帶鋼連續熱處理工藝是世界上先進的冷軋帶鋼熱處理工藝。帶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。其中控製帶鋼在各爐段溫度,尤其是各爐段出口處的溫度是關鍵。在各爐段的溫度控製中,由於加熱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,滯後嚴重,對其出口處帶鋼溫度的控製也成為較棘手的問題。目前帶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製氣氛加熱。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I型、U型、W型、P型、O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,它控製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（此處引用）工業爐IndustrialFurnace第31卷第2期2009年3月Vol.31No.2Mar.2009U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合適的參數,實現低汙染排放,提高換熱器熱回收效率,節約能源。

1.實驗裝置實驗裝置主要由輻射管加熱裝置、保溫罩、空氣及燃氣供給係統、檢測裝置等組成。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。空氣供給係統包括兩台風機,一台用於輸送空氣,另一台用來抽出空氣。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Raytexrang3i槍式測溫計;熱電偶主要測量輻射管內腔溫度、爐子溫度、煙氣溫度以及預熱空氣溫度;輻射管的表麵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。

2.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,一環孔位於噴頭的側麵,噴流出來的燃料稱為一次燃料,二環孔位於噴嘴的端麵,噴流出來的燃料稱為二次燃料。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4.08.0mm小孔,外邊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,內邊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製燃燒筒的長度。配風環是一個內徑稍大於燃燒筒外徑的圓環,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146mm和144mm。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後,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,與二次燃料混合後,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繼續燃燒。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。