CN102818270B - 一种混合燃烧枪和一种混合燃烧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种混合燃烧枪,包括同轴套设的外枪筒和内枪管,内枪管内形成第一燃烧介质通道,内枪筒与外枪管之间形成第二燃烧介质通道;外枪筒的前端活动连接有外风帽,内枪管的前端活动连接有内枪嘴,且外风帽套设于内枪嘴外围;内枪嘴的外表面为圆锥形,外风帽的内表面为圆锥形,内枪嘴与外风帽出口端的间隙为3-5mm。本发明还提供了采用该混合燃烧枪进行混合燃烧的方法。本发明提供的混合燃烧枪,可实现气体与气体、气体与粉体之间的混合燃烧、或一种燃烧介质的单独燃烧,且能控制火焰火根位置、火焰长度、热利用率可调,并且燃烧充分,使玻璃熔化工况达到最佳状态,节能效果明显,使用寿命长。

Description

一种混合燃烧枪和一种混合燃烧方法
技术领域
本发明属于玻璃制造熔制玻璃燃烧技术领域,具体涉及一种混合燃烧枪和一种混合燃烧方法。
背景技术
目前,玻璃制造企业熔制玻璃用的燃烧介质,一般采用重油、煤焦油、水煤浆、煤气、天然气等。由于重油燃烧的热值高,大部分玻璃企业都采用重油为熔制玻璃的主要燃料,但是近几年随着国际油价的不断上涨,且重油燃烧污染严重,企业纷纷改烧价格比较便宜的煤焦油,但是现在煤焦油的产量大幅下降,价格也不断地上升,并且也造成一定的环境污染。
随着燃料价格的不断高涨,玻璃生产线成本不断攀升,迫使工矿企业研制开发一种新燃料或多元化燃料替代传统燃料。为此,本领域技术人员寻找发现,以天然气、石油焦粉为混合燃烧介质,能满足生产工艺要求熔融玻璃液,可以作为新兴能源替代传统能源,而且天然气属于清洁的一次能源,又可以起到环保的作用。
但是目前玻璃窑炉现有的天然气燃烧器结构简单,燃烧介质单一,燃烧过程中不能彻底燃烧,使用寿命短,燃烧器烧损过快,同时,由于更换燃烧器是高温作业,频繁更换给生产人员带来了极大的安全隐患。因此,制作一种适于工业生产需求的混合燃烧的装置,已成为迫切需要。
发明内容
为了克服现有天然气燃烧器燃烧介质单一,燃烧不彻底,燃烧器不耐用以及安全性等问题,本发明提供一种混合燃烧枪,所述混合燃烧枪可实现一种或者两种介质同时充分燃烧、火焰白热,提高热利用率,节能效果明显,使用寿命相对较长。
本发明的技术方案为:
一种混合燃烧枪,所述混合燃烧枪包括同轴套设的外枪筒和内枪管,内枪管内形成第一燃烧介质通道,内枪筒与外枪管之间形成第二燃烧介质通道;所述内枪筒的尾端设有第一燃烧介质入口,外枪管的尾端设有第二燃烧介质入口;
所述外枪筒的前端活动连接有外风帽,内枪管的前端活动连接有内枪嘴,且所述外风帽套设于内枪嘴外围;所述内枪嘴的外表面为圆锥形,外风帽的内表面为圆锥形,内枪嘴与外风帽出口端的间隙为3-5mm。
一种混合燃烧方法,包括在小炉内设置若干支本发明提供的混合燃烧枪,然后往所述混合燃烧枪的第一燃烧介质入口内通入第一燃烧介质,往所述混合燃烧枪的第二燃烧介质入口内通入第二燃烧介质,使两种燃烧介质在着火点位置燃烧。
