本發(fā)明涉及燃?xì)廨椛浼訜犷I(lǐng)域，特別是涉及一種采用燃?xì)馓峁嵩矗m用于將物料進行隔絕加熱的大型輻射加熱器，以及應(yīng)用這種輻射加熱器組合構(gòu)成的工業(yè)爐。

背景技術(shù)：

輻射加熱是金屬熱處理、中低溫?zé)峤?、醫(yī)藥食品等行業(yè)常用的一種常用加熱方式，工業(yè)上應(yīng)用實例有罩式輻射爐、輻射加熱管等。按照加熱介質(zhì)不同，常用的有電輻射、蒸汽輻射、燃?xì)廨椛涞?。蒸汽輻射加熱溫度較低，一般低于200℃；電輻射使用簡單靈活，但能耗較高、成本較貴；燃?xì)廨椛溥\行成本較低、適用于中高溫加熱領(lǐng)域，目前在工業(yè)領(lǐng)域廣泛使用?，F(xiàn)有的燃?xì)廨椛湟话愣际遣捎酶邷啬蜔徜撟鳛檩椛潴w，燃?xì)馊紵l(fā)出的熱量要通過耐熱鋼作為中間輻射介質(zhì)，通過鋼材熱輻射的方式將熱量傳遞給爐膛和被加熱物料。但由于輻射管管內(nèi)空間限制，其表面加熱功率一般有限。

罩式輻射爐一般用于冶金行業(yè)鋼卷退火熱處理工藝，為間歇式加熱爐，工藝上經(jīng)過加熱和冷卻兩個階段，每次加熱需要爐膛重新升溫，設(shè)備物理熱損失較大，影響熱效率。罩式爐主要設(shè)備包括:全封閉爐臺、爐臺循環(huán)風(fēng)機、加熱罩、冷卻罩、內(nèi)罩等。加熱罩內(nèi)分層沿環(huán)形布置多個切向燒嘴，用以給內(nèi)罩加熱。內(nèi)罩布置在加熱罩內(nèi)，被加熱物料放在以爐臺和內(nèi)罩形成的密閉空間里，密閉空間里以充入保護氣體，以循環(huán)風(fēng)機的高速旋轉(zhuǎn)形成保護氣的強對流循環(huán)，內(nèi)罩以輻射和對流的方式將熱量傳遞給被加熱物料，常用于熱軋鋼卷的退火熱處理工藝。罩式爐是一種間歇式加熱裝置，工藝上經(jīng)過加熱和冷卻兩個階段，每次加熱需要爐膛重新升溫，設(shè)備物理熱損失較大，影響熱效率。且單臺產(chǎn)量有限，并且不適用于散狀運輸?shù)奈锪霞訜帷?/p>

輻射加熱管能夠連續(xù)工作，但尺寸有限，管內(nèi)空間較小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，燃?xì)夂涂諝獾娜紵刂戚^為困難，特別是在低溫階段著火失敗率較高，火焰檢測故障頻發(fā)。為了提高表面發(fā)熱功率，一般燃?xì)廨椛涔艿娜紵郎囟容^高，容易燒壞輻射管，且容易增加NOx排放，不符合環(huán)保要求。

目前，圍繞燃?xì)廨椛涞募夹g(shù)問題一般集中在外型結(jié)構(gòu)、管殼材質(zhì)、節(jié)能技術(shù)、低NOx燃燒技術(shù)等方面。在外型結(jié)構(gòu)方面，燃?xì)廨椛涔馨凑招螤羁煞譃镮型、U型、W型、P型、A型等；I型輻射管輻射面較小，功率較低；W型輻射管輻射面較大，功率較大；U型輻射管加熱功率處于I型、W型兩者之間；P型、A型輻射在管結(jié)構(gòu)上具有煙氣再循環(huán)能力，NOx排放較低。在管殼材質(zhì)方面，一般使用合金耐熱鋼和不銹鋼，一些特殊領(lǐng)域使用性能更高的特種鋼。在管殼表面噴涂特種涂料，可以保護鋼材，提高輻射率，有益效果很明顯。在節(jié)能技術(shù)方面，罩式輻射爐在冷卻階段回收煙氣余熱，用于發(fā)電等。輻射加熱管的目前發(fā)展趨勢為蓄熱式輻射管，可以使用高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣等低熱值燃料，利用陶瓷蜂窩蓄熱體將煙氣熱量回收。

目前還有一種蓄熱式輻射管燃燒裝置是在傳統(tǒng)U型輻射管基礎(chǔ)上，通過在燃燒入口和煙氣出口之間設(shè)置煙氣回流支管，大部分煙氣在輻射管內(nèi)循環(huán)，借此形成低氧燃燒，降低高溫污染物Nox生成速率，并通過優(yōu)化布置燃?xì)夂涂諝鈬娍谖恢?，使輻射管?nèi)形成無焰燃燒狀態(tài)，降低燃燒溫度，減少NOx排放。但管道壓力波動和功率調(diào)節(jié)對改裝置的燃燒效率影響較大，容易著火失敗，工作狀態(tài)監(jiān)控困難。

