РАДИАЦИОННЫЙ ТРУБЧАТЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК F23D14/12 

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.

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].

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.

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].

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.

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.

Между входной и выходной секциями имеется необходимое количество промежуточных секций. Все секции содержат элементы соединительных узлов.

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.

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.

Дополнительный узел входной секции содержит патрубок с опорно-центрирующими ребрами и может иметь фланец с отверстиями для прохода продуктов горения в рекуператор.

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.

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.

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.

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.

Радиационный трубчатый нагреватель работает следующим образом.

Газовоздушная смесь, образованная в горелке поступает во входную секцию 4 жаровой трубы, где происходит горение.

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.

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.

Изобретение позволяет увеличить температурный диапазон применения радиационного нагревателя, увеличить срок службы его элементов, облегчает ремонты, что в свою очередь улучшает экономические показатели его работы.

Изобретение относится к радиационным трубчатым нагревателям (радиационным трубам), применяемым в качестве нагревателя в нагревательных и термических печах. Жаровая труба выполнена из отдельных секций, причем входная секция жаровой трубы имеет фланец, обращенный к торцу рекуператора , и окна для прохода продуктов горения из пространства между жаровой и излучающей трубами, выходная секция имеет заглушку и окна для выхода продуктов горения из жаровой трубы. Между входной и выходной секциями имеется необходимое количество промежуточных секций. Соединительные узлы между секциями состоят из внутреннего конуса на конце одной секции и наружного конуса на конце сопряженной с ней секции и бобышек, образующих систему зазоров, обеспечивающих проход продуктов горения и смещение секций относительно друг друга во всех направлениях при температурной деформации излучающей трубы. Изобретение позволяет повысить экономичность работы нагревателя. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Радиационный трубчатый нагреватель, содержащий излучающую трубу, горелку, рекуператор и жаровую трубу, выполненную сочлененными между собой с помощью соединительных узлов входной, промежуточными и выходной секциями, отличающийся тем, что входная секция жаровой трубы, примыкающая к торцу рекуператора, имеет фланец и окна для прохода продуктов горения из пространства между жаровой и излучающей трубами, выходная секция имеет заглушку и окна для выхода продуктов горения из жаровой трубы, а соединительный узел состоит из внутреннего конуса на конце одной секции и наружного конуса на конце сопряженной с ней секции и бобышек, образующих систему зазоров, обеспечивающих проход продуктов горения и смещение секций относительно друг друга во всех направлениях. 2. Нагреватель по п.1, отличающийся тем, что входная секция жаровой трубы содержит внутренний патрубок с опорно-центрирующими ребрами, примыкающий к горелке. 3. Нагреватель по п. 2, отличающийся тем, что внутренний патрубок выполнен с фланцем, имеющим окна, расположенным между торцом рекуператора и входной секцией.