CN102410533A - 一种旋流三重管燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋流三重管燃烧器，包括有由内到外相互隔离的三根同轴设置的高速空气管、燃料管和空气管，所述空气管出口端设有一空气旋流器，燃料管出口端设有燃料喷嘴，所述空气管外侧套有烧嘴套管，高速空气管、燃料管和空气管出口端外形成有火焰燃烧区，空气管内还设有电子点火器，其一端穿过空气旋流器，电子点火器点火电极位于火焰燃烧区。本专利提出的燃烧方法及其燃烧器技术可以广泛应用于各种燃气加热炉窑中，实现对现有烧嘴的替换，具有广阔的应用前景和市场化推广价值。该烧嘴的应用可以有效实现节能减排的目的，对社会发展有着积极的意义。

Description

一种旋流三重管燃烧器

技术领域

本发明涉及到燃气燃烧器技术领域，尤其是一种旋流三重管燃烧器。

背景技术

燃气烧嘴在工业加热炉窑中广泛使用，如陶瓷窑炉和退货炉等，其烧嘴使用数目众多，通常从几十到一、两百个。单个烧嘴的性能是影响生产工艺、产品质量和产品成本的关键因素，同时，烧嘴燃烧特性及性能改善是实现炉窑节能减排的最直接和有效途径。

就陶瓷窑炉来说，目前常用的烧嘴为旋流扩散烧嘴，这种烧嘴具有燃烧稳定性好，热负荷高和火焰长度小等特点。通常来说，窑炉炉膛内最高气体温度将达到1300℃，而火焰温度更高，这种高温扩散本身火焰容易产生碳烟，特别是在需要采用还原气氛的燃烧条件下更容易促使碳烟的生成。此外，为保证炉膛内的均匀温度场需求，单靠烧嘴自身火焰的流动不能达到快速均匀炉膛内温度场的目的，因此，在窑炉内还需要增加搅动气流喷嘴来实现。由于所增加的搅动气流为预热后新鲜空气，在保持炉膛内的还原气氛要求情况下，烧嘴必须在更高燃料当量比的富燃料工况下工作，即在烧嘴出口火焰区形成局部高温欠氧燃烧环境，加剧了燃料燃烧不完全程度，降低了燃烧效率和极其容易产生碳烟，从而影响产品质量和增加生产成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术燃烧不完全，影响产品品质的技术问题，提供一种显著减少了燃料高温无氧区域，能实现高效低污染燃烧旋流三重管燃烧器。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种旋流三重管燃烧器，包括有由内到外相互隔离的三根同轴设置的高速空气管、燃料管和空气管，所述空气管出口端设有一空气旋流器，燃料管出口端设有燃料喷嘴，所述空气管外侧套有烧嘴套管，高速空气管、燃料管和空气管出口端外形成有火焰燃烧区，空气管内还设有电子点火器，其一端穿过空气旋流器，电子点火器点火电极位于火焰燃烧区。

所述空气旋流器边沿上设有一圈用以形成空气旋流的斜槽。

所述燃料喷嘴边沿采用环状狭缝结构。

所述燃料喷嘴边沿采用阵列多孔结构。

一种旋流三重管燃烧器，即旋流三重管燃烧器火焰和燃烧场组织原理为：空气、燃料、空气由三重同轴套管供给，最外围为旋流空气，中心为环状燃料，内层为高速空气，该供气方式将在烧嘴出口端面组织内、外双层火焰结构的燃烧场。由于燃料在中间，其内、外侧均为氧化剂(空气)，所以形成的两个火焰面均为扩散燃烧，相对于其他组织预混和部分预混火焰燃烧方法而言，本专利采用的火焰方法保持了火焰高稳定性和防止回火的优点。与此同时，通过双火焰面结构增大了火焰面面积，整体上控制燃烧区域局部高温，中心空气与燃料形成内火焰面，显著减少了燃料高温无氧区域的体积，对降低碳烟和氮氧化物排放提供非常有利的条件，从而能实现高效低污染燃烧。

