CN104296142A - 燃气无焰纯氧燃烧器 - Google Patents
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Abstract
一种燃气无焰纯氧燃烧器，属于高效燃烧设备制造技术领域，是涉及一种燃气无焰纯氧燃烧器，用于大型冶金工业炉窑。本发明提供一种燃气无焰纯氧燃烧器，该燃烧器不但达到了纯氧燃烧的目的，而且实现了无焰燃烧，同时不产生氮氧化物的排放，又能在高温纯氧环境下具有较长的使用寿命。本发明采用如下技术方案：一种燃气无焰纯氧燃烧器，包括底座和通气机构，通气机构由一次氧气风管、二次氧气风管、二次氧气稳压腔、燃气风管、燃气稳压腔、旋流器和烟气喷嘴组成。
Description
技术领域
本发明属于高效燃烧设备制造技术领域，是涉及一种燃气无焰纯氧燃烧器，用于大型冶金工业炉窑。
背景技术
在现行的燃烧技术中，由于燃烧导致了大量的二氧化碳、氮氧化物的排放，这将会对环境造成极大的影响，导致全球性的温室效应。随着燃烧技术的发展，新型的纯氧燃烧技术将会显著减少燃烧过程中温室气体的排放，由于制造纯氧用于燃烧会在无形中增加生产成本，而在钢铁冶金行业中大量的氧气放散又导致了能源的浪费，因此将钢铁冶金行业中过量的氧气用于纯氧燃烧具有重要的经济及技术价值。目前，国内对于纯氧燃烧技术的相关研究较少，能应用于纯氧燃烧的纯氧燃烧器更少。因此，设计一种新型的纯氧燃烧器将会大大的推进此技术的发展。
申请号为CN201310420811.2的中国发明专利公开了一种“纯氧燃烧器”，该燃烧器的燃气通道分为主燃气通道和辅助燃气通道，辅助燃气通道分为助燃氧气通道和助燃空气通道，助燃氧气通道为直孔形状的中央通道，位于燃烧口的前端；主燃气通道设置在助燃氧气通道外围，辅助燃气通道设置在主燃气通道外围，并对各通道的横截面积比及其出口的位置进行了具体的设置，此种燃烧器虽然会提高燃烧稳定性，但是采用了空气助燃将会导致在高温下产生氮氧化物，造成环境污染、燃烧产物处理困难等后果。此外，纯氧燃烧由于较高的燃烧温度应充分考虑燃烧室后部构件的安全性和可靠性，为了达到无焰燃烧的效果在燃烧器的设计过程中必须考虑缩短火焰长度。
因此，现有的纯氧燃烧器还不能完全的发挥纯氧燃烧的特点，达到纯氧燃烧所能实现的高效、节能及环保的目的。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种燃气无焰纯氧燃烧器，该燃烧器不但达到了纯氧燃烧的目的，而且实现了无焰燃烧，同时不产生氮氧化物的排放，又能在高温纯氧环境下具有较长的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种燃气无焰纯氧燃烧器，包括底座和通气机构，通气机构由一次氧气风管、二次氧气风管、二次氧气稳压腔、燃气风管、燃气稳压腔、旋流器和烟气喷嘴组成；在底座的中部设置有通孔，二次氧气风管的内端穿过通孔、固定在底座上，二次氧气风管的外端与二次氧气稳压腔相连通，在二次氧气稳压腔上设置有二次氧气进气管；所述燃气风管的内端穿过二次氧气稳压腔设置在二次氧气风管内，燃气风管的外端与燃气稳压腔相连通，在燃气稳压腔上设置有燃气进气管；所述一次氧气风管的内端依次穿过燃气稳压腔、燃气风管，在二次氧气风管内的一次氧气风管的外侧壁上设置有旋流器，在所述底座上设置有若干个倾斜的烟孔，烟气喷嘴通过烟孔设置在底座上。
所述二次氧气稳压腔为筒形结构，且其直径大于二次氧气风管的直径；所述二次氧气进气管设置在二次氧气稳压腔远离二次氧气风管的端面上。
所述燃气稳压腔为筒形结构，且其直径大于燃气风管的直径；所述燃气进气管设置在燃气稳压腔远离燃气风管的端面上。
所述烟孔沿周向均匀设置在底座的端面上，所有烟孔的中心线汇聚于一点，此点位于底座的外侧，且每个烟孔方向与底座轴向夹角为0～30°。
所述底座的材质采用高温陶瓷。
本发明的有益效果：
1、本发明结构简单，成本低廉，制造、安装、使用均方便，使用时烟气量少，燃烧温度高，燃烧效率高，实现了无焰燃烧，工作时循环烟气包裹氧气，阻止了炉窑中材料的氧化和脱碳；
2、本发明有效的控制了其工作温度及炉窑内温度，在高温、纯氧条件下延长了使用寿命。
附图说明
