CN102777915A

CN102777915A - 一种天然气通道周向分布式烧嘴

Info

Publication number: CN102777915A
Application number: CN2012102507774A
Authority: CN
Inventors: 张西和; 陈�光
Original assignee: MA'ANSHAN TIANZHOU ENERGY-SAVING ENGINEERING TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: MA'ANSHAN TIANZHOU ENERGY-SAVING ENGINEERING TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明公开了一种天然气通道周向分布式烧嘴，属于不预混的气体燃烧器技术领域。本发明包括烧嘴砖本体、助燃空气通道和天然气通道，助燃空气通道为管状结构，位于烧嘴砖本体的内部；天然气通道围绕助燃空气通道周向分布二条或二条以上，该天然气通道埋在烧嘴砖本体中，天然气通道前端的喷口段与助燃空气通道的中心轴向夹角为α，且0°≤α≤90°，上述的喷口段与助燃空气通道同向布置，并在烧嘴前端汇合。本发明对天然气具有细化分流的作用，可增大天然气和助燃空气的接触面积，大大降低了天然气的不完全燃烧量，从而减少排烟中CO的含量；较传统天然气蓄热式烧嘴节能8~10%，具有节能降耗的显著效益，且烧嘴的使用寿命大大增长。

Description

一种天然气通道周向分布式烧嘴

技术领域

本发明属于不预混的气体燃烧器技术领域，更具体地说，涉及一种天然气通道周向分布式烧嘴，尤其适合用于蓄热式燃烧器系统。

背景技术

被国外称为HTAC（High Temperature Air Combustion）的蓄热式高温空气燃烧技术，是上个世纪国外提出的一种全新概念的燃烧技术。该技术把回收烟气余热与高效燃烧及降低NO_x等技术有机的结合起来，它通过高效蓄热材料将助燃空气从室温预热至800~1000℃的高温，从而实现了极限节能、极限降低NO_x排放量的双重目的。

尽管蓄热式高温燃烧技术是一项节能、环保的高新技术。但是国内天然气蓄热式烧嘴没有成熟的结构。目前天然气和助燃风采用的是传统的外混式结构，因此天然气在燃烧过程中由于不能充分混合，致使天然气中的甲烷裂解产生碳黑而浪费能源，经理论计算及实际检测，传统天然气蓄热式烧嘴燃烧的烟气中含有8~10%的可燃物未完全燃烧。

中国专利号ZL200920104554.0，授权公告日为2010年5月12日，发明创造名称为：一种天然气蓄热式烧嘴，该申请案包括金属壳体及设置于所述金属壳体内的蓄热箱，所述蓄热箱内设有天然气通道及空气蓄热通道；所述天然气通道与所述空气蓄热通道为同轴的管状，所述空气蓄热通道套接于所述天然气通道外，所述空气蓄热通道内填充有方孔形挤压蜂窝体及浇注形圆孔蜂窝体，所述天然气通道出口具有一渐开的开口，所述空气蓄热通道具有开口通道，所述开口通道与所述天然气通道成一夹角；所述方孔形挤压蜂窝体和浇注型圆孔蜂窝体轴向导通，所述方孔形挤压蜂窝体内具有两个或两个以上轴向方孔，所述浇注型圆孔蜂窝体内具有两个或两个以上轴向圆孔。该申请案的空气蓄热通道端部设置多个开口通道，以改善天然气和预热空气的混合情况，但是该申请案中的天然气通道位于空气蓄热通道中心内部，天然气通道出口处渐开的开口容易烧损，导致烧嘴使用寿命短，现有技术中天然气通道6个月左右需更换，且该申请案中对于天然气和预热空气的混合问题并未彻底解决，仍需进一步改进。

此外，中国专利号ZL02151238.8，发明创造名称为：多通道天然气部分氧化制合成气烧嘴；中国专利号ZL90207479.2，发明创造名称为：燃气调温烧嘴；中国专利号ZL200480028218.2，发明创造名称为：燃烧器和燃气轮机的运行方法。上述专利方案针对烧嘴结构的改进，均立足于改善燃料与空气的混合情况，其结构较为复杂，对于提高燃料在燃烧过程中充分混合问题上仍有待进一步改进。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中天然气燃料在燃烧过程中不能充分混合的不足，提供一种天然气通道周向分布式烧嘴，本发明能够改善天然气的不完全燃烧情况，大量减少排烟中CO的含量，起到节能降耗的作用。

技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种天然气通道周向分布式烧嘴，包括烧嘴砖本体、助燃空气通道和天然气通道，所述的助燃空气通道为管状结构，位于烧嘴砖本体的内部；所述的天然气通道围绕助燃空气通道周向分布二条或二条以上，该天然气通道埋在烧嘴砖本体中，天然气通道前端的喷口段与助燃空气通道的中心轴向夹角为α，且0°≤α≤90°，上述的喷口段与助燃空气通道同向布置，并在烧嘴前端汇合。本发明通过在助燃空气通道外周布置二条或二条以上的天然气通道，使得来自于天然气总管的天然气被分成多股细流，多条天然气通道围绕在助燃空气通道外周，增加了通入的天然气与助燃空气的接触面积，使得气流混合充分，从而大大降低了天然气的不完全燃烧量。