采用发明提供的混合燃烧枪进行混合燃烧工艺时,通过调节螺母带动内枪管沿外枪筒轴向移动,调整内枪嘴与外风帽出口端的间隙和相对位置,改变外枪筒、内枪管内的燃烧介质的流速和喷出方向,从而控制混合火焰火根位置、控制火焰长度及范围,满足不同吨位玻璃熔窑对火焰形态的不同需求;其可实现一种或者两种不同介质的同时燃烧(例如气体与气体混合燃烧、气体与粉体混合燃烧、或者一种燃烧介质的单独燃烧),热利用率可调,并且燃烧充分、火焰亮、射程长,使玻璃熔化工况达到最佳状态,节能效果明显,使用寿命长,适用于喷射火焰加热玻璃液的熔化和玻璃工艺生产。同时,外风帽与外枪筒之间活动连接,内枪嘴与内枪管之间活动连接,烧损后可以更换,而无需更换整个燃烧装置,从而提高和延长其它部件的使用寿命。
附图说明
图1是本发明提供的混合燃烧枪的结构示意图。
图中,1——外风帽,2——内枪嘴,3——外枪筒,4——内枪管,5——密封圈,6——套筒,7——密封螺母,8——锁闭螺母,9——调节螺母;10——第一燃烧介质入口,11——第二燃烧介质入口,12——保护气体管,13——第一燃烧介质通道,14——第二燃烧介质通道,15——支撑点,d——内枪嘴2与外风帽1出口端的间隙。
具体实施方式
本发明提供了一种混合燃烧枪,如图1所示,所述混合燃烧枪包括同轴套设的外枪筒3和内枪管4。内枪管4与外枪筒3为内外管复合结构,分别导入不同介质即可实现一种或两种介质同时燃烧。
如图1所示,内枪管4内形成第一燃烧介质通道13,外枪筒3与内枪管4之间形成第二燃烧介质通道14。所述内枪管4的尾端设有第一燃烧介质入口10,外枪筒3的尾端设有第二燃烧介质入口11。
外枪筒3的前端活动连接有外风帽1,内枪管4的前端活动连接有内枪嘴2,且所述外风帽1套设于内枪嘴2外围。其中,活动连接的方式可为螺纹连接,但不局限于此。例如,所述外风帽1可通过内螺纹连接于外枪筒3上,所述内枪嘴2通过外螺纹连接于内枪管4上,如图1所示。
所述外风帽1的内表面为圆锥形,其前端喷火处壁厚最厚,耐烧损能力较强。所述内枪嘴2靠近内枪管4的一端上通过内孔倒角形成有坡口,其便于内枪管4内的第一燃烧介质顺畅通过,例如第一燃烧介质为粉体燃烧介质时不会出现积粉、挂粉现象。内枪嘴2的外表面为圆锥形。优选情况下,内枪嘴2圆锥小端外径在保证外风帽1和内枪嘴2出口端合理间隙的情况下尽量取最大值,以增加内枪嘴2喷火端壁厚提高其耐烧损能力。
本发明中,所述外风帽1以及内枪嘴2均采用耐高温不锈钢材料制成,其烧损后可以直接更换,而不需要更换整个燃烧装置,从而提高和延长其它部件的使用寿命。
所述混合燃烧枪的内枪管4从外枪筒3的尾端插入,且所述外枪筒3的尾端与内枪管4之间密封连接,防止燃烧介质泄漏。具体地,所述外枪筒3的尾端与内枪管4之间通过密封螺母7密封连接。所述密封螺母7与外枪筒3、内枪管4之间设有密封圈5。密封圈5的个数可根据实际需要进行适当选择,本发明没有特殊限定。该密封螺母7与内枪管4之间通过螺纹连接方式,该密封连接方式可拆卸,从而可更换密封圈5及相应密封部件,有效防止燃烧介质泄露,保证安全燃烧。
作为本发明的一种优选实施方式,密封螺母7的外表面上还设有若干个小孔,通过采用专用扳手旋转拧紧或拧松密封螺母7。
内枪管4上固定套设有调节螺母9,该调节螺母9可带动内枪管4沿外枪筒3轴向移动,从而调整内枪嘴2与外风帽1出口端的间隙d为3-5mm。通过旋转调节螺母9带动内枪管4在外枪筒3内轴向移动,可改变内枪管4、外枪筒3轴向相对位置,从而调整内枪嘴2圆锥形外表面和外风帽1圆锥形内表面之间的间隙和相对位置,改变第一燃烧介质通道13和第二燃烧介质通道14内燃烧介质的流速和喷出方向,从而控制混合火焰火根位置、控制火焰长度及范围,满足不同吨位玻璃熔窑对火焰形态的不同需求。
