CN105258122A - 扩散燃烧线型烧嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扩散燃烧线型烧嘴，包括烧嘴壳体、空气壳体、烧嘴本体以及点火电极，其中，烧嘴本体包括风箱、位于该风箱上方的煤气管道壳体以及位于煤气管道壳体两侧设置的空气扩散腔体，风箱与空气扩散腔体连通，空气扩散腔体上设有多个空气喷孔，煤气管道壳体上设有多个煤气喷孔；烧嘴壳体的一端与煤气管道壳体连通，烧嘴壳体的另一端与煤气管道连通，空气壳体的一端与空气管道连接，另一端与风箱连通以向烧嘴本体内鼓入助燃空气；点火电极安装于烧嘴壳体上且其点火端伸出烧嘴本体外。本扩散燃烧线型烧嘴可稳定火焰，同时使其温度场分布均匀。
Description
技术领域
本发明涉及烧嘴结构技术领域，尤其涉及一种扩散燃烧线型烧嘴。
背景技术
目前，公知的线型烧嘴是由点火系统、混合体、风箱、电极及配风板等组成，但由于常见的线型烧嘴一般属于预混燃烧，线型烧嘴喷孔多而孔径小，在运行中，当空气过剩系数高于0.7时，则会出现脱火、噪音大、火焰长度不均匀、温度场分布不均等不正常现象，增大喷孔孔径出现回火现象；当空气过剩系数低于0.7时，则会出现火焰发飘、刚性差等现象。
另外，在生产现场线型烧嘴中常出现多个线型烧嘴并排紧挨，导致烧嘴燃烧统一性、稳定性差，烧嘴还会出现爆鸣。在现场，一般是多个线性烧嘴并排燃烧，会出现排在中间位置的烧嘴环境中氧气不充分，导致烧嘴不能完全燃烧。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种扩散燃烧线型烧嘴，旨在稳定火焰，同时使其温度场分布均匀。
为实现上述目的，本发明提供一种扩散燃烧线型烧嘴，包括烧嘴壳体、空气壳体、烧嘴本体以及点火电极，其中，
所述烧嘴本体包括风箱、位于该风箱上方的煤气管道壳体以及位于煤气管道壳体两侧设置的空气扩散腔体，所述风箱与空气扩散腔体连通，所述空气扩散腔体上设有多个空气喷孔，所述煤气管道壳体上设有多个煤气喷孔；所述烧嘴壳体的一端与煤气管道壳体连通，烧嘴壳体的另一端与煤气管道连通，所述空气壳体的一端与空气管道连接，另一端与所述风箱连通以向烧嘴本体内鼓入助燃空气；所述点火电极安装于所述烧嘴壳体上且其点火端伸出烧嘴本体外；空气流经风箱和空气扩散腔体并由空气喷孔喷出后、与经所述煤气喷孔喷出煤气在烧嘴本体外混合，所述点火电极将空气和煤气的混合物点火。
优选地，所述风箱还通过管道与煤气管道连通，该管道上安装有单向逆止阀，该单向逆止阀的连接方向为风箱中的空气通过其流入煤气管道。
优选地，所述烧嘴壳体上还设有用于监测火焰燃烧情况的窥视镜。
优选地，所述烧嘴壳体上设有用于测量煤气流量的第一煤气取压嘴和第二煤气取压嘴，所述空气壳体上设有用于测量空气流量的第一空气取压嘴和第二空气取压嘴。
优选地，所述烧嘴本体由多个形状和尺寸相同的烧嘴单元拼接而成。
优选地，所述空气扩散腔体的顶端和煤气管道壳体的顶端形成有一凹槽结构，所述凹槽的底壁为煤气管道壳体上的煤气喷孔板，所述凹槽的两侧壁分别为两空气扩散腔体上的第一空气喷孔板，所述煤气喷孔板上开设有多个与煤气管道壳体的腔室煤气连通的喷孔，所述第一空气喷孔板上开设有多个与空气扩散腔体的腔室连通的空气喷孔。
