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《w型輻射管快速設計系統(tǒng)開發(fā)與應用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、內蒙古科技大學碩士學位論文1緒論1.1燃氣輻射管基本概況1.1.1輻射管的工作原理[1]輻射管常用在需要將工件與燃燒環(huán)境隔離的工業(yè)應用中。輻射管是工業(yè)爐的一種加熱裝置，燃氣和助燃空氣在燒嘴混合并經電子打火機點燃，氣體進入輻射管，在密封的管內燃燒。燃燒產生的熱量傳遞給輻射管，管壁主要以熱輻射的方式將熱能傳遞給需要加熱的工件。燃燒產生的火焰以及煙氣流向煙道。有些輻射管還增加了煙氣余熱回收裝置——換熱器，目的是用高溫煙氣來預熱助燃冷空氣，有效地利用了高溫煙氣，提高了輻射管的熱效率。[2,3]由于燃燒產物不與工件接觸，所以不會造成燃燒氣氛對工
2、件的氧化或燒損。爐內氣氛及加熱溫度便于控制和調節(jié)，適用于冷軋帶鋼等產品的高質量加熱要求,并且其燃燒空間大，熱效率高。輻射管雖然有很多優(yōu)勢但仍存在一些自身的缺陷，如：輻射管表面溫度不均勻、NOx排放量較高、壽命不高等。輻射管中的高溫煙氣通過對流和輻射將熱量傳遞給輻射管。由于管壁直接與高溫火焰接觸，在850℃——1150℃的高溫惡劣環(huán)境下長期連續(xù)工作，在交變熱應力和自重的共同作用下，易發(fā)生彎曲疲勞損壞以及蠕變變形破壞，造成輻射管管壁材料的灼傷和剝落，從而導致失效。輻射管由于應力破壞而導致的失效仍然是工業(yè)中[4][5]一個備受關注的問題。工
3、作環(huán)境的惡劣對輻射管的材料提出以下幾個要求：1）耐高溫2）表面灰度大（強輻射能力）3）導熱系數大（強導熱能力）4）結構強度高5）密封性好6）熱膨脹系數?。ㄗ冃涡。?）成本低本文研究的W型輻射管采用601合金鋼。601合金鋼的主要性能參數如下圖、3表所示：密度為8110kgm/，熔點區(qū)間為1302℃?1384℃。熱漲系數、彈性模量均隨溫度變化而變化，其關系如圖1.1和圖1.2所示。輻射管材料的主要機械性能隨溫-1-內蒙古科技大學碩士學位論文度變化關系如表1所示。圖1.1彈性模量隨溫度變化曲線圖1.2熱漲系數隨溫度變化曲線表1材料強度與溫
4、度的關系主要機械性能參數溫度/℃抗拉強度極限/MPa屈服強度極限/MPa延伸率/%室溫689.5372.3345538620.55330.9644649413.7282.6945760234.43179.2770871124.11103.42120-2-內蒙古科技大學碩士學位論文1.1.2輻射管的結構輻射管的基礎部件是管體、燒嘴以及余熱回收裝置。輻射管的核心部位就是燒嘴，燃料和助燃空氣在燒嘴內點火燃燒。燒嘴的噴孔直徑，噴孔角度，以及射流速度，一二次風的配比等因素都會影響火焰的長度和強度，進而影響輻射管管壁溫度[6]分布的均勻性，影響其
5、效率和使用壽命。某單位通過優(yōu)化設計方法設計噴孔直徑和噴射角度，使噴射出的氣流呈高速旋轉式，這樣利于卷吸周圍煙氣和擴大燃燒范圍。與此同時，將助燃空氣的噴口進行偏心，可以延長火焰，降低入口處輻射管的管壁溫度和增強火焰的輝度和輻射能力。輻射管燃燒噴嘴形式常用的有平行流式和旋流式。隨著燃燒技術的發(fā)展，燒嘴的家族逐漸壯大。其中與輻射管配套使用的有NO燃燒器、高溫空氣燃燒器和蓄熱X式燃燒器。[7]高溫空氣燃燒技術（HighTemperatureAirCombustion）是九十年代國際上快速發(fā)展的一項新的燃燒技術。該技術有兩項技術手段：一，最大限
6、度回收燃燒產物的顯熱（或稱極限回收）；二，燃料的燃燒在缺氧狀態(tài)下進行。高預熱空氣或燃氣溫度可達800℃以上，貧氧濃度在2%~15%，低于實際空氣中氧氣的濃度?6（21%），可達到節(jié)能30%60%?和降低煙氣中NO濃度（NO??13010）以及XX降低CO排放量30%60%?以上的多重功效。2在輻射管的配套設備中，煙氣余熱回收裝置是一個重要的組成部分。從輻射管管尾部排出的煙氣具有較高的溫度，這部分高溫煙氣經過煙氣余熱回收裝置將助燃冷空氣加熱，隨后同燃氣點火燃燒，加速了輻射管的燃燒速度。煙氣余熱回收裝置實質上是一個熱交換器，利用它不僅降低
7、了排煙溫度，降低了環(huán)境污染程度，還節(jié)省了能量，提高了輻射管的熱效率。1.2輻射管的分類及用途[8,9]輻射管按形狀分類從一開始最簡單的直管型起，到后來出現(xiàn)的P型輻射管，結構逐漸復雜，功能也逐漸完善，但P型因為結構復雜，制造困難等原因，到目前為止沒有得到廣泛應用。工業(yè)爐中W型和U型輻射管因其構造簡單，受熱面積大而被廣泛使用。-3-內蒙古科技大學碩士學位論文表1.2輻射管分類以用途名稱形式特征表面負荷熱效率特點用途2（W/cm）（%）結構簡單，易于操作，要求爐溫1000℃以下室直管型4.7-5.840--50傳熱效率低式或連續(xù)式爐結構復雜
8、，內套管要求用于爐溫1000℃以下室套管型4.7-5.860-75高，造價高，熱效率高式，井式、連續(xù)式爐結構比較簡單，應用普用于爐溫1000℃以下的U型3.5-4.755-65遍，空煤氣便于預熱各種爐型使用一個燒嘴，得到
