CN101749708B

CN101749708B - 一种高温空气燃气型平焰烧嘴

Info

Publication number: CN101749708B
Application number: CN2008102038718A
Authority: CN
Inventors: 朱彤; 贺启滨; 王海; 杨静; 马驰
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2028-12-02
Also published as: CN101749708A

Abstract

本发明涉及一种高温空气燃气型平焰烧嘴，该平焰烧嘴包括空气管道、空气蜗壳、烧嘴通道、燃气输配环管、多个燃气喷管以及喇叭形烧嘴砖。空气管道与空气蜗壳、烧嘴通道依次相连。助燃空气通过空气管道进入空气蜗壳，在烧嘴通道内形成旋转的助燃空气流。所述的燃气喷管在烧嘴的中部，燃气喷管一端连接燃气输配环管，另一端连接烧嘴通道，燃气喷管的轴线与烧嘴通道的壁面相切或成一定的角度。燃气通过燃气输配环管进入燃气喷管，在烧嘴通道内形成旋转气流，燃气气流与助燃空气流的旋转方向相同，并在烧嘴通道内混合燃烧，所形成的旋转火焰贴敷在烧嘴通道及喇叭形烧嘴砖上。与现有技术相比，本发明具有结构简单，空气、烟气流通阻力小等优点。

Description

一种高温空气燃气型平焰烧嘴

技术领域

本发明涉及一种用于加热炉、保温炉或热处理炉的平焰烧嘴，适用于利用高温空气燃烧技术或者蓄热式燃烧技术的燃气型平焰烧嘴，尤其适用于换向式高温空气燃烧系统，在炉内形成均匀的温度分布。

背景技术

平焰烧嘴是近几十年来发展起来的一种燃烧装置，在工业加热领域得到了广泛的应用，取得了良好的效果。平焰烧嘴与传统的直焰烧嘴不同，它的火焰呈圆盘形薄层火焰形状。这种圆盘形的薄层火焰是利用旋转的助燃空气与燃料流的离心作用，使助燃空气与燃料流沿一个喇叭形的扩张口旋转展开形成的。由于燃料与助燃空气流在离心作用下贴近烧嘴砖壁进行混合燃烧，所形成的体积较大的火盘对工件的加热非常均匀，即使在加热薄板时也不会产生局部过热。而且，火焰快速加热了烧嘴砖壁，增强了对工件的辐射传热量。另外，采用平焰烧嘴还可以使炉内压力均匀，阻止冷风的吸入。

平焰烧嘴自20世纪80年代引入中国以来，由于其良好的燃烧特性，对工件加热非常均匀，得到了广泛应用。国内平焰烧嘴的专利较多，如中国专利(CN86210500U)提出了低压自身预热平焰烧嘴，中国专利(CN87210929U)提出了双旋流引射式热煤气平焰烧嘴，中国专利(CN1265456A)提出了改进的平焰低NO_x烧嘴，中国专利(CN2797888Y)提出了低压平焰烧嘴等。虽然已有的平焰烧嘴专利较多，但都是旨在稳定燃烧，利用烟气余热以及降低污染物排放。与近年来兴起的极限回收烟气余热的高温空气燃烧技术相配套的平焰烧嘴还没有出现。这是因为换向式高温空气燃烧所需的烧嘴既要作为高温空气、燃料进口，组织燃烧，同时还要作为炉内高温烟气的排放出口。传统的平焰烧嘴形式基本都是燃气从中间喷入，空气从燃气下方烧嘴通道的侧面通入，通过空气蜗壳、风环来形成旋流，燃气通过旋流片与空气混合、旋转、燃烧。如果这些平焰烧嘴用于高温空气燃烧系统或蓄热式燃烧系统，则在组织高温空气与燃料流燃烧过程或者在排放高温烟气时，烧嘴通道中的旋流片、燃料管等设备不仅无法承受高温空气、高温烟气的冲刷，而且在排放烟气时烟气流通阻力很大，故这些带有旋流片、燃料管的平焰烧嘴不适合用于高温空气燃烧系统或蓄热式燃烧系统。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、能承受高温的高温空气燃气型平焰烧嘴。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高温空气燃气型平焰烧嘴，其特征在于，该平焰烧嘴包括空气管道、空气蜗壳、烧嘴通道、燃气输配环管、多个燃气喷管以及喇叭形烧嘴砖。所述的空气管道与空气蜗壳、烧嘴通道依次相连，助燃空气通过空气管道进入空气蜗壳，在烧嘴通道内形成旋转的助燃空气流；所述的燃气喷管在烧嘴的中部，每个燃气喷管一端与燃气输配环管相连，另一端连接烧嘴通道，燃气喷管的轴线与烧嘴通道的壁面相切或成一定的角度。燃气通过燃气输配环管进入多个燃气喷管，喷入烧嘴通道后，在烧嘴通道中形成旋转气流，燃气气流旋转的方向与空气流旋转方向相同。烧嘴通道为圆形，由耐火材料制成，其一端与空气蜗壳相连，另一端连接喇叭型烧嘴砖。燃气与空气在烧嘴通道内燃烧，所形成的旋转火焰贴敷在烧嘴通道及喇叭型烧嘴砖上。