在本专利提出的燃烧方法中，其外层火焰面由外层旋流空气与燃料形成，是主火焰面，旋流空气加强燃料与空气的混合，有效减少了主火焰的长度，在有限空间内保持高的燃烧热负荷。在燃料内侧，中心高速射流空气与燃料形成内火焰面，高速气流采用无旋流的射流，可以保证内部气流的刚度和火焰长度。采用中心高速空气流有几方面的作用：(1)对中心高温区燃料进行稀释和混合，并形成火焰，有效避免碳烟生成；(2)可以使得火焰在炉膛内的实现搅动气流，加速炉膛内温度场分布均匀，减少甚至取消搅动气流；(3)通过调节内、外空气量比例，合理组织有利于减少NOx产生的火焰，整体降低烧嘴火焰面的温度，降低碳烟和其他污染物的生成。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：本专利提出的燃烧方法及其燃烧器技术可以广泛应用于各种燃气加热炉窑中，实现对现有烧嘴的替换，具有广阔的应用前景和市场化推广价值。该烧嘴的应用可以有效实现节能减排的目的，对社会发展有着积极的意义。

附图说明

图1为本发明旋流三重管燃烧器结构主视截面图；

图2为从图1的A向视图看过去的空气旋流器结构示意图；

图3为图2的斜槽外缘展开剖视图；

图4为从图1的A向视图看过去的燃料喷嘴结构示意图(一)；

图5为图4俯视图的环状狭缝喷嘴结构示意图；

图6为从图1的A向视图看过去的燃料喷嘴结构示意图(二)；

图7为图6俯视图的环状阵列孔喷嘴结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

请参阅图1所示，一种旋流三重管燃烧器，包括有由内到外相互隔离的三根同轴设置的高速空气管1、燃料管2和空气管3，空气管3出口端设有一空气旋流器6，燃料管2出口端设有燃料喷嘴7，空气管3外侧套有烧嘴套管5，高速空气管1、燃料管2和空气管3出口端外形成有火焰燃烧区9，空气管3内还设有电子点火器8，其一端穿过空气旋流器6，电子点火器8点火电极位于火焰燃烧区9。

请参阅图2和图3所示，空气旋流器6边沿上设有一圈用以形成空气旋流的斜槽61。旋流强度大小可以通过调整斜槽倾角、数目、宽度和高度等结构参数实现。

请参阅图4到图7所示，其分别为燃料喷嘴7采用不同的结构，其一是燃料喷嘴7边沿采用环状狭缝71结构实现，其二是燃料喷嘴7边沿采用阵列多孔72结构实现。

本实施例的工作原理为：

燃料、空气分别由三重同轴套管供给，中间高速空气通过空气管1供给，燃料由燃料管2供给，外层空气通过空气管3供给，三股气流在出口端面前不混合，由三根同轴套管实现隔离。外层空气流经空气旋流器6后与燃料喷嘴7出来的燃料混合后由电子点火器8点火形成旋流外层火焰，同时高速空气管1出口高速空气与燃料出口内侧形成内层火焰，整个火焰在出口出被约束在烧嘴套管5内，然后喷入炉膛。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种旋流三重管燃烧器，其特征在于：包括有由内到外相互隔离的三根同轴设置的高速空气管(1)、燃料管(2)和空气管(3)，所述空气管(3)出口端设有一空气旋流器(6)，燃料管(2)出口端设有燃料喷嘴(7)，所述空气管(3)外侧套有烧嘴套管(5)，高速空气管(1)、燃料管(2)和空气管(3)出口端外形成有火焰燃烧区(9)，空气管(3)内还设有电子点火器(8)，其一端穿过空气旋流器(6)，电子点火器(8)点火电极位于火焰燃烧区(9)。

2.如权利要求1所述的旋流三重管燃烧器，其特征在于：所述空气旋流器(6)边沿上设有一圈用以形成空气旋流的斜槽(61)，其倾角在0～90度，或一定厚度的叶片形成旋流。

3.如权利要求1所述的旋流三重管燃烧器，其特征在于：所述燃料喷嘴(7)边沿采用环状狭缝(71)结构。

4.如权利要求1所述的旋流三重管燃烧器，其特征在于：所述燃料喷嘴(7)边沿采用阵列多孔(72)结构。

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