上述的燃?xì)廨椛涔芗訜崞魅紵臻g尺寸相對較小，單臺輻射管加熱器加熱能力有限。并且由于材質(zhì)耐熱能力有限，輻射管容易過熱燒損，使用壽命有限。在大型加熱設(shè)備上，為了提高產(chǎn)量必須增加輻射管加熱器數(shù)量，一些大型裝置的輻射管加熱器數(shù)量能夠達(dá)到150～200個，控制系統(tǒng)復(fù)雜，故障率相對較高，維護成本較高。因此如何提高燃?xì)廨椛浼訜崞魅紵臻g，增加單臺輻射加熱器加熱能力，成為人們亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中的燃?xì)廨椛涔芗訜崞魅紵臻g尺寸相對較小，單臺加熱能力有限的不足，本發(fā)明意在提出一種輻射加熱器，能夠增加傳熱面積，提高加熱功率，充分利用爐膛空間，并且控制簡單方便。

本發(fā)明提出一種輻射加熱器，包括燃燒室、燒嘴、煙氣出口；

所述燃燒室是封閉的腔室，包括內(nèi)壁、外壁、上壁、下壁、第一側(cè)壁、第二側(cè)壁；

所述燃燒室的內(nèi)壁是輻射面，所述燃燒室的外壁是絕熱壁。

進一步地，所述燒嘴包括燃?xì)鈬娍诤涂諝鈬娍冢?/p>

所述燒嘴設(shè)置有多個；

所述多個燒嘴分別設(shè)置在所述燃燒室的第一側(cè)壁和/或第二側(cè)壁。

進一步地，所述燃?xì)鈬娍诤退隹諝鈬娍谘厝紵业膫?cè)壁交錯設(shè)置；

所述燃?xì)鈬娍谠O(shè)置3～5組；所述空氣噴口設(shè)置4～6組。

進一步地，所述燒嘴為蓄熱燃燒方式或者是非蓄熱的常規(guī)燃燒式；所述蓄熱燃燒方式為空氣單蓄熱式、燃?xì)鈫涡顭崾?、或者空氣燃?xì)怆p蓄熱式之一。

進一步地，所述輻射面表面具有紋狀結(jié)構(gòu)或者光滑平整無紋狀結(jié)構(gòu)；所述紋狀結(jié)構(gòu)為波紋狀結(jié)構(gòu)，或者為花紋狀結(jié)構(gòu)，或者為凸紋狀結(jié)構(gòu)，或者為麻點紋狀結(jié)構(gòu)；所述紋狀結(jié)構(gòu)的厚度為2～20mm；所述輻射面表面涂有高輻射率涂層。

進一步地，所述輻射面材料是結(jié)構(gòu)鋼，或者是合金鋼，或者是耐熱鋼，或者是不銹鋼，或者是銅，或者主要成分是Al₂O₃，或者主要成分是SiO₂，或者主要成分是石墨，或者主要成分陶瓷。

進一步地，所述輻射絕熱壁由內(nèi)到外分別是耐火澆注料層、耐火纖維氈層和外殼鋼板。

進一步地，所述輻射加熱器為直形、或者折線形、或者環(huán)形、或者弧形、或者U型。

本發(fā)明還提出一種工業(yè)爐，包括上述的輻射加熱器，所述工業(yè)爐的爐體由所述輻射加熱器組合構(gòu)成。

進一步地，所述工業(yè)爐為方形、或者井形、或者隧道形、或者環(huán)形。

應(yīng)用本發(fā)明，可實現(xiàn)如下有益效果：

(1)傳熱面積大，能夠充分利用爐膛空間，加熱功率高；

(2)燃燒室空間較大，燒嘴燃燒效率高，控制簡單方便；

(3)采用蓄熱式燒嘴，周期換向燃燒，爐膛溫度均勻；

(4)燃燒溫度相對較低，NOx排放少；

(5)燒嘴和爐體融為一體，不需另建爐體；

(6)裝置為模塊式結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)和建設(shè)安裝成本低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的一種輻射加熱器的斷面截圖；

圖2是本發(fā)明實施例的一種輻射加熱器的俯視圖；

圖3是本發(fā)明實施例的一種井式爐結(jié)構(gòu)簡圖；

圖4是本發(fā)明實施例的一種多輻射加熱器拼接圖。

附圖標(biāo)記：

1、輻射加熱器：

11、絕熱壁；12、輻射面；13、燃燒室；14、燒嘴；15、燃?xì)夤艿溃?/p>

16、空氣管道；17、排煙管道；

2、被加熱物料存放區(qū)；

3、爐蓋；4、環(huán)型輻射加熱器構(gòu)成的爐體；5、爐底。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明的實施方式。

從圖1、圖2可見，輻射加熱器1為截面為矩形、長度方向呈環(huán)型的管狀設(shè)備；輻射加熱器1的長度方向外型也可變形為直形、半圓形、圓形、弧形、U型或者其它曲線型。輻射加熱器1的外側(cè)面對環(huán)境空氣，為絕熱壁11；內(nèi)側(cè)面對被加熱物料，為輻射面12。

