燃气燃烧器专利资料-燃烧器煤粉燃烧器重油燃烧器
茹燕丹 李鑫慧 韩菲
[摘 要]辐射管燃烧器是一种应用于热处理设备的燃烧装置，具有加热效率高的特点，本文介绍辐射管燃烧器的工作原理和发展历程，基于检索筛选得到的专利文献，分析了辐射管燃烧器的专利申請时间、专利申请量、国内外主要申请人以及主要分类号的分布情况，并对相关技术进行了归纳总结，预测了辐射管燃烧器的发展热点和趋势。
[关键词]辐射管 燃烧器 加热装置
中图分类号：TU832 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）15-0277-01
1.概述
1.1 辐射管燃烧器的工作原理
辐射管燃烧器是一种常见的工业加热装置，是将燃料及燃烧产物向炉内的传热过程完全封闭在马弗管内进行的一种燃烧装置，包括燃烧器和马弗管两部分，马弗管一端与燃烧器相连并贯穿炉膛，另一端与烟道相连，燃烧产生的火焰以及高温烟气沿马弗管流向烟道，并通过管壁向炉内辐射传热，由于传热的方式主要是辐射传热，故称之为辐射管[1]。
1.2 发展历程
辐射管加热技术起源于二十世纪三十年代的德国，在二十世纪七十年代之前，辐射管燃烧器的发展较为缓慢，进入七十年代之后，对于辐射管燃烧器的研究发展迅速。发展初期，辐射管燃烧器主要为单层直管结构，50年代初，U型辐射管问世，并在其基础上发展起来排气再循环的P型辐射管、O型辐射管、W型辐射管以及效率较高的套管型辐射管。不仅在辐射管型式有了较大发展，而且在燃烧装置、排烟热量的余热利用、燃烧动力学以及热流均匀性等热工特性方面也都有了很大的发展[2]。
我国于二十世纪八十年代开始设计制造辐射管燃烧器，利用辐射管作为加热装置，可以提高炉子生产率，延长炉子寿命，提高加热产品的质量。伴随着燃料工业的发展和新的工艺过程的出现，利用辐射管作为加热装置的工业炉也逐渐发展了起来[3]。
2.专利技术分析
基于上述情况，从技术问题的角度对有关辐射管燃烧器相关专利申请情况进行了检索。关键词主要选取：辐射管、燃烧器、换热、热交换、蓄热，分类号采用“F23D14”，经筛选得到相关专利近1000件，对这些专利进行了如下统计分析。
2.1 国内外专利申请量变化分析
辐射管燃烧器技术出现于二十世纪三十年代，研究初期发展较慢，在七十年代以前仅有少数专利申请，从七十年代开始，对辐射管燃烧器的研究有了很快发展，相关专利申请量稳步提升。国外辐射管燃烧器专利申请起步较早，从二十世纪七十年代开始，其专利申请量稳步上升，在九十年代末专利申请量达到最高值，进入二十一世纪之后，国外辐射管燃烧器的专利申请量呈现逐步下降趋势。国内关于辐射管燃烧器的专利申请起步比较晚，在二十世纪80年代末才出现相关专利申请，并且一直持续到90年代末专利申请量一直较低，在2000年后申请量呈明显增长的趋势，2010年之后，国内辐射管燃烧器的专利申请量处于比较多的状态，说明我国近些年对辐射管燃烧器的研究发展比较迅速。
2.2 专利产出国以及主要申请人申请量分析
对于各国的申请，截止到2017年6月，日本的申请量在全球申请总量中的占比最大，为44%，我国的申请量占全球申请总量的17%，居第二位，之后依次为欧洲占比7%、韩国占比6%、美国占比5%、德国占比4%，其余国家有少数申请（参见图1）。
对辐射管燃烧器领域国外主要申请人进行分析，在全球申请人中申请量居于前两位的为日本的两大公司，分别为NIPPON STEEL CORP（新日本制铁有限公司）和TOKYO GAS CO LTD（东京瓦斯有限公司）。全球申请人申请量居于前八位的公司中，前七位均为日本公司，可见日本在辐射管燃烧器方面的研究以及其技术发展相对较成熟。
对辐射管燃烧器领域国内主要申请人进行分析，国内专利申请主要集中在企业中，尤其是一些锅炉、钢铁制造等公司，这与辐射管燃烧器的应用领域有很大关系，其主要应用于锅炉、冶金炉等加热设备，另外，大专院校、科研院所等也有部分专利申请，比较符合国内校企合作，共同发展的特点。
2.3 辐射管燃烧器技术研究方向分析
为了提高辐射管燃烧器的热效率，国内外做了大量的研究，相对成熟的技术有辐射管间接加热技术以及蓄热式燃烧技术。辐射管燃烧器燃烧后会产生大量的排烟，如果直接将烟气排出，必然会造成大量的热量损失，因此，在辐射管燃烧器内部设置换热器，在换热器中利用高温排烟预热助燃空气或者可燃气体，从而提高助燃空气与可燃气体的温度，提高燃烧器的热效率[4]。蓄热式燃烧技术，即高温空气燃烧技术（High Temperature Air Combustion），简称HTAC。该技术是在普通辐射管燃烧器的基础上增加烟气预热回收装置以及换向装置，并利用控制系统实现对换向装置的自动换向控制。蓄热式辐射管燃烧器使用耐火材料为载体，利用燃烧产生的烟气的热量对可燃气体和助燃空气进行预热，从而有效提高低热值燃料的理想燃烧温度[5]。
3.辐射管燃烧器的研究展望与总结
对于工业炉、热处理设备等加热装置，燃烧器是其重要的组成结构，为了提高加热装置的整体热效率，提高燃烧器的燃烧效率和热效率是重要的途径，因此，对燃烧器燃烧效率的提高会是未来辐射管燃烧器研究的主要趋势，同时，烧嘴结构、燃烧器支撑结构以及燃烧器制材等对于辐射管燃烧器使用寿命会产生重要的影响，因此，针对这些方面的研究也会是未来辐射管燃烧器的研究热点。
参考文献
[1] D.E. Quinnn， J. Newby， Radiant Tube Burners， in： C.E. Baukal Jr.（Ed.）， Industrial Burners Handbook， CRC Press，2003（Chapter14）.
[2] Masayaki. IMOSE Transaction ISIT.1985，25：715.
[3] 高仲龙，蒋大强.带钢加热用辐射管.工业加热.1998，（5）：9-11.
[4] 金宏达.引射式辐射管煤气燃烧器热工特性的试验研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2007.
[5] 李颖.蓄热式燃烧技术在辐射管燃烧器中的应用[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2015.
