CN104633658B - 一种低氧化氮烧嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低氧化氮烧嘴，属于燃烧器技术领域，包括具有轴线、将其排出端伸进主燃区的烧嘴本体，所述烧嘴本体设置有可将燃料引入燃烧区的燃料喷嘴和可将空气引入燃烧区的一级空气喷嘴、二级空气喷嘴、三级空气喷嘴，所述一级空气喷嘴与燃料喷嘴之间设置有一级火焰稳定控制区，所述一级火焰稳定控制区和二级空气喷嘴之间设置有二级火焰稳定控制区，所述二级火焰稳定控制区和三级空气喷嘴交汇于主燃区。本发明采用依次连通的三级燃烧结构，可在确保燃烧稳定的同时，避免局部的高强度燃烧，大幅度降低了NOx，降低幅度在30％以上,从而大大减少NOx的排放，有助于减轻环保压力。

Description

一种低氧化氮烧嘴
技术领域
本发明属于燃烧器技术领域，涉及一种低氧化氮烧嘴。
背景技术
目前冶金加热炉上使用的烧嘴通常采用分级燃烧技术，其一级燃烧空气采用旋转结构以强化空气和燃料的扩散混合强度，确保燃烧的稳定性和火焰刚性。上述烧嘴虽然能在一定程度上降低NOx，但旋转风结构在确保燃烧稳定性和火焰刚性的同时，也在一定上增加了局部燃烧强度，限制了NOx进一步降低的水平，对环保形成压力。
针对上述问题，有必要对烧嘴结构进行改进，取消旋转结构，采用稳焰结构，保证火焰的稳定性的同时，可以进一步降低NOx的生成和排放,有利于减轻环保压力。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种低氧化氮烧嘴，克服了现有技术由于采用旋转结构无法进一步降低NOx的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种低氧化氮烧嘴，包括具有轴线、将其排出端伸进主燃区的烧嘴本体，所述烧嘴本体设置有可将燃料引入燃烧区的燃料喷嘴和可将空气引入主燃区的一级空气喷嘴、二级空气喷嘴、三级空气喷嘴，所述一级空气喷嘴与燃料喷嘴之间设置有一级火焰稳定控制区，所述一级火焰稳定控制区和二级空气喷嘴之间设置有二级火焰稳定控制区，所述二级火焰稳定控制区和三级空气喷嘴交汇于主燃区，所述一级火焰稳定控制区与一级空气喷嘴之间设置有相互连通的混合通道，所述混合通道与燃料喷嘴之间通过燃料旁路连通。
进一步，所述一级空气喷嘴的轴线与燃料喷嘴的轴线呈0°～30°夹角设置。
进一步，所述混合通道一一对应设置在一级空气喷嘴轴线的延长线上，呈沿延长线逐渐扩大的喇叭形，其喇叭扩张角为0°～40°。
进一步，所述混合通道与燃料旁路呈60°～90°夹角设置。
进一步，所述一级空气喷嘴至少为三个，均匀分布在与烧嘴同轴的外围圆周上。
进一步，所述二级空气喷嘴不少于三组，每组至少为一个，均匀分布在一级空气喷嘴同轴的外围圆周上。
进一步，所述三级空气喷嘴为三组，每组至少为一个，均匀分布在二级空气喷嘴同轴的外围圆周上。
进一步，所述燃料喷嘴、一级空气喷嘴、二级空气喷嘴、三级空气喷嘴均为圆柱形。
本发明的有益效果是：
本发明一种低氧化氮烧嘴采用依次连通的三级燃烧结构，取消了现有的旋转空气喷嘴结构，可在确保燃烧稳定的同时，避免局部的高强度燃烧，大幅度降低了NOx，以天然气为燃料，空气预热到470℃条件下，NOx从65ppm(O2：11％)降到了45ppm(O2：11％),降低幅度在30％以上,从而大大减少NOx的排放，有助于减轻环保压力。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明一种低氧化氮烧嘴的结构示意图；
图2为图1的右投影图；
图3为图2的左投影图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例一种低氧化氮烧嘴，包括具有轴线、将其排出端伸进主燃区1的烧嘴本体2，所述烧嘴本体2设置有可将燃料引入主燃区1的燃料喷嘴3和可将空气引入主燃区的一级空气喷嘴4、二级空气喷嘴5、三级空气喷嘴6，所述一级空气喷嘴4与燃料喷嘴3之间设置有一级火焰稳定控制区7，可进行火焰稳定控制，所述一级火焰稳定控制区7和二级空气喷嘴5之间设置有二级火焰稳定控制区8，所述一、二级火焰稳定控制区(7、8)的直径比为1:2-1:3，长度比为1:2-1:4，可实现对火焰进一步稳定控制，所述二级火焰稳定控制区8和三级空气喷嘴交6汇于主燃区1，可使燃料进一步充分燃烧，有助于减少NOx，所述一级火焰稳定控制区7与一级空气喷嘴4之间设置有相互连通的混合通道9，所述混合通道9与燃料喷嘴3之间通过燃料旁路10连通，可将燃料引入混合通道9，形成稳定点火单元。
本实施例的低氧化氮烧嘴通过设置混合通道9形成一级燃烧、一、二级火焰稳定控制区(7、8)形成二级燃烧、主燃区1实现三级燃烧，一级燃烧实现稳定点火，二级燃烧实现稳定主火焰，三级燃烧为主燃区进行充分燃烧，并能卷吸炉膛烟气至主燃区内，同时，本发明的烧嘴没有局部燃烧过于剧烈的区域，有效降低了氮氧化物的生成，避免了现有技术中由于旋转结构的存在无法进一步降低NOx的问题，对环境十分友好，有助于减轻环保压力。