所述的高温空气燃气型平焰烧嘴通道内没有旋流片和燃气管，能够成对地应用于高温空气燃烧系统或者蓄热式燃烧系统，每个烧嘴一端连接蓄热体箱，另一端连接炉膛；一个烧嘴作为组织高温空气、燃气燃烧的工作烧嘴，另一个烧嘴作为高温烟气的排放通道，从而将高温烟气输送至蓄热体箱中；两个烧嘴通过换向机构实现周期性交替工作。

所述的多个燃气喷管是两个或两个以上的燃气喷管，各燃气喷管均匀分布设置于燃气输配环管与烧嘴通道之间。

所述的高温空气燃气型平焰烧嘴上安装有点火烧嘴和火焰检测装置。

与现有技术相比，本发明结构简单，烧嘴通道中没有旋流叶片、燃气管等装置，旋转的空气流是通过由耐火材料浇注而成的空气蜗壳形成的，旋转的燃气流是通过多个燃气喷管切向进入烧嘴通道而形成的，故本发明所涉及的平焰烧嘴通道中没有零部件。这种平焰烧嘴既能够承受高温空气，又能够作为炉内高温烟气的排放通道。同时，由于烧嘴通道中没有旋流片、燃气管等器件，气体流通阻力损失小，减小了鼓风机和引风机的功率，具有显著的节能效果。

附图说明

图1为本发明高温空气燃气型平焰烧嘴正视图；

图2为本发明高温空气燃气型平焰烧嘴左视图；

图3为本发明高温空气燃气型平焰烧嘴俯视图；

图4为图3的A-A截面图；

图5为图1的B-B截面图。

其中：1为空气管道、2为空气蜗壳、3为空气管法兰、4为烧嘴通道、5为多个燃气喷管(实施例1以4个为例)、6为燃气输配环管、7为燃气管道、8为燃气管法兰、9为耐火材料、10为安装板、11为喇叭形烧嘴砖、12为点火装置安装位置、13为燃气喷管轴线与烧嘴通道壁面的交角。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1～5所示，一种高温空气燃气型平焰烧嘴，该平焰烧嘴包括空气管道1、空气蜗壳2、空气管法兰3、烧嘴通道4、多个燃气喷管5、燃气输配环管6、燃气管道7、燃气管法兰8、耐火材料9、安装板10以及喇叭形烧嘴砖11，所述的空气管道1通过空气管法兰3固定在空气蜗壳2上，空气蜗壳2连接烧嘴通道4，烧嘴中部设有燃气输配环管6和燃气喷管5，燃气管道7上设有燃气管法兰8，燃气喷管5一端连接燃气输配环管6，另一端连接烧嘴通道4；烧嘴通道4下端连接喇叭形烧嘴砖11，所述的烧嘴通道4由耐火材料9制成；高温预热的助燃空气通过空气管道1切向式进入空气蜗壳2，通过空气蜗壳2获得一定的旋转动量后进入烧嘴通道4，在烧嘴通道4内形成旋转的助燃空气流，所述的多个燃气喷管5的轴线与烧嘴通道4的壁面相切或成一定的角度，使多个燃气射流在烧嘴通道4内形成旋转气流，燃气射流与旋转助燃空气流的流向相同，并在烧嘴通道4内混合燃烧，所形成的旋转燃烧火焰在旋流作用下贴敷在喇叭形烧嘴砖11上，形成平展的火焰。

