CN103175204A - 一种带自动点火和火焰检测装置的侧壁明火烧嘴 - Google Patents

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周圣亮
徐少春
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Abstract

本发明提供一种应用于热处理炉上的带自动点火和火焰检测装置的侧壁明火烧嘴。包括有烧嘴砖、煤气喷头、配风盘、煤气芯管、煤气孔板、煤气入口管、烧嘴壳体、盖板、烧嘴安装方法兰、空气入口管、烧嘴芯体安装法兰，其中所述的烧嘴砖固定于烧嘴壳体内部末端，烧嘴砖设有直筒状喷口，其出口处内径大于燃烧室内径最窄处；所述的煤气喷头上套装配风盘；所述的烧嘴芯体安装法兰上设有煤气芯管通道、电极孔和窥视孔，电极通过电极孔穿入烧嘴砖腔体，并定位于配风盘上；在煤气管路和空气管路上均设有手阀和电磁式阀门。此装置能够简化烧嘴前管道系统，实现主烧嘴自动点火与火焰检测，并实现开关控制以保证炉温调节的精确性。

Description

一种带自动点火和火焰检测装置的侧壁明火烧嘴
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种带自动点火和火焰检测装置的应用于热处理炉上的新型侧壁明火烧嘴。
背景技术
侧壁明火烧嘴是70年代以后国际上发展起来的一种新型燃烧器，国内是70年代末80年代初开始试验并应用于生产中。一般烧嘴是空气与燃料混合后在炉内或燃烧室燃烧，该型烧嘴是边混合变燃烧。该型烧嘴燃烧室出口的烟气流速较高，造成强烈的搅拌效果可增强炉温均匀性。
侧壁明火烧嘴一般应用于炉温较低、炉温均匀性较高、不考虑被加热工件氧化的连续退火炉中的特殊炉段，典型的应用场合如大型卧式连续退火炉的烧结炉段（DF-BS），其主要用途是提高炉温将涂层牢固地粘结在带钢表面。该烧嘴一般功率在50~100kw之间。一般的侧壁明火烧嘴采用点火烧嘴点火，烧嘴空煤气管路较为复杂；主烧嘴空煤气管道不设电磁阀，炉温调节采用连续调节，不能实现脉冲控制，动态响应性能较差，炉温调节精度不够。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述存在的不足，提供一种结构简单，简化烧嘴前管道系统，实现主烧嘴自动点火与火焰检测，并实现开关控制以保证炉温调节的精确性的侧壁明火烧嘴。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种带自动点火和火焰检测装置的侧壁明火烧嘴，包括有烧嘴砖、煤气喷头、配风盘、煤气芯管、煤气孔板、煤气入口管、烧嘴壳体、盖板、烧嘴安装方法兰、空气入口管、烧嘴芯体安装法兰；
其特征在于：所述的烧嘴砖通过浇注料浇筑成型，固定于烧嘴壳体内部末端的锚固钉上，烧嘴砖设有直筒状喷口，其出口处内径比燃烧室内径最窄处大；
所述的烧嘴壳体外安装有烧嘴安装方法兰和空气入口管，空气入口管采用密封焊连接于烧嘴壳体，空气入口法兰采用双面密封焊于空气入口管固定连接；
所述的煤气芯管的末端伸入烧嘴砖腔体内，并安装有煤气喷头，煤气芯管的首端通过烧嘴安装方法兰固定于盖板上，且通过煤气三通和煤气孔板与煤气入口管连通；
所述的煤气喷头上套装配风盘，配风盘上设有定位电极孔，配风盘外圈侧壁设有一圈斜孔，斜孔朝火焰喷射方向汇集，配风盘的圆周边沿设有使气体形成贴壁旋流的一圈斜槽孔； 
所述的空气入口管上设有第一取压气嘴，与烧嘴壳体方管腔体相连，第一取压气嘴连接有气压表；煤气孔板设置于煤气入口处，前后分别设有第二和第三取压嘴，均接有气压表；
所述的烧嘴芯体安装法兰上设有煤气芯管通道、一个电极孔和一个窥视孔，电极通过电极孔穿入烧嘴砖腔体，末端定位于配风盘上的定位电极孔；电极与高压包连接，高压包与控制器电连接；烧嘴接地端子与控制器地线端子电连接；煤气管道设有电磁式阀门，电磁式阀门的控制端与控制器电连接。
所述煤气喷头为一端开口一端封闭的帽状结构，开口端与所述煤气芯管连通，封闭端设有凹型帽沿，帽沿与所述配风盘之间设有开口垂直于轴向的通孔。
所述煤气芯管与煤气孔板后直管采用三通焊接连接，并采用堵头堵住空置端。
所述煤气芯管上焊接固定有电极导管，与配风盘上的定位电极孔严格同心设置，对电极起导向固定作用。
所述煤气管路和空气管路上均设有手阀。
采用上述技术方案后的有益效果是：
本发明结构简单，设备稳定可靠，提高了原有侧壁烧嘴的火焰出口速度，提高了烟气的扰流强度，炉膛温度场均匀性提高；电极具有自动点火及火焰检测功能，实现了开关控制，为使用侧壁明火烧嘴的燃烧系统实现脉冲控制提供了基本的条件；独特的配风盘和煤气喷头设计可以形成稳定的刚性梭形火焰，结构相比于普通侧壁烧嘴要简单紧凑，便于加工装配；烧嘴整体采用模块化设计，使用和系统维护改造十分简便。该类型烧嘴功率调节范围大，不同规格的烧嘴可实现20～600kw不等的加热能力，可广泛适用于炉膛侧壁供热的工件加热及热处理领域。