优选地，所述凹槽的侧壁与其底壁形成的夹角为钝角。
优选地，所述空气扩散腔体上位于第一空气喷孔板远离煤气喷孔板一侧还设有第二空气喷孔板，所述第二空气喷孔板上开设有与空气扩散腔体的连通的空气喷孔，所述第二空气喷孔板上的空气喷孔的轴线与煤气喷孔板上煤气喷孔的轴线方向平行。
优选地，所述烧嘴壳体上还设有用于监测点火情况的火焰监测回路电极。
优选地，所述扩散燃烧线型烧嘴还包括安装于煤气管道上的电磁式阀门，以及与所述火焰监测回路电极、点火电极和电磁式阀门电连接的控制器。
本发明提出的扩散燃烧线型烧嘴，在保留线型烧嘴固有优点的同时，创造性的改变烧嘴的燃烧结构，使烧嘴由预混燃烧变为扩散燃烧，避免了当空气过剩系数增加到一定范围时出现脱火、火焰噪音大以及刚性差的现象，另外，增大了烧嘴调节比，确保了火焰高度一致性增大，具有火焰稳定性好、火焰温度分布均匀、噪音小以及工件加热均匀的优点，极大地避免了脱火等现象。
附图说明
图1为本发明扩散燃烧线型烧嘴一实施例的结构示意图；
图2为图1所示的扩散燃烧线型烧嘴的俯视结构示意图；
图3为图1所示的A-A方向的剖视结构示意图；
图4为本发明扩散燃烧线型烧嘴另一实施例的结构示意图。
图中，1-第一空气喷孔板，2-煤气喷孔板，3-煤气管道壳体，4-空气配风板，5-侧面端板，6-风箱，7-煤气管道，8-第一煤气取压嘴，9-第二煤气取压嘴，10-点火电极，11-窥视镜，12-管道，13-烧嘴壳体，14-单向逆止阀，15-火焰监测回路电极，16-空气管道，17-第一空气取压嘴，18-第二空气取压嘴，19-空气壳体，20-底面端板，21-端板，22-端面密封板，23-空气扩散腔体，24-第二空气喷孔板，101-煤气喷孔，201-第一空气喷孔，202-第二空气喷孔。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参照图1至图4，本优选实施例中，一种扩散燃烧线型烧嘴，包括烧嘴壳体13、空气壳体19、烧嘴本体以及点火电极10，其中，
烧嘴本体包括风箱6、位于该风箱6上方的煤气管道壳体3以及位于煤气管道壳体3两侧设置的空气扩散腔体23，风箱6与空气扩散腔体23连通，空气扩散腔体23上设有多个空气喷孔，煤气管道壳体3上设有多个煤气喷孔101；烧嘴壳体13的一端与煤气管道壳体3连通，烧嘴壳体13的另一端与煤气管道7连通，空气壳体19的一端与空气管道16连接，另一端与风箱6连通以向烧嘴本体内鼓入助燃空气；点火电极10安装于烧嘴壳体13上且其点火端伸出烧嘴本体外；空气流经风箱6和空气扩散腔体23并由空气喷孔喷出后、与经煤气喷孔101喷出煤气在烧嘴本体外混合，点火电极10将空气和煤气的混合物点火。
煤气通过煤气管进入烧嘴壳体13，并通过烧嘴壳体13进入煤气管道壳体3内，通过煤气管道壳体3形成稳定压力，最后通过煤气喷孔板2以稳定速度及流量喷出。空气经空气管道16进入空气壳体19和空气扩散腔体23中，通过空气喷孔以稳定速度及流量喷出。
进一步地，参照图1，风箱6还通过管道12与煤气管道7连通，该管道12上安装有单向逆止阀14，该单向逆止阀14的连接方向为风箱6中的空气通过其流入煤气管道7。