參見圖1和圖2，輻射面12由耐熱不銹鋼板焊制，為橫波紋結(jié)構(gòu)，厚度2～20mm，可以加強抗變形能力、延長使用壽命、增加傳熱面積、提高加熱能力。輻射面12形狀不限于波紋狀，也可為花紋、凸紋、麻點等多種紋狀，也可為光滑平整無紋狀。輻射面12不僅直接接收火焰和煙氣的熱量，而且也能接收絕熱壁面反射出火焰和煙氣熱量，爐膛傳熱效率更高。輻射面12作為中間介質(zhì)隔絕了火焰和被加熱物料，以輻射的方式進行間接加熱。

從圖1、圖2可見，燃燒室13是封閉的腔室，包括內(nèi)壁、外壁、第一側(cè)壁、第二側(cè)壁、上壁、下壁；燃燒室13的內(nèi)壁是輻射面，燃燒室13的外壁、上壁、下壁是絕熱壁；燃燒室13為與外型一致的長條狀、向內(nèi)彎曲的管狀或其它形狀的夾壁狀空間，燃燒室13的第一側(cè)壁布置燒嘴14，第二側(cè)壁布置排煙管道17。

如圖1、圖2所示，燃燒室13腔室的內(nèi)壁的材料由內(nèi)到外分別是輕質(zhì)耐火澆注料、耐火纖維氈和外殼鋼板。輕質(zhì)耐火磚能夠承受高速煙氣沖刷，耐火纖維氈起絕熱保溫作用。輻射面12主要成分不限于結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼、耐熱鋼、不銹鋼、銅等金屬，也可為非金屬，如Al₂O₃、SiO₂、石墨、陶瓷等。

參見圖1和圖2，燃?xì)庠谌紵?3內(nèi)燃燒，產(chǎn)生火焰和高溫?zé)煔猓洳糠譄崃客ㄟ^輻射和對流方式直接傳輸給輻射面12，另一部分熱量經(jīng)絕熱內(nèi)壁反射給輻射面12。燃料在燃燒室13內(nèi)燃燒，熱量只能通過內(nèi)側(cè)的輻射面向外傳遞，其他壁面絕熱。

如圖1、圖2所示，燒嘴14為空氣單蓄熱式燒嘴，包括多組燃?xì)鈬娍诤涂諝鈬娍凇?4布置在燃燒室的AB兩端，燃?xì)鈬娍诤涂諝鈬娍谘厝紵业母叨确较蚪诲e布置，其中燃?xì)鈬娍诓贾?～5組，空氣噴口布置4～6組。該蓄熱式燒嘴的排煙溫度為100～200度。換向周期為30～120秒。燒嘴14可采用燃?xì)鈫涡顭崾健⒖杖茧p蓄熱式等多種蓄熱燃燒方式；也可采用非蓄熱的常規(guī)燃燒方式，利用換熱器回收煙氣熱量。

換向裝置的核心機構(gòu)為一套四通換向閥，具有四個連接端，其中一端、二端連接燒嘴14，三端連接空氣管道16，四端連接排煙管道17上；它有兩個工位。當(dāng)處于工位二時，燒嘴14與排煙管道17相連，燒嘴14處于排煙狀態(tài)，對側(cè)燒嘴14處于燃燒狀態(tài)；當(dāng)處于工位一時，燒嘴14與空氣管道16相連，燒嘴14處于燃燒狀態(tài)，對側(cè)燒嘴14處于排煙狀態(tài)。

換向裝置的四通換向閥也可由兩套三通換向閥替換，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)該功能。

多套輻射加熱器1組合排列后形成的加熱設(shè)備與爐體融為一體，不需另建爐體。如圖3所示的是一種井式爐，包括：爐蓋3、環(huán)型輻射加熱器構(gòu)成的爐體4、爐底5，其中環(huán)型輻射加熱器構(gòu)成的爐體4由3～5套輻射加熱器1組合排列后形成；圖中井式爐的加熱設(shè)備通過高溫輻射面向外輻射的熱量實現(xiàn)加熱，被加熱物料布置在輻射面圍成的封閉空間內(nèi)，即如圖2所示的被加熱物料存放區(qū)2。多套輻射加熱器1組合排列后形成的加熱設(shè)備的布置方向也可以有多種，即可沿垂直方向呈井型，也可沿水平直線方向呈隧道型、沿圓周方向呈環(huán)形等多種方向。

參見圖2和圖3，輻射加熱器1也可呈向內(nèi)彎曲的弧線形、折線形或者其他形狀?？捎啥嗵壮氏騼?nèi)彎曲形狀的輻射加熱器1首尾拼接成封閉曲線形結(jié)構(gòu)，如圖4。多套輻射加熱器1拼接成的封閉曲線形結(jié)構(gòu)也可以進一步并行排列成不同形狀的加熱空間，如方形、井形、隧道形、環(huán)形等，上述并行排列成不同形狀的加熱空間與爐體融為一體，不需另建爐體；這樣構(gòu)造的工業(yè)爐傳熱面積大，能夠充分利用爐膛空間，加熱功率高。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對本發(fā)明進行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。另外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。