CN105020703B - 一种燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型燃烧装置，包括热处理炉、位于热处理炉内的辐射管，还包括两级换热器和适用于富氧燃烧的烧嘴，所述辐射管两端伸出热处理炉的炉墙且分别连接于两级换热器和烧嘴，所述两级换热器与烧嘴间设有用于流通空气的辅助管道。本发明涉及一种工业加热装置，具体涉及一种应用在工业炉窑的新型燃烧装置。通过使用本发明所提供的新型燃烧装置，能让换热器中的空气与烟气进行充分的二次换热，提高换热效率，节约能源，降低生产成本，同时，让新型燃烧装置在应用富氧燃烧技术时，能延缓烧嘴的燃烧速率、降低火焰温度的、延长烧嘴的使用寿命。

Description

一种燃烧装置

技术领域

本发明涉及一种工业加热装置，具体涉及一种应用在工业炉窑的燃烧装置。

背景技术

目前，在金属热处理等对产品质量要求比较高的行业中，现有的燃烧装置主要采用辐射管烧嘴加热的方式，该方式得到了广泛的推广和应用。辐射管烧嘴加热的工作原理：空气从空气管内供入，经换热器加热后进入烧嘴处，在烧嘴端与供入的燃气混合经点火后发生燃烧，高温烟气（燃烧产物）在辐射管内流动，在烟气流动的过程中，高温烟气通过辐射管传递热量给外部的产品，达到加热产品的目的，然后高温烟气经过换热器对空气进行加热后从辐射管排烟口排出。

现有的燃烧装置所应用的换热器通常都安装在辐射管位于炉墙内部的位置，由于炉墙厚度的限制，换热器的换热面积有限，所以烟气离开换热器后仍具有较高温度，换热器的换热效率相对较低。现今能源价格逐渐上升，能源成本占的比重越来越大，改进设备回收烟气余热越显必要。如何在原有换热器的结构基础上进行改进，使大部分热量能传递给空气后再排走，已经提上了人们的研究日程。

现代的钢铁联合企业中，大多数都自建有配套的氧气厂，用氧气把空气改变成富氧助燃燃烧叫作富氧燃烧技术。燃烧过程中空气带进去的氮气是不参与燃烧的，但是在其排走时却带走大量的热量。通过提高氧气的含量，可进一步降低氮气的比例，减少其排烟时带走的热量,增加多原子燃烧产物（CO₂，H₂O）等的比重，能较大幅度地提高燃烧装置的效率，达到节约燃料的目的。现有的燃烧装置在应用富氧燃烧技术时，存在着以下问题：富氧燃烧会造成火焰急速燃烧，形成高温区域，影响炉温均匀性，并降低烧嘴和其他部件的寿命。能否延缓烧嘴的燃烧速率，降低火焰温度，成为燃烧装置在应用富氧燃烧技术时的一个重点和难点。

发明内容

本发明所要解决的问题是，针对上述技术的不足，设计出一种结构科学合理、换热效率高、节约能源成本、延缓烧嘴的燃烧速率、降低火焰温度、延长烧嘴使用寿命的燃烧装置。

本发明为解决其问题所采用的技术方案是：

一种燃烧装置，包括热处理炉、位于热处理炉内的辐射管，还包括两级换热器和适用于富氧燃烧的烧嘴，所述辐射管两端伸出热处理炉的炉墙且分别连接于两级换热器和烧嘴，所述两级换热器与烧嘴间设有用于流通空气的辅助管道。

在本发明中，所述两级换热器为L型两级换热器，所述L型两级换热器包括L型主管道，所述L型主管道的横向端部和竖向端部分别连接有进烟口Ⅰ和排烟口Ⅰ，所述L型主管道内设有空气管道Ⅰ，所述空气管道Ⅰ的竖向端部连接有空气入口Ⅰ，所述空气管道Ⅰ内设有横向内管，所述横向内管一端与空气管道Ⅰ的横向端部连通，另一端连接有烧嘴接口，所述L型两级换热器分别通过进烟口Ⅰ、烧嘴接口与辐射管、辅助管道相连。

