CN101551105B - 一种宽火焰燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于燃烧技术领域，涉及一种宽火焰燃烧器。主要由燃料通道、空气通道、芯子和燃烧通道组成，其特征在于：所述的芯子上布置一次空气通道和二次空气通道，一次空气通道为回转体通道，数量不少于3个，二次空气通道为长方体通道，数量不大于3个。燃料通道的轴线处于同一圆周面上，并与水平面成一定交角。芯子上布置一次空气通道和二次空气通道，其中一次空气通道为回转体通道，二次空气通道为长方体通道，空气经过芯子分两层喷出。燃烧通道为喇叭形缩口。是低污染、低氧化的燃烧器。本发明既是常规空气或煤气预热的烧嘴，也是蓄热式烧嘴。可广泛应用于冶金、机械、化工等行业的以气体为燃料的热工设备，特别是高炉温的再加热炉。
Description
技术领域
本发明属于燃烧技术领域，涉及一种宽火焰燃烧器。
背景技术
冶金加热炉上使用的燃烧器多是空气包裹煤气的结构。空气包裹着煤气，旋转喷入炉堂内燃烧，形成圆柱形或喇叭形的回转体火焰。火焰的外层主要是空气，为氧化性气氛，火焰的内层主要是燃料，为还原性气氛。
火焰的燃烧通道根部往往是直接位于炉墙上。对于回转体火焰而言，其燃烧通道的根部也就是在炉墙上所开的一个回转体孔。相对于其他形状而言，回转体孔对于保护炉墙的强度是最有利的。但是，在其他方面，这种火焰结构还存在几点缺陷。
(1)炉内传热差：回转体火焰对被加热坯料的传热相对较差，主要表现为火焰在水平方向上铺展程度不够，在被加热料坯上的垂直投射面积小，对钢坯的辐射角系数相对较低。这将导致炉内综合传热系数低，进而降低炉膛热效率和燃料的利用率，不利于节能。
(2)烧嘴布置受限制，一次性投资和维护量大：回转体火焰在被加热坯料上垂直投射面积小，只有尽量缩短烧嘴的布置间距，才能提高被加热坯料的温度均匀性。但是，烧嘴的布置间距不可能做到随意缩短，因为它往往受到炉墙立柱、炉内隔墙、水梁立柱等诸多因素的影响。而且缩短间距也就意味着要增加烧嘴的数量，增加一次性投资和维护量。
(3)不利于降低氧化烧损：在整个加热过程中，都是外层火焰贴近坯料的。而火焰的外层是氧化性气氛，整个料坯被氧化性气氛包围，这将加快高温下坯料的氧化速度。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术上述的不足，提供一种宽火焰燃烧器，是低污染、低氧化的燃烧器。该燃烧器的火焰主要沿着水平方向铺展，以增加火焰在坯料上的垂直投射面积，进而提高传热效果和坯料的温度均匀，也可实现烧嘴的大间距布置。该烧嘴的火焰面在竖直方向上分为氧化性气氛和还原性气氛两层，通过烧嘴的布置可实现坯料的外围都是还原性气氛，进而降低坯料的氧化烧损。该烧嘴的空气分为两次进入炉膛助燃，以降低氮氧化物的生成量。同时，本发明在提供宽火焰的同时，还保留了回转体燃烧通道。
本发明主要由燃料通道、空气通道、芯子和燃烧通道组成。燃料通道不少于3个，通道的轴线处于同一圆周面上，分布范围为30°～150°；各个燃烧通道与水平面成一定交角，交角范围为5°～20°。燃烧通道为一个逐渐缩小的喇叭形通道，缩口角度为5°～15°。芯子位于空气通道内，芯子上布置有一次空气通道和二次空气通道，其中一次空气通道为回转体通道，数量不少于3个，二次空气通道为长方体通道，数量不大于3个。空气经过芯子分两层喷出。
本发明可以是常规空气或煤气预热的烧嘴，也可以是蓄热式烧嘴。可广泛应用于冶金、机械、化工等行业的以气体为燃料的热工设备，特别是高炉温的再加热炉。
本发明的技术方案如下：