所述外枪筒3的尾端与内枪管4通过套筒6连接定位。所述套筒可采用45#钢加工件,但不局限于此。具体地,如图1所示,套筒6的左端设有空腔,该空腔可作为螺母安装支座的空腔,用于安装螺母。套筒6的右端通过螺纹连接和顶丝固定于外枪筒3尾端。
所述调节螺母9与套筒6之间还设有锁闭螺母8。具体地,调节螺母9的右端设有圆形凸台,锁闭螺母8套设于圆形凸台上,且锁闭螺母8与圆形凸台整体位于套筒6左端的空腔内。锁闭螺母8与套筒6左端空腔之间通过螺纹固定连接,且锁闭螺母8位于套筒6的空腔内,从而将调节螺母9卡在套筒6左端的空腔内并能灵活转动。优选情况下,锁闭螺母8上还可设有若干个凹槽,通过采用专用扳手旋转拧紧或拧松锁闭螺母8。
如图1所示,所述外枪筒3的尾端设有弯头,所述第二燃烧介质入口11位于所述弯头上。所述外枪筒3可采用45#无缝钢管与机加工零件焊制而成,但不局限于此。焊接而成的外枪筒3,需保证内枪管4装入其中时有适当间隙便于内枪管4在其中轴向移动及内枪管4和外枪筒3的同轴度。内枪管4可采用45#无缝钢管加工而成,但不局限于此。内枪管4的内表面要求加工光滑,防止其对第一燃烧介质通道13通过的第一燃烧介质产生阻碍力,例如当第一燃烧介质为粉体燃烧介质时,可有效保证粉体燃烧介质在其中顺畅通过,不积粉、挂粉导致第一燃烧介质通道13的内径变小。
作为本发明的一种优选实施方式,所述外枪筒的弯头上还设有保护气体管12。当所述混合燃烧枪切断燃烧介质停止使用时,通过保护气体管12通入常温压缩空气(即保护气),冷却混合燃烧枪前端的外风帽1和内枪嘴2,保护其不被烧坏,因此在玻璃窑炉中若干组燃烧器倒换使用时不必把燃烧器拆卸移开,减少操作人员工作量。
如图1所示,所述外枪筒3与内枪管4之间设有若干个均匀分布的支撑点15,所述支撑点15用于保证外枪筒3与内枪管4同轴设置。所述支撑点15的个数为3-4个,且均匀分布在外枪筒3的内表面定位支撑内枪管4,并与内枪管4有适当间隙便于内枪管4在其中轴向移动。
本发明中,所述混合燃烧枪的总长度根据熔窑吨位大小不同设计为700-900mm,具体长度本领域技术人员可通过实际需求在此范围内进行适当选择即可。本发明的发明人通过大量实验设计计算和燃烧介质反复试验,发现:本发明提供的混合燃烧枪中,第一燃烧介质通道13和第二燃烧介质通道14的横截面面积比值为0.75-0.55时,第一燃烧介质、第二燃烧介质的用量配比选择范围更大,燃烧效果最佳,又能充分燃烧,达到最佳经济效果。
所述第一燃烧介质入口10、第二燃烧介质入口11可与相应的燃烧介质各自的输送支管采用金属软管连接。本发明中,优选情况下,所述第一燃烧介质入口10处和第二燃烧介质入口11处均设有逆止阀,防止燃烧介质倒流及回火、确保安全。
本发明还提供了一种混合燃烧方法,包括在小炉内设置若干支图1所示的混合燃烧枪,并往所述混合燃烧枪的第一燃烧介质入口10内通入第一燃烧介质,往所述混合燃烧枪的第二燃烧介质入口11内通入第二燃烧介质,使两种燃烧介质在着火点位置燃烧。
本发明中,所述小炉的数量为4-8对,每对小炉内混合燃烧枪的数量可为1-3支。
本发明中,所述混合燃烧枪可适用于气体与气体之间的混合燃烧、粉体与粉体之间的混合燃烧、以及气体与粉体之间的混合燃烧,毋庸置疑地,其还可适用于一种燃烧介质的单独燃烧。即本发明中,所述第一燃烧介质、第二燃烧介质可以各自独立地选自气体燃烧介质或粉体燃烧介质,从而实现前述气体与气体、粉体与粉体、气体与粉体之间的混合燃烧、以及一种燃烧介质的单独燃烧。
