CN103727535B - 一种斜流式常温无焰燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种斜流式常温无焰燃烧器，它包括内筒、外筒、中心管和环形挡板；内筒水平设置，一端与一内筒入口管相连通，另一端伸入燃烧炉；内筒位于燃烧炉内的部分为内、外双层结构，在内、外层所形成的凹槽内填充耐火材料；中心管由进口段、过渡段和出口段组成，进口段直径大于出口段直径，过渡段则为渐缩式结构；中心管水平贯穿内筒中心，其出口段端面与内筒的空气出口端面留有一定的轴向距离；外筒套置于内筒外部，一端敞口并与环形挡板的一侧密封连接，外筒的侧面与一外筒入口管相连通；在位于内筒周围的环形挡板另一侧沿周向均匀设置有若干斜流喷嘴，斜流喷嘴的一端固定在圆形档板上并与外筒连通，另一端出流方向与中心管的出流方向相背离。本发明在常温状态下工作而无需进行冷、热交替。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃气燃烧器，特别是关于一种斜流式常温无焰燃烧器。
背景技术
无焰燃烧技术是一种新型的高效低氮燃烧技术。自上世纪90年代问世以来，一直受到国内外研究者和燃烧设备厂商的关注。与传统燃烧技术相比，无焰燃烧技术的优势为：氮氧化物排放量显著降低；炉内辐射换热效率提高；炉内温度场均匀；燃烧稳定性好，不存在熄火问题；燃烧过程无噪音。实现无焰燃烧需要使助燃空气达到高温（大于燃料的自燃温度）后再参与燃烧，因而该技术目前仅在冶金行业的加热炉上得到应用，通常采用一对蓄热式烧嘴，通过换向阀周期性切换，实现冷热交替工作。但实际使用过程中无法避免的问题是，频繁的切换和反复的冷热变化导致换向阀和蓄热体寿命缩短，既增加了成本，也影响了设备的正常使用。
中国专利申请号200910104757.4提出的《无焰燃烧蓄热式平焰烧嘴》采用喇叭状喷嘴实现了平焰，火焰向炉膛内喷射距离很短；中国专利申请号200910104758.9提出的《无焰燃烧蓄热式高速烧嘴》采用缩口状喷嘴实现了高速喷射，保证了炉温均匀性。上述两种烧嘴与普通的蓄热式烧嘴相比，能实现无焰燃烧，保护烧嘴不被烧损，延长烧嘴使用寿命；但其同样必须采用周期性切换、冷热（常温、高温）交替的工作方式，换向阀和蓄热体的损耗没有减少。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种保持在常温状态下工作而无需进行冷、热交替的斜流式常温无焰燃烧器。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种斜流式常温无焰燃烧器，其特征在于，该燃烧器包括内筒、外筒、中心管和环形挡板；所述内筒水平设置，其一端侧面与一内筒入口管相连通，另一端伸入燃烧炉并通过套装在所述内筒外部的所述环形挡板与燃烧炉紧固连接；所述内筒位于燃烧炉内的部分采用内、外双层筒壁结构，内层筒壁呈渐缩的锥状并在末端留有空气出口，外层筒壁则维持原有筒状，在内、外层筒壁所形成的环状三角形凹槽内填充耐火材料以形成耐火填充层；所述中心管由三段顺序连接的进口段、过渡段和出口段组成，且所述进口段的直径大于所述出口段的直径，所述过渡段则采用渐缩式结构；所述中心管水平贯穿所述内筒的中心，所述进口段位于所述内筒外部并与所述内筒密封连接，所述过渡段和出口段则位于所述内筒内部，且所述出口段的端面与所述内筒的空气出口的端面留有一定的轴向距离；所述外筒套置于所述内筒的外部，其一端与所述内筒密封连接，另一端敞口并与所述环形挡板的一侧密封连接，所述外筒的侧面与一外筒入口管相连通；在位于所述内筒周围的所述环形挡板另一侧沿周向均匀设置有若干斜流喷嘴，所述斜流喷嘴的一端固定在所述圆形档板上并与所述外筒连通，另一端出流方向与所述中心管的出流方向相背离。
所述斜流喷嘴的出流方向与所述中心管的出流方向呈5°～15°的夹角。
在所述中心管的出口段外部周向均匀安装若干旋流叶片，所述旋流叶片的两端与所述中心管的出口段的始端和末端平齐，且在靠近所述中心管的出口段的末端处有三角形缺角。
所述中心管出口段的端面与所述内筒的空气出口的端面之间的轴向距离为所述中心管出口段内径的5～10倍。
所述耐火材料采用氧化铝浇注料。
所述环形挡板靠近外边缘处设置多个用于连接燃烧炉的安装孔。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明在燃烧过程中无需周期性切换，始终维持在常温状态下工作，避免了燃烧过程冷热（常温、高温）交替的问题，进而保证了燃烧器的寿命、运行的可靠性和经济性。2、本发明的中心管由三段顺序连接的大直径进口段、渐缩式过渡段和小直径出口段组成，该结构有利于减少压阻，提高燃气的出流速度，从而有利于无焰燃烧的实现。3、本发明的斜流喷嘴有利于推迟助燃空气和燃气的相遇，助燃空气在参与反应前可被炉内的高温烟气快速加热和稀释；此外，斜流喷嘴的出口管径小，保证了助燃空气斜向喷入炉内时具有较高的出流速度，进而有利于无焰燃烧的实现。4、本发明在内筒前端设置耐火填充层，有利于有焰燃烧时的稳焰，且可以保护燃烧器头部不被烧损。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1沿A-A向的视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明包括内筒1、外筒2、中心管3和环形挡板4。其中，内筒1水平设置，其一端侧面与一内筒入口管5相连通，另一端伸入燃烧炉（图中未示出），并通过套装在内筒外部的环形挡板4与燃烧炉紧固连接。内筒1位于燃烧炉内的部分采用内、外双层筒壁结构，内层筒壁呈渐缩的锥状并在末端留有空气出口，外层筒壁则维持原有筒状，在内、外层筒壁所形成的环状三角形凹槽内填充耐火材料以形成耐火填充层7。