在本发明中，所述空气管道Ⅰ的竖向管道内设有用于提高空气流速的实心管，所述空气管道Ⅰ的横向内管上设有翅片Ⅰ。

在本发明中，或所述两级换热器为I型两级换热器，包括主管道、位于主管道内部的空气管道Ⅱ、位于空气管道Ⅱ内部的内管，所述空气管道Ⅱ由独立且封闭的左空气管道和右空气管道组成，所述左空气管道和右空气管道通过内管连通，所述内管由左空气管道的左端向右空气管道右端延伸，所述主管道左端部和右端部分别连接有排烟口Ⅱ和进烟口Ⅱ，所述左空气管道右端连接有空气入口Ⅱ，所述右空气管道左端连接有热空气出口，所述I型两级换热器分别通过进烟口Ⅱ、热空气出口与辐射管、辅助管道相连。

在本发明中，所述右空气管道的右端上设有翅片Ⅱ。

在本发明中，所述烧嘴包括壳体、空气管道Ⅲ，所述空气管道Ⅲ通过螺栓连接于壳体，还包括位于壳体和空气管道Ⅲ内的燃气管道、点火电极、混合分配装置、燃烧室，所述混合分配装置通过支架固定于空气管道Ⅲ内，所述壳体上设有分别连通燃气管道、空气管道Ⅲ的燃气入口和空气入口Ⅲ，所述燃气管道延伸至混合分配装置，所述点火电极延伸至燃烧室内。

在本发明中，所述混合分配装置包括一级空气分配环、二级分配环，所述二级分配环上设有空气通道、燃气通道，所述二级分配环伸入燃烧室内，所述一级空气分配环紧贴于燃烧室的管口。

在本发明中，所述空气管道Ⅲ与燃烧室之间设有环缝。

在本发明中，所述壳体包括通过螺栓相互连接的燃气壳体和空气壳体。

本发明的有益效果是：本发明涉及一种工业加热装置，具体涉及一种应用在工业炉窑的燃烧装置。通过使用本发明所提供的燃烧装置，能让换热器中的空气与烟气进行充分的二次换热，提高换热效率，节约能源，降低生产成本，同时，让燃烧装置在应用富氧燃烧技术时，能延缓烧嘴的燃烧速率、降低火焰温度的、延长烧嘴的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是实施例一的安装结构示意图；

图2是实施例二的安装结构示意图；

图3是实施例一的L型两级换热器的原理示意图一；

图4是实施例一的L型两级换热器的原理示意图二；

图5是实施例二的I型两级换热器的原理示意图一；

图6是实施例二的I型两级换热器的原理示意图二；

图7是本发明的烧嘴的剖视图；

图8是图7中混合分配装置的立体结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图1至图2，如图所示，一种燃烧装置，包括热处理炉1、位于热处理炉1内的辐射管2，还包括两级换热器和适用于富氧燃烧的烧嘴3，所述辐射管2两端伸出热处理炉1的炉墙且分别连接于两级换热器和烧嘴3，所述两级换热器与烧嘴3间设有用于流通空气的辅助管道4。

参照图1，如图所示，作为优选的实施例一，所述两级换热器为L型两级换热器5，所述L型两级换热器5包括L型主管道51，所述L型主管道51的横向端部和竖向端部分别连接有进烟口Ⅰ52和排烟口Ⅰ53，所述L型主管道51内设有空气管道Ⅰ54，所述空气管道Ⅰ54的竖向端部连接有空气入口Ⅰ55，所述空气管道Ⅰ54内设有横向内管56，所述横向内管56一端与空气管道Ⅰ54的横向端部连通，另一端连接有烧嘴接口57，所述L型两级换热器5分别通过进烟口Ⅰ52、烧嘴接口57与辐射管2、辅助管道4相连。

参照图3，如图所示，实施例一的助燃空气流向为：首先由空气入口Ⅰ55流经空气管道Ⅰ54，在空气管道Ⅰ54内与在L型主管道51内流通的高温烟气进行热交换，助燃空气温度升高，然后流入横向内管56，让热交换更加充分，最后从烧嘴接口57进入辅助管道4内。

