一种蛇形燃气辐射管技术领域
本发明属于机械加工领域，具体涉及了一种燃气辐射管。
背景技术
辐射管式燃烧器具有隔焰加热的特点，因为对炉膛能的气氛不会造成影响，辐射
加热，提高加热的均匀性，若辐射管与蓄热式烧嘴配合还可组成的蓄热式辐射管燃烧器对
控制CO2、NOx和其他污染物的排放和节能都具有明显的优势。目前，主要使用的辐射管有U型
和W型辐射管，广泛应用于化工、冶金、建材等领域。但普遍缺点是辐射管的表面负荷较低，
在节能高效方面有进一步提高的空间。专利号为CN201280013517公开了一种燃气辐射管，
由连接直管和至少一个弯管，从直管的一方吹入燃烧器的燃烧气体，辐射管外径为150-
210mm、壁厚为3-8mm 的铸造体；但是，由于辐射管的主体部分总长度以直管段为主，从燃烧
器中喷出的火焰进入辐射管后，烟气逐步形成稳态流动，边界层加厚，烟气高温集中在辐射
管的轴向中心，因此烟气的热量不能及时充分的传递到辐射管壁上，从而导致辐射管升温
速度慢，表面负荷低。因此，如何设计一种辐射热量均匀的辐射管，成为目前急需解决的难
题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种蛇形燃气辐射管。本发明提供的
蛇形燃气辐射管，辐射管的主体部分采用蛇形结构，尽量减少或合理使用直管段，由此，烟
气在辐射管内部扰动大，强化传热，提高表面负荷；强烈的断流运动，对内壁的积碳有一定
的冲刷效果，因此在燃料选用上范围较宽；结合燃烧器的负荷，合理控制引风压力，避免辐
射管内部有不可补偿性死区存在，辐射管表面温差小；增大辐射的投影面积，被加热料受热
更均匀。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种蛇形燃气辐射管，其特征在于，包括：辐射管主体、辐射管进出口和
辐射管固定端板，其中，所述辐射管主体由多根弯管和至少一根直管依次首尾固定连接构
成，所述弯管包括180°弯管和90°弯管，从而使得所述辐射管主体为封闭的蛇形结构，用于
提高辐射管内部烟气流动的扰动，强化辐射管内的烟气对流换热；所述蛇形结构的两端分
别安装有所述辐射管进出口，所述辐射管进出口与所述辐射管固定端板固定连接。
发明人发现，本发明提供的蛇形燃气辐射管，辐射管的主体部分采用蛇形结构，尽
量减少或合理使用直管段，由此，烟气在辐射管内部扰动大，强化传热，提高表面负荷；强烈
的断流运动，对内壁的积碳有一定的冲刷效果，因此在燃料选用上范围较宽；结合燃烧器的
负荷，合理控制引风压力，避免辐射管内部有不可补偿性死区存在，辐射管表面温差小；增
大辐射的投影面积，被加热料受热更均匀。
进一步的，所述多根弯管中，180°弯管的数量大于90°弯管的数量。
进一步的，所述辐射管主体的180°弯管的数量为至少五根，90°弯管的数量为四
根，所述辐射管主体的直管为1个。
进一步的，所述180°弯管的数量为9根。
进一步的，所述辐射管进出口为上端小、下端大的子弹壳型，所述辐射管进出口的
下端安装有法兰。
进一步的，所述辐射管主体的材质为耐热离心铸钢。
进一步的，所述辐射管主体的弯管和直管之间通过焊接的方式固定连接；所述辐
射管主体与所述辐射管进出口通过焊接的方式固定连接；所述辐射管进出口与所述辐射管
固定端板通过焊接的方式固定连接。
同时，本发明还提供了一种制备如前面一项所述的蛇形燃气辐射管的方法，包括
以下步骤：
1）先焊接辐射管主体的多根弯管和至少一根直管；
2）将所述辐射管主体与所述辐射管进出口焊接；
3）中心找正后，将所述辐射管进出口与辐射管固定端板焊接；
4）焊接完成后，检查焊缝质量，并按照离心铸钢的焊接工艺进行热处理，减少热应力变
形；
5）对所述蛇形燃气辐射管做压力和严密性试验。
本发明产生的有益效果如下：
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种蛇形燃气辐射管。本发明提供的蛇形
燃气辐射管，辐射管的主体部分采用蛇形结构，尽量减少或合理使用直管段，由此，烟气在
辐射管内部扰动大，强化传热，提高表面负荷；强烈的断流运动，对内壁的积碳有一定的冲
刷效果，因此在燃料选用上范围较宽；结合燃烧器的负荷，合理控制引风压力，避免辐射管
内部有不可补偿性死区存在，辐射管表面温差小；增大辐射的投影面积，被加热料受热更均
匀。
附图说明
图1为本发明提供的蛇形燃气辐射管的结构示意图。
图2为本发明提供的弯管的结构示意图。
图3为本发明提供的烟气流动的工作示意图。