在高温空气燃烧系统或蓄热式燃烧系统中，这种高温空气燃气型平焰烧嘴成对布置，每个烧嘴一端连接蓄热体箱，另一端连接炉膛；其中一个为工作烧嘴，另一个为排放高温烟气的通道，从而将高温烟气输送至蓄热体箱中，两者在换向机构作用下周期性交换功能。所述的高温空气燃气型平焰烧嘴上安装了点火烧嘴和火焰检测装置。如图3所示，经过蓄热体预热了的高温空气从工作烧嘴的空气管道1切向进入空气蜗壳2，在空气蜗壳2内形成旋转气流，进而进入烧嘴通道4。如图1、2、5所示，在空气蜗壳2下部，安装板10上部，有多个(2～8个)燃气喷管5通过一根燃气输配环管6相连接。燃气从燃气喷管5切向进入(交角13＝90°)烧嘴通道4，或与烧嘴通道4成一定角度(交角13＝90°～140°)进入，所形成的旋转气流流动方向与空气流旋转方向一致。在烧嘴通道4内形成的高温旋转火焰很好地贴敷于烧嘴通道4壁面和喇叭型烧嘴砖11壁面上，由此产生的“考安达”效应形成旋流平焰燃烧，从而形成了圆形平展的火焰，对炉内的工件进行加热。另一个为排放烟气的通道。此时，烧嘴的燃气输配环管6、燃气管道7中没有燃气流通。炉内高温烟气从喇叭形烧嘴砖11进入烧嘴通道4，进而从烧嘴的空气管道1中排出(由于烧嘴通道4、空气蜗壳2以及空气管道1敷设有耐火材料，故可以承受1000℃以上高温烟气以及高温预热空气)。

当燃料为高炉煤气时，其成分如表1所示，选取过量空气系数为1.1，其空/燃比达到了2∶3，燃气喷口采用切向进入(交角＝90°)，旋流数可达1.60左右，燃气形成的二次旋流是形成平展火焰的主要因素。

表1高炉煤气成分表

高炉煤气成分	H₂	CO	CH₄	O₂	N₂	CO₂
							体积(％)	1.40	23.00	0.60	0.80	53.00	21.20
质量(％)	0.09	20.78	0.31	0.83	47.89	30.10

由于结构简单，烧嘴通道中没有旋流叶片、燃气管等装置，且烧嘴砖、烧嘴通道、空气蜗壳等由耐火材料制成，故本发明烧嘴能够承受高于1000℃的预热空气。同时，空气、烟气流通阻力损失较小，能够节省鼓风机、引风机的功耗，具有显著的节能效果。

Claims

1.一种高温空气燃气型平焰烧嘴，其特征在于，该平焰烧嘴包括空气管道、空气蜗壳、烧嘴通道、燃气输配环管、多个燃气喷管以及喇叭形烧嘴砖；所述的空气管道与空气蜗壳、烧嘴通道依次相连，助燃空气通过空气管道进入空气蜗壳，在烧嘴通道中形成旋转空气流；所述的燃气喷管在烧嘴的中部，每个燃气喷管一端与燃气输配环管相连，另一端连接烧嘴通道，燃气喷管的轴线与烧嘴通道的壁面相切或成一定的角度；燃气通过燃气输配环管进入多个燃气喷管，在喷入烧嘴通道后，在烧嘴通道中形成旋转气流，燃气气流旋转的方向与空气流旋转方向相同；烧嘴通道为圆形，由耐火材料制成，其一端与空气蜗壳相连，另一端连接喇叭型烧嘴砖；燃气与空气在烧嘴通道内燃烧，所形成的旋转火焰贴敷在烧嘴通道及喇叭型烧嘴砖上。

2.根据权利要求1所述的一种高温空气燃气型平焰烧嘴，其特征在于，所述的高温空气燃气型平焰烧嘴的烧嘴通道内没有旋流片和燃气管，能够成对地应用于高温空气燃烧系统或者蓄热式燃烧系统，每个烧嘴一端连接蓄热体箱，另一端连接炉膛；一个烧嘴作为组织高温空气、燃气燃烧的工作烧嘴，另一个烧嘴作为高温烟气的排放通道，从而将高温烟气输送至蓄热体箱中；两个烧嘴通过换向机构实现周期性交替工作。

3.根据权利要求1所述的一种高温空气燃气型平焰烧嘴，其特征在于，所述的多个燃气喷管是两个或两个以上的燃气喷管，各燃气喷管均匀分布设置于燃气输配环管与烧嘴通道之间。

4.根据权利要求1所述的一种高温空气燃气型平焰烧嘴，其特征在于，所述的高温空气燃气型平焰烧嘴上安装了点火烧嘴和火焰检测装置。