附图说明
图1为本发明实施例结构的示意图；
图2为本发明实施例的左视图；
图3为本发明实施例的空气配风盘和煤气喷头部件装配示意图；
图4为本发明实施例应用时的燃烧系统示意图；
图5为本发明实施例控制原理示意图；
图中标记说明：1-烧嘴砖，2-烧嘴壳体方管，3-配风盘，4-煤气喷头，5-烧嘴安装方法兰，6-煤气芯管，7-盖板，8-烧嘴芯体安装法兰，9-空气入口，10-煤气入口，11-煤气孔板，12-窥视孔，13-电极，14-变压器，15-带自动点火和火焰检测装置的侧壁明火烧嘴，16-炉体表面，17-煤气管路，18-电磁式阀门，19-手阀，20-空气管路，401-定位电极孔，402-斜孔，403-斜槽孔。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步的说明：
如图1至图5所示的带自动点火和火焰检测装置的侧壁明火烧嘴，它主要包括烧嘴砖1、空气入口9、烧嘴壳体方管2、煤气孔板11、煤气芯管6、配风盘3、煤气喷头4。
烧嘴砖1为具有圆柱型喷口的方柱体，水平放置，设有直筒状喷口，出口处内径比燃烧室内径最窄处略大。其尾部通过锚固钉与烧嘴壳体方管2固定，烧嘴砖1打浇注料成型，长期使用温度1350℃，最高耐温等级可达1600℃；烧嘴砖1出口直径及长度根据烧嘴功率及形成火焰的长度计算确定：根据设计功率可确定烧嘴砖的燃烧室出口尺寸，根据工艺要求的火焰长度确定烧嘴砖内燃烧室长度。
烧嘴安装方法兰5焊接固定与烧嘴壳体方管2上，通过螺栓固定与炉体表面16。空气入口9采用密封焊连接与烧嘴壳体方管2上，空气入口管上设有第一取压嘴，与烧嘴壳体方管腔体相连，第一取压气嘴连接有气压表。烧嘴壳体方管2首端与盖板7采用连续密封焊接固定，烧嘴芯体安装法兰8与盖板7采用螺栓固定。
煤气芯管6首端通过烧嘴芯体安装法兰8固定与盖板7上，且通过煤气三通和煤气孔板11与煤气入口10连通，末端伸入烧嘴砖1腔体内后与煤气喷头4焊接固定。煤气喷头4上套装配风盘3，可通过安装尺寸调节配风盘4在烧嘴砖1腔体内的位置。配风盘4采用数控加工成型，侧壁加工有一圈斜孔402，斜孔402朝侧煤气芯管末端方向聚集，配风盘4圆周边沿加工一圈斜槽孔403，斜槽孔403的斜向相同，从而使得通过的气体形成贴壁旋流。 通过配风盘4的空气分三级，一次空气通过配风盘4上的斜孔402喷出，形成高速射流，将煤气喷头3喷出的煤气打散，加速空煤气混合；二次空气通过配风盘4圆周上的斜槽孔403喷出形成高速贴壁旋流，为梭形火焰的形成提供必要的条件；少量三次风通过配风盘4与烧嘴导管2间的间隙环形喷出，主要起修整火焰形状的作用。
煤气喷头4采用数控加工成型，其侧面开有一圈环孔，喷出的煤气被配风盘3喷出的高速射流打散混合，在402孔和403孔的空气旋流作用下充分燃烧，通过烧嘴砖1的筒状喷口形成梭形火焰。
电极13通过烧嘴芯体安装法兰8上的电极安装孔穿入，依次通过煤气管道壳体8、烧嘴壳体方管2、烧嘴砖1和配风盘4之后按严格的装配尺寸控制电极13端部的位置，以保证与煤气喷头4的打火效果。稳定燃烧后，控制器在同一根电极10上加载220V电压，通过离子检测的方式检测电极头与煤气喷头4之间是否有稳定火焰，如有稳定火焰，则可形成一个封闭电路，同时向控制器返回一个约4~40μA大小的检测电流值，实现火焰的自动检测功能。电极13与高压包电连接，高压包与控制器电连接，空气管道和煤气管道的电磁式阀门18的控制端与控制器电连接。
本发明的实施过程为：侧壁明火烧嘴15通过烧嘴砖1与炉墙整体砌筑或另加安装法兰固定于加热设备的炉体表面16上，煤气管路17和空气管路20上均设有手阀19，通过手阀19可调整单个烧嘴的空煤气流量及配比，以达到比较理想的燃烧效果。烧嘴点火前先将空气手阀19调至合适位置，当控制器接到点火命令时，控制高压包放电使电极13打火，同时煤气管路17上的电磁式阀门18打开，煤气通入烧嘴，与一直通入烧嘴的助燃空气混合燃烧，火焰稳定后通过电极13返回检测电流。当烧嘴接到熄火信号时，关闭煤气管路17上的电磁式阀门18，火焰熄灭，助燃空气继续通入起到冷却保护烧嘴的作用。这种带自动点火和火焰检测装置的侧壁明火烧嘴15火焰稳定性好，火焰温度分布均匀，NO1 、NO2生成排放量少，工件加热快，可以大幅降低被加热工件的氧化，且可以实现开关控制，可广泛应用于需要进行脉冲燃烧控制的热处理领域。
本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (7)