中心管3由三段顺序连接的大直径进口段、渐缩式过渡段和小直径出口段组成，中心管3水平贯穿内筒1的中心，其进口段位于内筒1外部并与内筒1密封连接，过渡段和出口段则位于内筒1内部，且出口段的端面与内筒1的空气出口的端面留有一定的轴向距离。
外筒2套置于内筒1的外部，其一端与内筒1密封连接，另一端敞口并与环形挡板4的一侧密封连接，外筒2的侧面与一外筒入口管6相连通。在位于内筒1周围的环形挡板4另一侧沿周向均匀设置有若干斜流喷嘴8，斜流喷嘴8的一端固定在圆形档板4上并与外筒2连通，另一端出流方向与中心管3的出流方向相背离。
在一个优选的实施例中，斜流喷嘴8的出流方向与中心管3的出流方向呈5°～15°的夹角。
在一个优选的实施例中，在中心管3的出口段外部周向均匀安装若干旋流叶片9，旋流叶片9的两端与中心管3的出口段的始端和末端平齐，且在靠近中心管3的出口段的末端处有三角形缺角。
在一个优选的实施例中，耐火材料采用氧化铝浇注料。
在一个优选的实施例中，环形挡板4靠近外边缘处设置多个用于连接燃烧炉的安装孔。
在一个优选的实施例中，中心管3出口段的端面与内筒1的空气出口的端面之间的轴向距离为中心管3出口段内径的5～10倍。
本发明在使用时，初始阶段燃烧炉内的温度较低，应切断外筒入口管6处的空气，并逐渐增大进入中心管3的燃气流量和从内筒入口管5进入到内筒1的空气流量，使本发明在有焰燃烧模式下工作，将燃烧炉从冷态加热至热态。上述此过程中，燃烧炉内的温度达到燃气自燃温度前，需将燃气流量和空气流量控制在一定范围内，以保证有焰燃烧能够持续进行，不发生熄火。当燃烧炉内的温度超过燃气的自燃温度，燃烧炉进入热态阶段，应切断内筒入口管5处的空气，并使空气从外筒入口管6进入外筒2并增大流量，同时燃气流量也相应增大，直至达到本发明的设计功率，使本发明在无焰燃烧模式下工作。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种斜流式常温无焰燃烧器，其特征在于，该燃烧器包括内筒、外筒、中心管和环形挡板；
所述内筒水平设置，其一端侧面与一内筒入口管相连通，另一端伸入燃烧炉并通过套装在所述内筒外部的所述环形挡板与燃烧炉紧固连接；所述内筒位于燃烧炉内的部分采用内、外双层筒壁结构，内层筒壁呈渐缩的锥状并在末端留有空气出口，外层筒壁则维持原有筒状，在内、外层筒壁所形成的环状三角形凹槽内填充耐火材料以形成耐火填充层；
所述中心管由三段顺序连接的进口段、过渡段和出口段组成，且所述进口段的直径大于所述出口段的直径，所述过渡段则采用渐缩式结构；所述中心管水平贯穿所述内筒的中心，所述进口段位于所述内筒外部并与所述内筒密封连接，所述过渡段和出口段则位于所述内筒内部，且所述出口段的端面与所述内筒的空气出口的端面留有一定的轴向距离；
所述外筒套置于所述内筒的外部，其一端与所述内筒密封连接，另一端敞口并与所述环形挡板的一侧密封连接，所述外筒的侧面与一外筒入口管相连通；在位于所述内筒周围的所述环形挡板另一侧沿周向均匀设置有若干斜流喷嘴，所述斜流喷嘴的一端固定在所述环形挡板上并与所述外筒连通，另一端出流方向与所述中心管的出流方向相背离。
2.如权利要求1所述的一种斜流式常温无焰燃烧器，其特征在于，所述斜流喷嘴的出流方向与所述中心管的出流方向呈5°～15°的夹角。
3.如权利要求1所述的一种斜流式常温无焰燃烧器，其特征在于，在所述中心管的出口段外部周向均匀安装若干旋流叶片，所述旋流叶片的两端与所述中心管的出口段的始端和末端平齐，且在靠近所述中心管的出口段的末端处有三角形缺角。
4.如权利要求2所述的一种斜流式常温无焰燃烧器，其特征在于，在所述中心管的出口段外部周向均匀安装若干旋流叶片，所述旋流叶片的两端与所述中心管的出口段的始端和末端平齐，且在靠近所述中心管的出口段的末端处有三角形缺角。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种斜流式常温无焰燃烧器，其特征在于，所述中心管出口段的端面与所述内筒的空气出口的端面之间的轴向距离为所述中心管出口段内径的5～10倍。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种斜流式常温无焰燃烧器，其特征在于，所述耐火材料采用氧化铝浇注料。
7.如权利要求5所述的一种斜流式常温无焰燃烧器，其特征在于，所述耐火材料采用氧化铝浇注料。
8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种斜流式常温无焰燃烧器，其特征在于，所述环形挡板靠近外边缘处设置多个用于连接燃烧炉的安装孔。
9.如权利要求5所述的一种斜流式常温无焰燃烧器，其特征在于，所述环形挡板靠近外边缘处设置多个用于连接燃烧炉的安装孔。
10.如权利要求6所述的一种斜流式常温无焰燃烧器，其特征在于，所述环形挡板靠近外边缘处设置多个用于连接燃烧炉的安装孔。
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