作为本发明更进一步地改进，所述的助燃空气通道为四边形中空结构，天然气通道分布于四边形助燃空气通道外周的两侧或两侧以上。本发明的助燃空气通道采用四边形中空结构时，只要在助燃空气通道外周的两侧或两侧以上分布多条天然气通道，即能起到很好的细化分流作用，增强天然气和助燃空气的接触面积。

作为本发明更进一步地改进，所述的天然气通道均匀分布于四边形助燃空气通道外周的四侧面，每个侧面上天然气通道相互平行布置，同一侧面上相邻助燃空气通道的间距大于助燃空气通道管径的两倍。本发明中天然气通道分布于助燃空气通道的四周，天然气与助燃空气的混合效果最好，且冷却条件好，同时天然气通道埋在烧嘴砖本体内部，天然气通道与烧嘴砖本体的寿命一致，且使用过程中不需更换，维修简单方便；此外，同一侧面上相邻助燃空气通道的间距保证了天然气与助燃空气的充分混合。

作为本发明更进一步地改进，所述的天然气通道前端的喷口段与助燃空气通道的中心轴向夹角3°≤α≤20°。

作为本发明更进一步地改进，所述的天然气通道的管径为Φ5~20 mm。本发明中天然气通道的管径的设计，保证了天然气与助燃空气的充分混合，同时避免了回火问题。

作为本发明更进一步地改进，所述的天然气通道前端的喷口段与助燃空气通道的中心轴向夹角α为6°；同一侧面上相邻两助燃空气通道间距为50 mm，天然气通道的管径为Φ10 mm。

作为本发明更进一步地改进，所述的天然气通道还包括插入段，该插入段的前端连接喷口段，且与喷口段呈一弯折状，该插入段的末端连接天然气总管。本发明中的插入段埋在烧嘴砖本体的耐火材料中，即使天然气通道被烧毁，烧嘴砖本体内部的通道仍能保证烧嘴的正常使用。

作为本发明更进一步地改进，所述的插入段与助燃空气通道的中心轴向夹角为β，且30°≤β≤60°。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

（1）本发明的一种天然气通道周向分布式烧嘴，其天然气通道围绕助燃空气通道外周分布二条或二条以上，对天然气燃料具有细化分流的作用，可增大天然气和助燃空气的接触面积，加快了天然气与助燃空气的混合速度，大大降低了天然气的不完全燃烧量，从而减少排烟中CO的含量，提高了天然气燃料的有效利用率；

（2）本发明的一种天然气通道周向分布式烧嘴，由于天然气和助燃空气充分混合燃烧，使得节能效果突出，较传统天然气蓄热式烧嘴节能8~10%，本发明的烧嘴应用于天然气蓄热式锻造加热炉后，吨钢燃煤量由120Kg标煤/t钢以上降低为50~75Kg标煤/t钢以下，具有节能降耗的显著效益；

（3）本发明的一种天然气通道周向分布式烧嘴，其天然气通道分布于助燃空气通道外周，冷却条件好，同时天然气通道埋在烧嘴砖本体内部，与烧嘴砖的寿命一致，所以天然气通道的使用寿命大于2年，相比现有技术中天然气通道6个月左右的使用寿命，大大提高了烧嘴的使用寿命，且使用过程中不需更换，维修简单方便；

（4）本发明的一种天然气通道周向分布式烧嘴，该烧嘴结构简单，制造成本低廉。

附图说明

图1为实施例1的一种天然气通道周向分布式烧嘴的主视结构示意图；

图2为图1中的A-A剖视结构示意图；

图3为图1中的B-B剖视结构示意图。

示意图中的标号说明：

1-烧嘴砖本体；2-助燃空气通道；3-天然气通道；31-喷口段；32-插入段。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图1、图2和图3，本实施例的一种天然气通道周向分布式烧嘴，主要由烧嘴砖本体1、助燃空气通道2和天然气通道3组成，其天然气通道3包括喷口段31和插入段32两部分。