其中,所述气体燃烧介质可为天然气、氧气或空气,所述粉体燃烧介质可为石油焦粉、生物碳粉、石墨粉或煤粉。其中,由于石油焦粉输送与天然气气流态化性能良好。作为本发明的一种优选实施方式,往所述第一燃烧介质通道13内通入的第一燃烧介质为石油焦粉(即粉体燃烧介质),往所述第二燃烧介质通道14内通入的第二燃烧介质为天然气(即气体燃烧介质)。更优选情况下,所述天然气与石油焦粉的用量配比可根据天然气和石油焦粉燃烧产生的热量比值在2:1~1:2之间选择为最佳。采用该两种燃烧介质(即石油焦粉和天然气)时,管内压力与流速稳定,喷吹火焰稳定,刚度好,亮度好,无断火现象,窑炉内温度稳定(碹顶温度、蓄热室胸墙温度、烟道温度),燃烬率高,火焰与炉温调节简便,设备运行稳定可靠,维护量小,运行成本低。
其中,石油焦粉通过石油焦粉输送系统定量连续、均匀、稳定地喷入炉內燃烧,所产生的高热量高达8300~9000 kJ/kg,燃烧点为500℃~700℃,燃烧温度可达1500℃~1800℃,在燃烧过程中无挥发成份且燃烧后残渣基本为零,燃烬率达到了99.5%以上,是理想燃料,符合于节能、减排环保的经济型燃料。其中,所述石油焦粉定量输送系统配有罗茨风机送风装置、石油焦粉定量转子称和输送管道,罗茨风机送风供给约0.04-0.05Mpa压力,满足粉尘输送行程要求达到的着火点位置。天然气输送系统配有减压装置,供给0.03-0.04Mpa压力,满足天然气输送行程要求达到的着火点位置。
所述第一燃烧介质和第二燃烧介质在混合燃烧枪内输送压力的作用下,发射到着火点混合燃烧,满足火焰长度和亮度达到最佳状态。
以下结合具体实施例,对本发明作进一步解释说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
500T/D浮法玻璃窑炉,使用6对小炉,每对小炉安装1~3支图1所示的混合燃烧枪,且内枪嘴2与外风帽1之间的间隙d=4mm。
燃烧介质采用天然气和石油焦粉,其配比为1:1,石油焦粉配有输送支管和压力泵装置,供给0.04MPa压力,天然气供给0.03MPa压力,满足介质材料行程要求达到的着火点位置。
石油焦粉输送与天然气气流态化性能良好,介质材料管内压力与流速稳定,在窑炉内混合燃烧,火焰射程可达6500mm,火焰稳定,刚度好,亮度好,无断火现象,燃烧效果好,燃烬率高,喧顶温度、蓄热室胸墙温度、烟道温度等保持稳定,满足熔化玻璃生产工艺要求。
运用该混合燃烧枪,完成了窑炉内玻璃原料的熔化过程,安全可靠,维护量小,运行成本低。
实施案例2
800T/D的TCO玻璃窑炉,使用8对小炉,每对小炉安装2~3支图1所示的混合燃烧枪,且内枪嘴2与外风帽1之间的间隙d=3mm。
燃烧介质采用天然气和石油焦粉,其配比为2:3,石油焦粉配有输送支管和压力泵装置,供给0.05MPa压力,天然气供给0.04MPa压力,满足介质材料行程要求达到的着火点位置。
石油焦粉输送与天然气气流态化性能良好,介质材料管内压力与流速稳定,在窑炉内混合燃烧,火焰射程可达6700mm,火焰稳定,刚度好,亮度好,无断火现象,燃烧效果好,燃烬率高,喧顶温度、蓄热室胸墙温度、烟道温度等保持稳定,满足熔化玻璃生产工艺要求。