参照图4，如图所示，实施例一的烟气流向为：首先燃气由烧嘴3喷出进入辐射管2，在辐射管2内进行燃烧，接着燃烧产生的高温烟气流经空气管道Ⅰ54外表面上的翅片Ⅰ59从进烟口Ⅰ52进入L型两级换热器5，在L型主管道51内与位于空气管道Ⅰ54和横向内管56内的助燃空气进行热交换，最后从排烟口Ⅰ53排出。

为了提高助燃空气的流速，增大换热系数，所述空气管道Ⅰ54的竖向管道内设有用于减小助燃空气流通面积的实心管58，为了热交换更加充分，所述空气管道Ⅰ54的横向内管56上设有翅片Ⅰ59。

参照图2，如图所示，作为优选的实施例二，所述两级换热器为I型两级换热器6，包括主管道61、位于主管道61内部的空气管道Ⅱ、位于空气管道Ⅱ内部的内管62，所述空气管道Ⅱ由独立且封闭的左空气管道63和右空气管道64组成，所述左空气管道63和右空气管道64通过内管62连通，所述内管62由左空气管道63的左端向右空气管道64右端延伸，所述主管道61左端部和右端部分别连接有排烟口Ⅱ65和进烟口Ⅱ66，所述左空气管道63右端连接有空气入口Ⅱ67，所述右空气管道64左端连接有热空气出口68，所述I型两级换热器分别通过进烟口Ⅱ66、热空气出口68与辐射管2、辅助管道4相连。

为了热交换更加充分，，所述右空气管道64的右端上设有翅片Ⅱ69。

参照图5，如图所示，实施例二的助燃空气流向为：首先由空气入口Ⅱ67进入I型两级换热器6的左空气管道63，在左空气管道63内与在主管道61内流通的高温烟气进行热交换，助燃空气温度升高，接着由左空气管道63左端流入内管62，然后助燃空气流通至内管62右端，进入右空气管道64，进一步进行热交换，流通至右空气管道64左端经热空气出口68进入辅助管道4内。

参照图6，如图所示，实施例二的烟气流向为：首先燃气由烧嘴3喷出进入辐射管2，在辐射管2内进行燃烧，接着燃烧产生的高温烟气流经翅片Ⅱ69表面，再从进烟口Ⅱ66进入I型两级换热器6，在主管道61内与位于右空气管道64、内管62、左空气管道63内的助燃空气进行热交换，最后从排烟口Ⅱ65排出。

参照图7至图8，如图所示，进一步，所述烧嘴3包括壳体、空气管道Ⅲ31，所述空气管道Ⅲ31通过螺栓连接于壳体，还包括位于壳体和空气管道Ⅲ31内的燃气管道32、点火电极33、混合分配装置、燃烧室34，所述混合分配装置通过支架35固定于空气管道Ⅲ31内，所述壳体上设有分别连通燃气管道32、空气管道Ⅲ31的燃气入口36和空气入口Ⅲ37，所述燃气管道32延伸至混合分配装置，所述点火电极33延伸至燃烧室34内。

进一步，所述混合分配装置包括一级空气分配环38、二级分配环39，所述二级分配环39上设有空气通道391、燃气通道392，所述二级分配环39伸入燃烧室34内，所述一级空气分配环38紧贴于燃烧室34的管口。