本实施例中的助燃空气通道2为四边形中空结构，且水平设置，位于烧嘴砖本体1的内部。作为本发明的突出改进，该烧嘴的天然气通道3均匀分布于四边形助燃空气通道2外周的四侧面，起到对天然气燃料具有细化分流的作用，值得说明的是，本发明中的天然气通道3可以采用现有技术中的圆形等其他形状结构，天然气通道3外周沿分布的天然气通道3只要分布二条或二条以上，即可起到细化分流的效果。本实施例的助燃空气通道2每个侧面上天然气通道3相互平行布置，同一侧面上相邻助燃空气通道2的间距大于助燃空气通道2管径的两倍，本实施例中同一侧面上相邻两助燃空气通道2间距为50 mm，天然气通道3的管径为Φ10 mm，本发明中所称的管径均为管子的外径。为了提高改善天然气通道3的冷却效果，将天然气通道3埋在烧嘴砖本体1中，天然气通道3前端的喷口段31与助燃空气通道2的中心轴向夹角为α，所有的喷口段31出口天然气气流是立体相交的，喷口段31与助燃空气通道2同向布置，通入的气流在烧嘴前端汇合，汇合处为图2中烧嘴的左侧，本发明中0°≤α≤90°，α的大小根据工业窑炉对火焰长度的不同要求具体设计，本实施例中天然气通道3前端的喷口段31与助燃空气通道2的中心轴向夹角α为6°；图中插入段32的前端连接喷口段31，且与喷口段31呈一弯折状，该插入段32的末端连接天然气总管，本实施例中插入段32与助燃空气通道2的中心轴向夹角为β为45°。

本实施例的烧嘴应用于天然气蓄热式锻造加热炉后，吨钢燃煤量由120Kg标煤/t钢以上降低为50~75Kg标煤/t钢以下，烟气中CO的排放量减少8%~10%，具有节能降耗的显著效益，大大降低了生产成本，给企业和社会带来可观的社会和经济效益，本发明的天然气通道周向分布式烧嘴是一种效果突出的节能环保设备。

实施例2

本实施例的基本结构同实施例1，不同之处在于：烧嘴的天然气通道3只分布于四边形助燃空气通道2外周的两个对立侧面上，同一侧面上相邻两助燃空气通道2间距为60 mm，天然气通道3的管径为Φ20 mm；天然气通道3前端的喷口段31与助燃空气通道2的中心轴向夹角α为20°，插入段32与助燃空气通道2的中心轴向夹角β为30°。

实施例3

本实施例的基本结构同实施例1，不同之处在于：烧嘴的天然气通道3只分布于四边形助燃空气通道2外周的三个侧面上，同一侧面上相邻两助燃空气通道2间距为40 mm，天然气通道3的管径为Φ5 mm；天然气通道3前端的喷口段31与助燃空气通道2的中心轴向夹角α为3°，插入段32与助燃空气通道2的中心轴向夹角β为60°。

实施例2~3的烧嘴应用于天然气蓄热式锻造加热炉后，其节能效果明显，烟气中CO的排放量减少8%左右，吨钢燃煤量为75Kg标煤/t钢左右。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种天然气通道周向分布式烧嘴，包括烧嘴砖本体（1）、助燃空气通道（2）和天然气通道（3），其特征在于：所述的助燃空气通道（2）为管状结构，位于烧嘴砖本体（1）的内部；所述的天然气通道（3）围绕助燃空气通道（2）周向分布二条或二条以上，该天然气通道（3）埋在烧嘴砖本体（1）中，天然气通道（3）前端的喷口段（31）与助燃空气通道（2）的中心轴向夹角为α，且0°≤α≤90°，上述的喷口段（31）与助燃空气通道（2）同向布置，并在烧嘴前端汇合。

2.根据权利要求1所述的一种天然气通道周向分布式烧嘴，其特征在于：所述的助燃空气通道（2）为四边形中空结构，天然气通道（3）分布于四边形助燃空气通道（2）外周的两侧或两侧以上。

3.根据权利要求2所述的一种天然气通道周向分布式烧嘴，其特征在于：所述的天然气通道（3）均匀分布于四边形助燃空气通道（2）外周的四侧面，每个侧面上天然气通道（3）相互平行布置，同一侧面上相邻助燃空气通道（2）的间距大于助燃空气通道（2）管径的两倍。

4.根据权利要求2或3所述的一种天然气通道周向分布式烧嘴，其特征在于：所述的天然气通道（3）前端的喷口段（31）与助燃空气通道（2）的中心轴向夹角3°≤α≤20°。

5.根据权利要求3所述的一种天然气通道周向分布式烧嘴，其特征在于：所述的天然气通道（3）的管径为Φ5~20 mm。

6.根据权利要求5所述的一种天然气通道周向分布式烧嘴，其特征在于：所述的天然气通道（3）前端的喷口段（31）与助燃空气通道（2）的中心轴向夹角α为6°；同一侧面上相邻两助燃空气通道（2）间距为50 mm，天然气通道（3）的管径为Φ10 mm。

7.根据权利要求6所述的一种天然气通道周向分布式烧嘴，其特征在于：所述的天然气通道（3）还包括插入段（32），该插入段（32）的前端连接喷口段（31），且与喷口段（31）呈一弯折状，该插入段（32）的末端连接天然气总管。

8.根据权利要求7所述的一种天然气通道周向分布式烧嘴，其特征在于：所述的插入段（32）与助燃空气通道（2）的中心轴向夹角为β，且30°≤β≤60°。