运用该混合燃烧枪,完成了窑炉内玻璃原料的熔化过程。安全可靠,维护量小,运行成本低。
以上实施例仅为本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,所作出的若干改进,也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种混合燃烧枪,其特征在于,所述混合燃烧枪包括同轴套设的外枪筒和内枪管,内枪管内形成第一燃烧介质通道,内枪筒与外枪管之间形成第二燃烧介质通道;所述内枪筒的尾端设有第一燃烧介质入口,外枪管的尾端设有第二燃烧介质入口;
所述外枪筒的前端活动连接有外风帽,内枪管的前端活动连接有内枪嘴,且所述外风帽套设于内枪嘴外围;所述内枪嘴的外表面为圆锥形,外风帽的内表面为圆锥形;
所述外枪筒的尾端与内枪管之间密封连接;所述内枪管上固定套设有调节螺母,所述调节螺母可带动内枪管沿外枪筒轴向移动;内枪嘴与外风帽出口端的间隙为3-5mm;
所述外枪筒的尾端与内枪管通过套筒连接定位;所述套筒的左端设有作为螺母安装支座的空腔,套筒的右端通过螺纹连接和顶丝固定于外枪筒尾端;
所述调节螺母与套筒之间还设有锁闭螺母;所述调节螺母的右端设有圆形凸台,所述锁闭螺母套设于圆形凸台上,且所述锁闭螺母与圆形凸台整体位于套筒左端的空腔内;
 所述外枪筒的尾端与内枪管之间通过密封螺母密封连接;所述密封螺母与外枪筒、内枪管之间设有密封圈;
 所述外枪筒的尾端设有弯头,所述第二燃烧介质入口位于所述弯头上;所述弯头上还设有保护气体管。
2.根据权利要求1所述的混合燃烧枪,其特征在于,所述外风帽通过内螺纹连接于外枪筒上,所述内枪嘴通过外螺纹连接于内枪管上;所述内枪嘴靠近内枪管的一端上通过内孔倒角形成有坡口。
3.根据权利要求1所述的混合燃烧枪,其特征在于,所述外枪筒与内枪管之间设有若干个均匀分布的支撑点,所述支撑点用于保证外枪筒与内枪管同轴设置。
4.根据权利要求1所述的混合燃烧枪,其特征在于,所述第一燃烧介质通道与第二燃烧介质通道的横截面面积比值为0.55-0.75。
5.根据权利要求1所述的混合燃烧枪,其特征在于,所述混合燃烧枪的总长度为700-900mm。
6.根据权利要求1所述的混合燃烧枪,其特征在于,所述第一燃烧介质入口处和第二燃烧介质入口处均设有逆止阀。
7.一种混合燃烧方法,其特征在于,包括在小炉内设置若干支权利要求1-8任一项所述的混合燃烧枪,然后往所述混合燃烧枪的第一燃烧介质入口内通入第一燃烧介质,往所述混合燃烧枪的第二燃烧介质入口内通入第二燃烧介质,使两种燃烧介质在着火点位置燃烧;
所述小炉的数量为4-8对,每对小炉内混合燃烧枪的数量为1-3支。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述第一燃烧介质、第二燃烧介质各自独立地选自气体燃烧介质或粉体燃烧介质;其中,所述气体燃烧介质为天然气、氧气或空气,所述粉体燃烧介质为石油焦粉、生物碳粉、石墨粉或煤粉。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于,所述第一燃烧介质为石油焦粉,所述第二燃烧介质为天然气;所述石油焦粉与天然气的用量配比满足石油焦粉和天然气燃烧产生的热量比值为2:1~1:2。
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