作为本实施例的改进，所述一级空气喷嘴4的轴线与燃料喷嘴3的轴线呈夹角设置，所述夹角α的范围为0°～30°，所述混合通道9一一对应设置在一级空气喷嘴4轴线的延长线上，呈沿延长线逐渐扩大的喇叭形，其喇叭扩张角β为0°～40°，有助于混合气体内压力扩散，使燃烧更充分，所述混合通道9与燃料旁路10呈夹角设置，其夹角γ的范围为60°～90°，使混合通道9内的空气与燃料一起向混合通道的排出端前行，没有回流，两者充分接触，提高燃烧效果和点火质量。
作为本实施例的改进，所述一级空气喷嘴4至少为三个，均匀分布在与烧嘴同轴的外围圆周上，本实施例一级空气喷嘴4优选6个，可使火焰更加稳定。
作为本实施例的改进，所述二级空气喷嘴5不少于三组，每组至少为一个，均匀分布在一级空气喷嘴4同轴的外围圆周上，本实施例二级空气喷嘴5优选分三组，每组为二个，可使点火质量更佳。
作为本实施例的改进，所述三级空气喷嘴6为三组，每组至少为一个，均匀分布在二级空气喷嘴同轴的外围圆周上，本实施例三级空气喷嘴6优选每组为三个，可使燃烧更充分，有助于减少NOx的产生。
作为本实施例的改进，所述燃料喷嘴3、一级空气喷嘴4、二级空气喷嘴5、三级空气喷嘴6均为圆柱形，一方面便于加工，另一方面可以增加流量，使接触、燃烧更充分。
本实施例的烧嘴工作过程：稳火燃料从燃料喷嘴进入，一级空气从一级空气喷嘴进入，一部份稳火燃料通过燃料旁路10进入混合通道3与一级空气充分混合燃烧，形成稳定点火源，通过控制稳火燃料和一级空气的比例形成稳定点火的同时避免出现局部高温，点燃后的高温气体进入一级火焰稳定控制区7，由于一级火焰稳定控制区7与燃料喷嘴3和二级火焰稳定控制区8连通，未燃尽的一级空气与主燃料在一级火焰稳定控制区7内继续稳定燃烧，随后进入二级火焰稳定控制区8，其轴线与烧嘴中心线重合，两级火焰稳定控制区7、8的直径比为1:2-1:3，长度比为1:2-1:4，二级空气喷嘴5与二级火焰稳定控制区8相连通，二级空气与未燃的主燃料在二级火焰稳定控制区8内稳定燃烧，最终形成稳定火焰，实现低温下连续稳定燃烧，同时避免燃料和空气的强烈混合燃烧而出现的局部高温，有效降低了此区域内NOx的生成量，未燃尽的二级空气与主燃料进入最后一级燃烧区主燃区5继续燃烧，主燃区也为圆柱喇叭型扩口通道，其扩口角度δ为0°-40°，有助于进一步燃烧，主燃料与三级空气在主燃区1内燃烧后喷入炉膛，三级空气的量和喷孔设置可以避免燃料逃逸，实现完全燃烧，同时能够卷吸炉膛内的低温烟气进入主燃区1，降低局部燃烧高温，进一步减少NOx的生成。
本烧嘴还设置有空气分配调节器，可以根据需要调节一、二、三级空气的分配比例，实现±90°的调节范围，由隔板将三级空气与一、二级空气隔开，在低炉温条件下，为了实现稳定点火和火焰，通过调节空气分配调节器增加一、二级空气的分配比例，在高炉温条件下，也可调节空气分配调节器增加三级空气的比例来提高火焰长度。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种低氧化氮烧嘴，包括具有轴线、将其排出端伸进主燃区的烧嘴本体，其特征在于：所述烧嘴本体设置有可将燃料引入燃烧区的燃料喷嘴和可将空气引入主燃区的一级空气喷嘴、二级空气喷嘴、三级空气喷嘴，所述一级空气喷嘴与燃料喷嘴之间设置有一级火焰稳定控制区，所述一级火焰稳定控制区和二级空气喷嘴之间设置有二级火焰稳定控制区，所述二级火焰稳定控制区和三级空气喷嘴交汇于主燃区，所述一级火焰稳定控制区与一级空气喷嘴之间设置有相互连通的混合通道，所述混合通道与燃料喷嘴之间通过燃料旁路连通。
2.根据权利要求1所述的一种低氧化氮烧嘴，其特征在于：所述一级空气喷嘴的轴线与燃料喷嘴的轴线呈0°～30°夹角设置。
3.根据权利要求2所述的一种低氧化氮烧嘴，其特征在于：所述混合通道一一对应设置在一级空气喷嘴轴线的延长线上，呈沿延长线逐渐扩大的喇叭形，其喇叭扩张角为0°～40°。
4.根据权利要求1所述的一种低氧化氮烧嘴，其特征在于：所述混合通道与燃料旁路呈60°～90°夹角设置。
5.根据权利要求1所述的一种低氧化氮烧嘴，其特征在于：所述一级空气喷嘴至少为三个，均匀分布在与烧嘴同轴的外围圆周上。
6.根据权利要求1所述的一种低氧化氮烧嘴，其特征在于：所述二级空气喷嘴不少于三组，每组至少为一个，均匀分布在一级空气喷嘴同轴的外围圆周上。
7.根据权利要求1所述的一种低氧化氮烧嘴，其特征在于：所述三级空气喷嘴为三组，每组至少为一个，均匀分布在二级空气喷嘴同轴的外围圆周上。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种低氧化氮烧嘴，其特征在于：所述燃料喷嘴、一级空气喷嘴、二级空气喷嘴、三级空气喷嘴均为圆柱形。
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