1.一种带自动点火和火焰检测装置的侧壁明火烧嘴，包括有烧嘴砖、煤气喷头、配风盘、煤气芯管、煤气孔板、煤气入口管、烧嘴壳体、盖板、烧嘴安装方法兰、空气入口管、烧嘴芯体安装法兰,其特征在于：所述的烧嘴砖固定于烧嘴壳体内部末端，烧嘴砖设有直筒状喷口，其出口处内径大于燃烧室内径最窄处； 所述的煤气喷头上套装配风盘，配风盘上设有定位电极孔，配风盘外圈侧壁设有一圈斜孔，斜孔朝火焰喷射方向汇聚，配风盘的圆周边沿设有使气体形成贴壁旋流的一圈斜槽孔； 所述的烧嘴芯体安装法兰上设有煤气芯管通道、电极孔和窥视孔，电极通过电极孔穿入烧嘴砖腔体，并定位于配风盘上的定位电极孔；在煤气管路和空气管路上均设有手阀和电磁式阀门。
2.如权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的侧壁明火烧嘴，其特征在于：所述的烧嘴壳体外安装有烧嘴安装方法兰和空气入口管，空气入口管采用密封焊连接于烧嘴壳体。
3. 如权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的侧壁明火烧嘴，其特征在于：所述的煤气芯管的末端伸入烧嘴砖腔体内，并安装有煤气喷头，煤气芯管的首端通过烧嘴安装方法兰固定于盖板上，且通过煤气三通和煤气孔板与煤气入口管连通。
4.如权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的侧壁明火烧嘴，其特征在于：所述的空气入口管上设有第一取压气嘴，与烧嘴壳体方管腔体相连，第一取压气嘴连接有气压表；煤气孔板设置于煤气入口处，前后分别设有第二和第三取压嘴，均接有气压表。
5.如权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的侧壁明火烧嘴，其特征在于：所述的电极与高压包连接，高压包与控制器电连接；所述电磁式阀门的控制端与控制器电连接。
6.如权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的侧壁明火烧嘴，其特征在于：所述煤气喷头为一端开口一端封闭的帽状结构，开口端与所述煤气芯管连通，封闭端设有凹型帽沿，帽沿与所述配风盘之间设有开口垂直于轴向的通孔。
7.如权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的侧壁明火烧嘴，其特征在于：所述煤气芯管上设置有对电极起导向固定作用的电极导管，电极导管与配风盘上的定位电极孔同心设置。
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