进一步，所述空气管道Ⅲ31与燃烧室34之间设有环缝311。

进一步，所述壳体包括通过螺栓相互连接的燃气壳体312和空气壳体313。

参照图7，如图所示，本发明的烧嘴3的工作原理为：燃气由燃气入口36进入烧嘴，沿着燃气管道32到达混合分配装置，参与混合燃烧。助燃气体由空气入口Ⅲ37进入烧嘴，经过空气管道Ⅲ31到达混合分配装置，由一级空气分配环38、二级分配环39将其分配为一次风和二次风。一次风进入燃烧室34与燃气发生一次燃烧，二次风由环缝311喷入辐射管2。一次燃烧提供一个稳定的火焰温度，经过一次燃烧之后仍有大部分燃气剩余，剩余燃气混合着一次燃烧所产生的高温烟气喷出燃烧室34进入辐射管2，在辐射管2内混合，进行二次燃烧。二次燃烧近似于扩散燃烧。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种燃烧装置，包括热处理炉（1）、位于热处理炉（1）内的辐射管（2），其特征在于：还包括两级换热器和适用于富氧燃烧的烧嘴（3），所述辐射管（2）两端伸出热处理炉（1）的炉墙且分别连接于两级换热器和烧嘴（3），所述两级换热器与烧嘴（3）间设有用于流通空气的辅助管道（4）；

所述两级换热器为L型两级换热器（5），所述L型两级换热器（5）包括L型主管道（51），所述L型主管道（51）的横向端部和竖向端部分别连接有进烟口Ⅰ（52）和排烟口Ⅰ（53），所述L型主管道（51）内设有空气管道Ⅰ（54），所述空气管道Ⅰ（54）的竖向端部连接有空气入口Ⅰ（55），所述空气管道Ⅰ（54）内设有横向内管（56），所述横向内管（56）一端与空气管道Ⅰ（54）的横向端部连通，另一端连接有烧嘴接口（57），所述L型两级换热器（5）分别通过进烟口Ⅰ（52）、烧嘴接口（57）与辐射管（2）、辅助管道（4）相连；

或所述两级换热器为I型两级换热器（6），包括主管道（61）、位于主管道（61）内部的空气管道Ⅱ、位于空气管道Ⅱ内部的内管（62），所述空气管道Ⅱ由独立且封闭的左空气管道（63）和右空气管道（64）组成，所述左空气管道（63）和右空气管道（64）通过内管（62）连通，所述内管（62）由左空气管道（63）的左端向右空气管道（64）右端延伸，所述主管道（61）左端部和右端部分别连接有排烟口Ⅱ（65）和进烟口Ⅱ（66），所述左空气管道（63）右端连接有空气入口Ⅱ（67），所述右空气管道（64）左端连接有热空气出口（68），所述I型两级换热器（6）分别通过进烟口Ⅱ（66）、热空气出口（68）与辐射管（2）、辅助管道（4）相连。

2.根据权利要求1 所述的燃烧装置，其特征在于：所述空气管道Ⅰ（54）的竖向管道内设有用于提高空气流速的实心管（58），所述空气管道Ⅰ（54）的横向内管（56）上设有翅片Ⅰ（59）。

3.根据权利要求1 所述的燃烧装置，其特征在于：所述右空气管道（64）的右端上设有翅片Ⅱ（69）。

4.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于：所述烧嘴（3）包括壳体、空气管道Ⅲ（31），所述空气管道Ⅲ（31）通过螺栓连接于壳体，还包括位于壳体和空气管道Ⅲ（31）内的燃气管道（32）、点火电极（33）、混合分配装置、燃烧室（34），所述混合分配装置通过支架（35）固定于空气管道Ⅲ（31）内，所述壳体上设有分别连通燃气管道（32）、空气管道Ⅲ（31）的燃气入口（36）和空气入口Ⅲ（37），所述燃气管道（32）延伸至混合分配装置，所述点火电极（33）延伸至燃烧室（34）内。

5.根据权利要求4所述的燃烧装置，其特征在于：所述混合分配装置包括一级空气分配环（38）、二级分配环（39），所述二级分配环（39）上设有空气通道（391）、燃气通道（392），所述二级分配环（39）伸入燃烧室（34）内，所述一级空气分配环（38）紧贴于燃烧室（34）的管口。

6.根据权利要求5所述的燃烧装置，其特征在于：所述空气管道Ⅲ（31）与燃烧室（34）之间设有环缝（311）。

7.根据权利要求4所述的燃烧装置，其特征在于：所述壳体包括通过螺栓相互连接的燃气壳体（312）和空气壳体（313）。