U型輻射管性能如何？U型加熱輻射管的性能分析

　　U型輻射管簡介

　　帶鋼燉鐵熱處理工藝是世界上先進的冷軋帶紅然處里工藝 帝鋼在整個熱處理過程中,經加熱(預熱加熱,均熱等)、冷卻(緩冷、快冷,過冷時效和終冷等),達到工藝要求的熱處理產品的各項性能指標。

　　其中控制帶樹在各爐段溫度,尤其是各爐段出口處的溫度是關鍵 在各爐段的溫度控制中,由于加熟段的溫度對帶鋼熱處理性能影響較大,而且加熱段的熱容量大,滯后嚴重,對其出口處帶鋼溫度的控制也成為較棘手的問題.

　　目前帝鋼連續熱處理爐加熱段一般采用燃氣輻射管加熱,以實現帶鋼在爐膛內的無氧化加熱或控制氣氛加熱。輻射管加熱裝置主要由輻射管本體、燒嘴和換熱器等組成。輻射管本體是將燃料燃燒釋放的熱能輻射給帶鋼的關鍵部件;管體有多種形式,如 1型、U型、W型、P型、0型等。

　　在臥式熱處理爐中,以帶廢熱回收裝置的U型輻射管應用較為廣泛。燒嘴是輻射管加熱裝置的兩大核心部件之一,它控制著輻射管加熱的功率、溫度分布、熱效率及使用壽命。

　　換熱器是輻射管加熱裝置的另一核心部件,其綜合性能要求是在正常工作情況下,達到盡可能高的空氣預熱溫度和盡可能低的煙氣排放溫度,同時降低預熱空氣的阻力損失,提高整體使用壽命

　　本文以實驗為基礎,通過對帶廢熱回收裝置的U型輻射管加熱裝置的性能進行分析、總結,對結構和運行參數進行優化,尋找適合自身條件的最佳參數,實現低污染排放、提高換熱器熱回收效率,節約能源
 

　　實驗裝置

　　實驗裝置主要由輻射管加熱裝置、保溫罩、空氣及燃氣供給系統、檢測裝置等組成,見圖1。輻射管加熱裝置由管體、燒嘴,換熱器等組成。

　　實驗過程使用了兩種換熱器,一種是由多根鋼管焊接而成的管式換熱器,另一種是三行程噴流換熱器,空氣供給系統包括兩臺風機,一臺用于輸送空氣,另一臺用來抽出空氣。燃氣采用天然氣,從TOP接管道、流量計和輻射管燒嘴。

　　檢測裝置包括溫度測量和煙氣成分檢測;溫度測量儀器主要有K分度熱電偶和Raytex rang 3i槍式測溫計;熱電偶主要測量輻射管內膛溫度、爐子溫度、煙氣溫度以及預熱空氣溫度;輻射管的表面溫度用槍式測溫計來測量;煙氣成分檢測用 MRU95/3CD煙氣綜合分析儀。

　　燒嘴結構及特性

　　燒嘴包括燃氣噴頭、配風板、燃燒筒、配風環及點火裝置。

　　燃氣噴頭上一共有兩環孔,第一環孔位于噴頭的側面，噴流出來的燃料稱為一次燃料,第二環孔位于噴嘴的端面,噴流出來的然料稱為二次燃料配風板主要是在燃燒筒內分配供給燒嘴燃燒的一次風，配風板上均勻分布著三環直徑為4.0-8.0 mm小扎,最外一環小孔為直流風孔,中間一環小孔為旋流風孔,強化空氣和燃料的混合,最內一環小孔為中心斜角穩焰風孔,與一次燃料混合,改善燒嘴的燃燒穩定性

　　燃燒筒和配風板通過螺紋內連接,可通過燃燒筒內的螺絲來控制燃燒筒的長度。配風環是一個內徑稍大于燃燒筒外徑的圓環,將其固定在燃燒筒外壁,通過外徑大小不同來分配從配風環內側和外側的空氣量。實驗中所用的兩種配風環,外徑分別為 146 mm和144 m。

　　風量的分配形式決定著燃料的燃燒完全度、火焰長度及輻射管的管壁溫度分布等,將輻射管的助燃空氣分為三部分，依次叫做一次風、二次風和三次風。

　　一次風是從配風板內環和中環小孔進入燃燒筒的空氣,與一次燃料充分混合后,在燃燒筒內部分燃燒:二次風是從配風板外環小孔進入燃燒筒的空氣,與二次燃料混合后,在燃燒筒出口部分燃燒;三次風是從配風環外側和輻射管內壁之間的環縫流過的空氣,燃燒筒沒有燃燒完全的燃料維續燃燒。

　　一、二次風的比例不能太大,一般占總量的30%左右;一次風、二次風的供給燃燒為欠氧燃燒,直到三次風才實現完全燃燒。通過這種多級供風和逐級燃燒,能有效拉制火焰長度,降低火焰的燃燒強度和最高火焰溫度,降低火焰區的NO,生成量點火裝置結構由變壓器、管子、陶瓷管、導電芯和旅流片組成,旋流片上面分布著許多小槽,不但可以固定導電芯,而且可以使空氣與燃料組成的混合氣體旋轉,保證點火小火焰的穩定燃燒。

　　輻射管燒嘴的燃燒特性

　　火焰的長度對輻射管表面溫度均勻性的影響很大。如果火焰過短，在管子長度方向上，靠近燒嘴一段的溫度將大大高于尾部的溫度，相反如果火焰過長，則一部分燃料不能在管內完全燃燒，造成尾部溫度過高，同時使其效率降低，另外，火焰的張角也有一定的影響。

　　如果張角過大，火焰將直接沖刷管壁，造成局部溫度過高，沿U型管長度方向開了7個孔，其位置見圖2,用熱電偶測量溫度。保持天然氣流量不變，改變空氣系數a,測得的火焰溫度見圖3,圖4是改變配威極和配風環時火焰溫度分布，圖例中的165%代表的是1"配風板，三次風的比例為65%; :267%代表的是2"配風板，三次鳳的比例為67%; :367%代表的是3配風板，三次風的比例為67%.

　　由圖3可見，天然氣流量不變，改變空氣過剩系數，對火焰溫度影響較小。由圖3知，使用2"配風板時，在燒嘴正前方的溫度不是很高，僅1 118℃，而使用1"3"配風板的溫度在1200℃以上，這表明2配風板時燃料和空氣混合效果不好，造成高溫區滯。

　　輻射管燒嘴煙氣成分

　　為了降低氮氧化物的生成量,采用空氣多級燃燒法。即第一次供給的空氣量低于理論空氣量,約為理論空氣量的30% - -35%,燃燒在燃料過剩的條件下進行,燃料部分燃燒,第二次供給剩余的空氣,第二次供應的空氣與第一次燃燒生成的煙氣混合,再次進行燃燒,完成整個燃燒過程,這樣既能有效的控制不,的生成,又保證完全燃燒、天然氣輻射管姻氣成分見表2

　　由表2可見,在空氣預熱時,空氣過剩系數控制在1.05 - -1.25時,各個實驗工況下測得煙氣中沒有11% 0)含量在(54 - 70)×106范圍,有限公司含量在(17187)×10“范圍,02年含量在0.8% - -2.65%范圍,Hs含量在(14 - 17)×10“范圍,有限公司含量在9.1% - -11%范圍,H.C,含量在0.01% - -0.13%范圍。比較理想的空氣過剩系數應控制在1.12 1.22