其中，1、辐射管主体，1-1、直管，1-2、180°弯管，1-3、90°弯管，2、辐射管进出口，3、
辐射管固定端板。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本
发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解
为对本发明的限制。
本发明提供了一种蛇形燃气辐射管，如图1和2所示，包括：辐射管主体1、辐射管进
出口2和辐射管固定端板3，其中，所述辐射管主体由多根弯管和至少一根直管1-1依次首尾
固定连接构成，所述弯管包括180°弯管1-2和90°弯管1-3，从而使得所述辐射管主体为封闭
的蛇形结构，用于提高辐射管内部烟气流动的扰动，强化辐射管内的烟气对流换热；所述蛇
形结构的两端分别安装有所述辐射管进出口，所述辐射管进出口与所述辐射管固定端板固
定连接。
发明人发现，本发明提供的蛇形燃气辐射管，辐射管的主体部分采用蛇形结构，尽
量减少或合理使用直管段，由此，烟气在辐射管内部扰动大，强化传热，提高表面负荷；强烈
的断流运动，对内壁的积碳有一定的冲刷效果，因此在燃料选用上范围较宽；结合燃烧器的
负荷，合理控制引风压力，避免辐射管内部有不可补偿性死区存在，辐射管表面温差小；增
大辐射的投影面积，被加热料受热更均匀。
根据本发明的具体实施例，本发明提供的一种蛇形燃气辐射管，包括辐射管主体。
所述辐射管主体由多根弯管和至少一根直管依次首尾固定连接构成，所述弯管包括180°弯
管和90°弯管，从而使得所述辐射管主体为封闭的蛇形结构，用于提高辐射管内部烟气流动
的扰动，强化辐射管内的烟气对流换热。由此，本发明实现了通过以180°弯管和90°弯管组
合的形式，强化辐射管内部烟气流动的扰动性，减薄湍流边界层的粘性底层，强化辐射管内
的烟气对流换热。
根据本发明的具体实施例，本发明所述弯管和所述直管的数量、材质和连接方式
不受具体限制。根据本发明具体的一些实施例，所述弯管的数量为多根，所述直管的数量为
至少一根；进一步的，所述弯管中，180°弯管的数量大于90°弯管的数量。优选的，如图2所
示，所述辐射管主体的180°弯管的数量为至少五根，90°弯管的数量为四根，所述辐射管主
体的直管为1个；进一步的，所述180°弯管的数量为9根。根据本发明具体的一些实施例，所
述弯管和所述直管的材质为耐热材质；优选的，所述弯管和所述直管的材质为耐热离心铸
钢。根据本发明具体的一些实施例，所述弯管和所述直管之间通过能够保证密封性良好的
固定连接方式连接在一起；优选的，所述弯管和所述直管之间可以通过焊接的固定连接方
式进行连接。由此，本发明提供的蛇形燃气辐射管，辐射管的主体部分采用蛇形结构，尽量
减少或合理使用直管段，从而烟气在辐射管内部扰动大，强化传热，提高表面负荷。
根据本发明的具体实施例，本发明所述辐射管进出口的形状和材质不受具体限
制。根据本发明具体的一些实施例，所述辐射管进出口为上端小、下端大的子弹壳型；进一
步的，所述辐射管进出口的下端安装有法兰。根据本发明具体的一些实施例，所述辐射管进
出口的材质为耐热材质；优选的，所述辐射管进出口的材质为耐热离心铸钢。
根据本发明的具体实施例，本发明所述辐射管进出口的连接方式不受具体限制。
根据本发明具体的一些实施例，所述辐射管主体与所述辐射管进出口的上端可以通过焊接
的方式固定连接；所述辐射管进出口的下端与所述辐射管固定端板通过焊接的方式固定连
接。
同时，本发明还提供了一种制备如前面一项所述的蛇形燃气辐射管的方法，包括
以下步骤：
（1）先焊接辐射管主体的多根弯管和至少一根直管。
根据本发明的具体实施例，本发明所述弯管和所述直管的数量和材质不受具体限
制。根据本发明具体的一些实施例，所述弯管的数量为多根，所述直管的数量为至少一根；
进一步的，所述弯管中，180°弯管的数量大于90°弯管的数量。优选的，如图2所示，所述辐射
管主体的180°弯管的数量为至少五根，90°弯管的数量为四根，所述辐射管主体的直管为1
个；进一步的，所述180°弯管的数量为9根。根据本发明具体的一些实施例，所述弯管和所述
直管的材质为耐热材质；优选的，所述弯管和所述直管的材质为耐热离心铸钢。根据本发明
具体的一些实施例，所述弯管和所述直管之间可以通过焊接的固定连接方式进行连接。由
此，本发明提供的蛇形燃气辐射管，辐射管的主体部分采用蛇形结构，尽量减少或合理使用
直管段，从而烟气在辐射管内部扰动大，强化传热，提高表面负荷。
（2）将所述辐射管主体与所述辐射管进出口焊接。
根据本发明的具体实施例，本发明所述辐射管进出口的形状和材质不受具体限
