浅析燃气辐射管的分类

摘 要：本文主要介绍了燃气辐射管的分类，并且对当前社会对辐射管的研究状况进行了详细的比较分析。为套管型辐射管的开发与优化以及燃烧污染物预测、控制提供必要的研究方向，从而实现冶金工业炉的热能利用率，实现低耗和清洁生产。

关键词：工业炉；燃气辐射管；分类；研究

中图分类号：TF083.4文献标识码：A

1概述

工业炉是将燃料燃烧产生的热量通过中间加热介质水传给被加热介质而使其温度升高的一种加热设备，它广泛应用于油气集输、厂矿企业、热能和动力系统中，将传热介质加热至工艺所要求的温度，为后续工艺生产提供安全可靠保障。

燃气辐射管是常用的工业加热装置。气体燃料在辐射管内燃烧，通过辐射管表面以热辐射的形式把热量传递给被加热物体，燃烧产物不与被加热物体直接接触，不会造成气氛污化，使炉内气氛便于控制和调节，非常适用于产品质量要求较高的场合。

2 燃气辐射管的分类

根据气体进出辐射管时进口和出口位置不同，辐射管可以分为两类。一类是双端型的，即进口和出口分布在两端，如直管型、U型和W型等；另一类是单端型的，即进口和出口在同一端，如套管型和P型等。其中套管型辐射管具有热效率高、辐射面温度均匀、可以自由膨胀，便于检修等优点，是一种应用较为广泛的辐射管。自身预热式烧嘴则是把燃烧器、热交换器、排烟器有机地结合成一个整体，是一种结构紧凑的新型燃烧器。它使烟气再循环燃烧，既能提高表面温度分布均匀性，又能降低NOx的排放，而且能节约燃料，简化炉子结构。结合了套管型辐射管和自身预热式烧嘴的优点的自身预热式套管型辐射管可以进一步提高燃气辐射管的热效率。

自身预热式套管型辐射管主要结构示意图如下图所示：

3 燃气辐射管的研究状况

国内的众多学者对辐射管的燃烧、传热与NOx生成特性进行了许多数值模拟研究，如中钢集团鞍山热能研究院利用商业CFD软件CFX4．3对蓄热式辐射管表面温度分布进行数值模拟，并与实验结果进行对比，重点分析了辐射管沿长度方向温度分布的规律及其影响因素。结果表明，高速煤气射流有利于提高辐射管表面温度，降低温差，改善温度分布均匀性。北京科技大学热能工程系的宋兴飞等人通过利用FLUENT软件，对辐射管内的燃烧过程进行了二维数值模拟，重点研究了内套管相对位置对烟气NOx浓度以及辐射管温度的影响。重庆大学材料科学与工程学院与重庆赛迪工业炉有限公司的马丁、程淑明等人通过数值模拟的方法，建立蓄热式辐射管内低NOx燃烧过程的数学模型，在验证模型正确的基础上，分析了不同低NOx燃烧技术对NOx抑制效果的影响，研究结果为低NOx燃烧器的优化设计提供了理论依据。在CFD模拟过程中为了减少计算量通常都采用简化的反应机理，然而，在预测NOX和CO排放时一般都要采用详细的化学反应机理。但是运用CFD结合详细的化学反应机理对反应流动过程进行模拟在计算时间以及准确性方面都存在着不足，同时计算对硬件要求也非常高。化学反应器网络模型（Chemical Reactor Networks， CRN）结合详细的化学反应机理能够对燃烧室的整体性能进行快速，准确的预测，采用该方法计算得到的污染物生成量比FLUENT计算更为准确、快速。国内运用该方法进行燃烧污染物生成预测的研究者并不多，2007年沈阳发动机研究所金戈等人采用简单模型对自行研制的某重型燃气轮机燃烧室进行了污染物预测，得到了较好的结果。2008年工程热物理研究所的杨小龙等人，采用复杂的网络模型对某型燃烧合成气的燃汽轮机燃烧室进行了预测，计算结果与实验结果符合很好。

结论

本文对燃气辐射管的分类，原理以及当今的研究情况进行了详细的分析，为套管型辐射管的开发与优化以及燃烧污染物预测、控制提供必要的研究方向，从而实现冶金工业炉的热能利用率，实现低耗和清洁生产。

参考文献

[1]杨思安，姜泽毅，张欣欣，杨立新.P型蓄热式辐射管设计与数值模拟[J].工业加热,2005(3):p4-6.

[2]宋兴飞，楼国锋，温治.内套管位置对预热式燃气辐射管NOx浓度的影响[J].工业加热,2009(1):p36-38.

[3]W YANG，W BLASIAK．Mathematical Modelling ofNOx Emissions from High-temperature Air Combustion with Nitrous Oxide Mechanism[J]．Fuel Processing Technology，2005，86(9)：943．957．

[4]马丁，程淑明，伍成波，雍海全，许鹏彦.蓄热式辐射管中低NO 燃烧过程的数值模拟[J].冶金能源，2008(27):p26-29.

[5]Carmine Russo，Giulio Mori，Jo?o Parente“Micro Gas Turbine Combustor Emissions Evaluation Using The Chemical Reactor Modelling Approach”Paper No GT2007-27687， ASME Turbo Expo 2007: Power for Land， Sea and Air May 14-17， 2007， Montreal， Canada

推荐访问:浅析 燃气 辐射 分类