图1是本发明的燃气无焰纯氧燃烧器的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图中，1—底座，2—通气机构，3—一次氧气风管，4—二次氧气风管，5—二次氧气稳压腔，6—燃气风管，7—燃气稳压腔，8—旋流器，9—烟气喷嘴，10—固定盘，11—二次氧气进气管，12—燃气进气管，13—通孔，14—烟孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1、图2所示，一种燃气无焰纯氧燃烧器，包括底座1和通气机构2，通气机构2由一次氧气风管3、二次氧气风管4、二次氧气稳压腔5、燃气风管6、燃气稳压腔7、旋流器8和烟气喷嘴9组成；在底座1的中部设置有通孔13，二次氧气风管4的内端穿过通孔13、固定在底座1上，二次氧气风管4的外端与二次氧气稳压腔5相连通，在二次氧气稳压腔5上设置有二次氧气进气管11；所述燃气风管6的内端穿过二次氧气稳压腔5设置在二次氧气风管4内，燃气风管6的外端与燃气稳压腔7相连通，在燃气稳压腔7上设置有燃气进气管12；所述一次氧气风管3的内端依次穿过燃气稳压腔7、燃气风管6，且一次氧气风管3的内端面与底座1的外端面设置在同一平面内，一次氧气风管3的外端设置在二次氧气稳压腔5的外侧；在二次氧气风管4内的一次氧气风管3的外侧壁上设置有旋流器8，旋流器8位于燃气风管6的末端，在所述底座1上设置有四个倾斜贯通的烟孔14，烟气喷嘴8通过烟孔14设置在底座1上，烟气喷嘴8的材质为耐高温合金，烟气喷嘴8对燃烧器尾部的混合气体进行稀释，使火焰分散、均匀，从而保护燃烧器。
所述二次氧气稳压腔5为筒形结构，且其直径大于二次氧气风管4的直径；所述二次氧气进气管11设置在二次氧气稳压腔5远离二次氧气风管4的端面上。
所述燃气稳压腔7为筒形结构，且其直径大于燃气风管6的直径；所述燃气进气管12设置在燃气稳压腔7远离燃气风管6的端面上。
所述烟孔14沿周向均匀设置在底座1的端面上，所有烟孔14的中心线汇聚于一点，此点位于底座1的外侧，即底座1远离通气机构2的一侧，且每个烟孔14方向与底座1轴向夹角为30°。
所述底座1的材质采用高温陶瓷，有效延长燃烧器的使用寿命。
所述二次氧气风管4和烟气喷嘴9通过固定盘10固定在底座1上。
所述旋流器8采用轴向叶片式旋流器。
下面结合附图说明本发明的一次使用过程：
如图1、图2所示，使用前，本发明燃烧器安装在大型冶金工业炉窑内，将钢铁生产企业高炉生产过程中富余的氧气存入第一储气罐中，第一储气罐通过第一输气管道与一次氧气风管3相连通，第一储气罐通过第二输气管道与二次氧气进气管11相连通，将燃气罐通过第三输气管道与燃气进气管12相连通，在第一、第二、第三输气管道上均设置有气体流量调节阀；将炉窑内气体燃烧生成的高温烟气经过干燥处理后存入第二储气罐中，便于循环使用，第二储气罐通过第四输气管道与烟气喷嘴9相连通，在第四输气管道上设置有阀门。
使用时，通过气体流量调节阀控制进入炉窑内的氧气、燃气的流量，从而控制燃烧过程中二者的化学当量比，即燃气流量：氧气流量＝1:1.2，为进行纯氧燃烧做准备，由于燃气从燃气罐内液态气化而成，因此温度较低，具有降温作用；开启旋流器8，加强燃气进入炉窑时的扰动，使得氧气和燃气充分稀释、混合，降低了浓度梯度，以便进行无焰燃烧。
开启阀门，高温的循环烟气通过烟气喷嘴9进入炉窑内，瞬间点燃炉窑内的混合气体(氧气、燃气)，循环烟气有效提高了射换热率，加强换热，最终提高热效率，从而达到节能降耗的目的；另外，通过循环烟气的使用使最终烟气量减少，方便进行碳的捕集，减少温室气体-二氧化碳的排放，达到环保的目的；在燃烧过程中，由于循环烟气斜向喷入炉窑内，打乱燃气与氧气混合点的浓度梯度分布，加强了扰动，使得燃气与氧气充分快速混合，达到均匀化的目的，分散了火焰中心的分布，从而实现了无焰纯氧燃烧，其产物主要为二氧化碳及水，不产生氮氧化物，安全、环保。
Claims (5)
1.一种燃气无焰纯氧燃烧器，其特征在于包括底座和通气机构，通气机构由一次氧气风管、二次氧气风管、二次氧气稳压腔、燃气风管、燃气稳压腔、旋流器和烟气喷嘴组成；在底座的中部设置有通孔，二次氧气风管的内端穿过通孔、固定在底座上，二次氧气风管的外端与二次氧气稳压腔相连通，在二次氧气稳压腔上设置有二次氧气进气管；所述燃气风管的内端穿过二次氧气稳压腔设置在二次氧气风管内，燃气风管的外端与燃气稳压腔相连通，在燃气稳压腔上设置有燃气进气管；所述一次氧气风管的内端依次穿过燃气稳压腔、燃气风管，在二次氧气风管内的一次氧气风管的外侧壁上设置有旋流器，在所述底座上设置有若干个倾斜的烟孔，烟气喷嘴通过烟孔设置在底座上。
2.根据权利要求1所述的燃气无焰纯氧燃烧器,其特征在于所述二次氧气稳压腔为筒形结构，且其直径大于二次氧气风管的直径；所述二次氧气进气管设置在二次氧气稳压腔远离二次氧气风管的端面上。
3.根据权利要求1所述的燃气无焰纯氧燃烧器,其特征在于所述燃气稳压腔为筒形结构，且其直径大于燃气风管的直径；所述燃气进气管设置在燃气稳压腔远离燃气风管的端面上。
4.根据权利要求1所述的燃气无焰纯氧燃烧器,其特征在于所述烟孔沿周向均匀设置在底座的端面上，所有烟孔的中心线汇聚于一点，此点位于底座的外侧，且每个烟孔方向与底座轴向夹角为0～30°。
5.根据权利要求1所述的燃气无焰纯氧燃烧器,其特征在于所述底座的材质采用高温陶瓷。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160629 |