宽火焰燃烧器由燃料通道、空气通道、芯子和燃烧通道组成。燃料以一定倾角喷入，以压制火焰在竖直方向上的扩散，而使火焰水平铺展。助燃空气被芯子分两次水平喷入炉膛，一次空气和二次空气位于燃料的同一侧，靠近燃料的为一次空气；燃料先与一次空气混合燃烧，再与二次空气混合燃烧。燃料与一次空气燃烧时，燃料过剩，形成还原性火焰；没有燃烧完全的燃料再次与二次空气混合燃烧，形成氧化性火焰。空气与燃料分两次燃烧，扩大了燃烧区域，拉长了火焰，同时也降低了燃烧区域内的氧浓度，有利于降低氮氧化物。燃烧通道为一个喇叭形的缩口，回流区控制在燃料通道和一次空气通道之间，以避免烟气从外围回流，冲淡燃料，造成火焰根部不稳，进而造成低温下的脱火、熄火等事故。燃料通道布置于圆周面上，二次空气通道设置成单个方孔，使得空气和燃料都可直接喷入回转体燃烧通道内。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明的A向视图。
图中：件1是燃料通道、件2是空气通道、件3是芯子、件4是燃烧通道、件5是一次空气通道、件6是二次空气通道。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的说明：
宽火焰燃烧器由燃料通道1、空气通道2、芯子3和燃烧通道4组成，燃料通道1位于空气通道2外，芯子3位于空气通道2内，芯子3上布置有一次空气通道5和二次空气通道6，其中一次空气通道5为回转体通道，数量为3个，二次空气通道6为长方体通道，数量为1个。空气经过芯子3分两层喷出。
一次空气通道5的轴线与燃烧通道4的轴线在同一水平面上。
燃料通道1轴线所在圆周面的中心位于空气通道2和芯子3的轴线上。
空气经过空气通道2和芯子3之后，分别经过一次空气通道5和二次空气通道6水平喷入燃烧通道4。
燃料通过位于同一圆周面上5个燃料通道1，，燃料通道1以与水平面的交角A1为15°喷入燃烧通道4，这可以压制火焰在竖直方向上的扩散，并且促进火焰在水平面上的铺展，形成宽火焰。燃料通道在圆周面上的布置角度A3为100°。
燃料先与从一次空气通道5喷入的空气混合燃烧，再与从二次空气通道6喷入的空气混合燃烧。燃料与一次空气燃烧时，燃料过剩，形成还原性火焰；没有燃烧完全的燃料再次与二次空气混合燃烧，形成氧化性火焰。空气与燃料分两次燃烧，扩大了燃烧区域，拉长了火焰，同时也降低了燃烧区域内的氧浓度，有利于降低氮氧化物。
烧嘴燃烧通道4为一个喇叭形的缩口，缩口角度A2的范围10°。缩口通道可把回流区控制在燃料通道1和一次空气通道5之间，以避免烟气从外围回流，冲淡燃料，造成火焰根部不稳，进而造成低温下的脱火、熄火等事故。燃料通道1布置于圆周面上，二次空气通道6设置成单个方孔，使得空气和燃料都可直接喷入回转体燃烧通道4内。
本发明可以是常规空气或煤气预热的烧嘴，也可以是蓄热式烧嘴。可广泛应用于冶金、机械、化工等行业的以气体为燃料的热工设备，特别是高炉温的再加热炉。
Claims (5)
1.一种宽火焰燃烧器，其特征在于：燃料通道(1)位于空气通道(2)外，芯子(3)位于空气通道(2)内，芯子(3)上布置一次空气通道(5)和二次空气通道(6)，所述的一次空气通道(5)为回转体通道，数量不少于3个，二次空气通道(6)为长方体通道，数量不大于3个。
2.如权利要求1所述的宽火焰燃烧器，其特征在于：所述的燃料通道(1)不少于3个，燃料通道(1)的轴线处于同一回转面上，并与水平面成一定交角，交角A1范围为5 °～20°；燃烧通道(4)与所述空气通道(2)相对设置在芯子(3)的另一侧，且与所述燃料通道(1)、一次空气通道(5)和二次空气通道(6)相通，燃烧通道(4)为喇叭形缩口，缩口角度A2为5°～15°。
3.如权利要求2所述的宽火焰燃烧器，其特征在于：所述的一次空气通道(5)的轴线与燃烧通道(4)的轴线在同一水平面上。
4.如权利要求1所述的宽火焰燃烧器，其特征在于：所述的燃料通道(1)轴线所在圆周面的中心位于空气通道(2)和芯子(3)的轴线上。
5.如权利要求1所述的宽火焰燃烧器，其特征在于：所述的燃料通道(1)轴线在圆周面上的分布角度A3范围为30°～150°。
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