制。根据本发明具体的一些实施例，所述辐射管进出口为上端小、下端大的子弹壳型；进一
步的，所述辐射管进出口的下端安装有法兰。根据本发明具体的一些实施例，所述辐射管进
出口的材质为耐热材质；优选的，所述辐射管进出口的材质为耐热离心铸钢。根据本发明具
体的一些实施例，所述辐射管主体与所述辐射管进出口的上端可以通过焊接的方式固定连
接。
（3）中心找正后，将所述辐射管进出口与辐射管固定端板焊接。
根据本发明的具体实施例，如图1所示，待中心找正后，所述辐射管进出口的下端
与所述辐射管固定端板通过焊接的方式固定连接。
（4）焊接完成后，检查焊缝质量，并按照离心铸钢的焊接工艺进行热处理，减少热
应力变形。
（5）对所述蛇形燃气辐射管做压力和严密性试验。
根据本发明的具体实施例，如图3所示，在引风机的吸力和烧嘴燃烧排气的双重作
用下，辐射管内的烟气具有一定的速度。根据本发明具体的一些实施例，如图3所示，具有一
定的速度的辐射管内烟气可看作是矢量运动，采用箭头方向表示气流的运动方向，从图3可
以看出，本发明提供的蛇形结构的辐射管会使烟气存在个别死区。但是，结合到整个燃烧器
上看，在很短的换向周期内，烟气的进入和排出会形成规律性交替，也就是说进气的死区是
排气的活跃区，排气的死区也是进气的活跃区；同时，因为本发明提供的蛇形燃气辐射管的
换向周期短，这种弥补使得辐射管的温度更均匀，因为本发明提供的蛇形燃气辐射管有强
化换热，使得表面负荷更高。由此，本发明提供的蛇形燃气辐射管，能够结合燃烧器的负荷，
合理控制引风压力，避免辐射管内部有不可补偿性死区存在，辐射管表面温差小；强烈的断
流运动，对内壁的积碳有一定的冲刷效果，因此在燃料选用上范围较宽；增大辐射的投影面
积，被加热料受热更均匀。
发明人发现，本发明提供的蛇形燃气辐射管，辐射管的主体部分采用蛇形结构，尽
量减少或合理使用直管段，由此，烟气在辐射管内部扰动大，强化传热，提高表面负荷；强烈
的断流运动，对内壁的积碳有一定的冲刷效果，因此在燃料选用上范围较宽；结合燃烧器的
负荷，合理控制引风压力，避免辐射管内部有不可补偿性死区存在，辐射管表面温差小；增
大辐射的投影面积，被加热料受热更均匀。
实施例1
本发明以140 KW外置式蓄热式辐射管燃烧器所需的辐射管为例，辐射管主体和辐射管
进出口的材质为ZG45Cr28Ni48W5，辐射管固定端板的材质为Q235-A。
制造标准参照HG/T2601-2011，焊接时采用惰性气体保护钨极电弧焊，焊工应取得
相应资质。尺寸公差按照GB/T1804-m级，行位公差按照GB/T1184-k级，焊接完成后，焊缝
100%探伤检查，气密试验0.3Mpa，保压30分钟。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、
“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结
构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的
示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特
点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示
的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描
述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，
因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解
为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、
“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非
另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是点连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例
性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思
想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。