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辐射管加热装置主要由管体、烧嘴和废热回收装置等组成。管体是将燃料燃烧释放的热能辐射给被加热物体的关键部件。由于其内表面与燃烧火焰及高温烟气直接接触，工作环境恶劣，容易被局部灼烧、氧化；若沿管体长度方向存在较大的温差，则会产生较大的热应力，同时燃烧时气流的冲击，也会产生一定的震动。因此管体应具有良好的耐热性能，较高的导热系数，强的抗高温氧化能力，小的热膨胀系数，较高的结构强度以及良好的密封性能等。
烧嘴是辐射管加热装置的核心，它控制着燃气辐射管的功率、温度分布、热效率及使用寿命。传统的辐射管烧嘴常见的形式有平行流烧嘴和旋流烧嘴，二者均采用常温或预热至200℃~300℃的空气与气体燃料扩散混合燃烧。这种燃烧会产生局部高温区，燃烧的峰值温度较高，辐射管沿长度方向存在较大的温差，对辐射管内表面造成局部高温灼烧及氧化腐蚀；若助燃空气被预热后，燃烧形成的NOx排放浓度也将显著增加。
废热回收装置是提高辐射管加热装置热效率的重要部件。早先使用的辐射管加热装置，由于没有设置烟气余热回收装置，排烟热损失较大，其热效率不足50%。后来人们为提高辐射管加热装置的热效率，在辐射管的排烟端设置了废热回收装置，回收排烟余热来预热助燃空气。但是由于废热回收装置采用的是普通的间壁式结构，热回收效果不很理想，空气预热温度仅200~300℃，烟气余热回收率仅30%左右。传统燃气辐射管加热装置的热效率难以突破75%。
