и излучающей трубами. Остальные продукты горения выходят в это пространство через окна 10 выходной секции 6 и двигаются по нему, в обратном направлении по ходу смешиваясь с потоками из соединительных узлов. При этом усредняются и выравниваются температуры и состав продуктов горения. Далее продукты горения через окна 8 входной секции уходят в рекуператор. При этом они огибают фланец 7, не оказывая прямого воздействия на торцевую часть рекуператора, что предохраняет ее от перегрева. При наличии патрубка во входной секции горение газовоздушной смеси начинается в печи и образовавшиеся продукты горения и несгоревшая смесь попадают в участок входной секции за ее окнами, образуя организованную струю. Смесь догорает и далее продукты горения двигаются как описано выше. Однако попадая в окна 8 входной секции часть продуктов горения за счет инжектирующего действия струи из патрубка подсасывается через эти окна обратно в жаровую трубу, что стабилизирует факел и снижает его температуру. The combustion products move inside the sections 4, 5, 6 of the flame tube towards the outlet section 6. In the course of the part, the products exit through the gaps 18 of the connecting nodes 1 into the space between the flame and the radiating pipes. The remaining combustion products enter this space through the windows 10 of the output section 6 and move along it, in the opposite direction along the way, mixing with the flows from the connecting nodes. In this case, the temperatures and composition of the combustion products are averaged and aligned. Further, the combustion products through the windows 8 of the inlet section go into the recuperator. At the same time, they round the flange 7, without directly affecting the end part of the recuperator, which protects it from overheating. If there is a pipe in the inlet section, the combustion of the gas-air mixture begins in the furnace and the resulting combustion products and unburned mixture enter the section of the inlet section outside its windows, forming an organized stream. The mixture burns out and further the combustion products move as described above. However, getting into the windows 8 of the inlet section, part of the combustion products due to the injecting action of the jet from the nozzle is sucked through these windows back into the flame tube, which stabilizes the flame and reduces its temperature.

Фланец 13 на патрубке 11 служит дополнительной защитой от перегрева торцевой части рекуператора нагревателей, используемых при предельно допустимых температурах, для сохранения их работоспособности при разрушении фланца входной секции. The flange 13 on the pipe 11 serves as additional protection against overheating of the end part of the heat exchanger recuperator used at maximum permissible temperatures, in order to maintain their operability when the inlet flange is destroyed.

Изобретение позволяет увеличить температурный диапазон применения радиационного нагревателя, увеличить срок службы его элементов, облегчает ремонты, что в свою очередь улучшает экономические показатели его работы. The invention allows to increase the temperature range of application of a radiation heater, increase the service life of its elements, facilitates repairs, which in turn improves the economic performance of its operation.

Claims

1. Radiation tube heater containing a radiating pipe, burner, recuperator and heat pipe made articulated between the input nodes by the input, intermediate and output sections, characterized in that the input section of the heat pipe adjacent to the end of the heat exchanger has a flange and windows for the passage of combustion products from the space between the flame and radiating pipes, the outlet section has a plug and windows for the exit of combustion products from the flame pipe, and the connecting unit consists of an internal cone and at the end of one section and the outer cone end with its mating sections and bosses forming gaps system providing passage of combustion products and an offset sections relative to each other in all directions.

2. The heater according to claim 1, characterized in that the inlet section of the flame tube contains an inner pipe with supporting-centering ribs adjacent to the burner.

3. The heater according to claim 2, characterized in that the inner pipe is made with a flange having windows located between the end of the recuperator and the inlet section.