单向逆止阀14的主要作用是用来防止管道12中的介质倒流，其中旋启的主要结构是依重心旋转，单向逆止阀14的启闭是依靠介质流动力自行开启和关闭，单向逆止阀14属于自动阀产品，单向逆止阀14只允许介质向一个方向流动的管路中使用，防止介质回流的现象发生。单向逆止阀14的两端使用螺纹连接，一端通过管道12连接风箱6，一端通过管道12连接煤气管道7，当风箱6中助燃气（即空气）压力高于煤气管道7中煤气压力一定的值时，风箱6中部分助燃风会通过单向逆止阀14流向煤气管道7，使部分助燃风与煤气混合。当煤气管道7中煤气压力高于风箱6中助燃风的压力时，则不会有煤气经管道12流入助燃气中，这使煤气与助燃风之间能以特定的相对速度喷出，提高了火焰分布的均匀性。
进一步地，参照图1，烧嘴壳体13上还设有用于监测火焰燃烧情况的窥视镜11，从而方便用户观察火焰燃烧情况。
进一步地，参照图1，烧嘴壳体13上设有用于测量煤气流量的第一煤气取压嘴8和第二煤气取压嘴9，空气壳体19上设有用于测量空气流量的第一空气取压嘴17和第二空气取压嘴18。
在使用时，在第一煤气取压嘴8和第二煤气取压嘴9安装上相应的气压表，再配合烧嘴壳体13内安装的挡板即可测到煤气流量。同理，可通过第一空气取压嘴17和第二空气取压嘴18测得空气壳体19内空气流量。
进一步地，结合参照图1和图4，烧嘴本体由多个形状和尺寸相同的烧嘴单元拼接而成。具体地，本实施例中，煤气管道壳体3、煤气喷孔板2、空气孔板以及风箱6均由特定形状和特定结构的单元格组成，通过增加单元格可以改变烧嘴尺寸和形状。参照图4，通过不同方向的烧嘴单元拼接，可组成另一结构的烧嘴本体。
具体地，结合参照图1和图3，本实施例中，空气扩散腔体23的顶端和煤气管道壳体3的顶端形成有一凹槽结构，凹槽的底壁为煤气管道壳体3上的煤气喷孔板2，凹槽的两侧壁分别为两空气扩散腔体23上的第一空气喷孔板1，煤气喷孔板2上开设有多个与煤气管道壳体3的腔室连通的煤气喷孔101，第一空气喷孔板1上开设有多个与空气扩散腔体23的腔室连通的空气喷孔（即图2所示的第一空气喷孔201）。凹槽的侧壁与其底壁形成的夹角为钝角，这种结构有利于火焰集中。第一空气喷孔板1空气喷孔的轴线与煤气喷孔板2上煤气喷孔101的轴线之间夹角为锐角。
另外，空气扩散腔体23上位于第一空气喷孔板1远离煤气喷孔板2一侧还设有第二空气喷孔板24，第二空气喷孔板24上开设有与空气扩散腔体23的连通的空气喷孔（即图2所示的第二空气喷孔202）。第二空气喷孔板24上的空气喷孔的轴线与煤气喷孔板2上煤气喷孔101的轴线方向平行。第一空气喷孔板1喷出的空气为一次风，第二空气喷孔202喷出的空气为二次风，通过一次风和二次风配合从而增大了烧嘴调节比。
煤气喷孔板2采用数控加工成型，其平面中间位置开有多个平行设置的煤气喷孔101，喷出的煤气被第一空气喷孔板1上的空气喷孔喷出的高速射流打散混合，经第二空气喷孔板24上空气喷孔喷出的与煤气平行的助燃风通过扩散形式混合，使煤气周围的助燃风充分混合，并拉长了煤气的喷出距离。
进一步地，参照图1，烧嘴壳体13上还设有用于监测点火情况的火焰监测回路电极15。通过火焰监测回路电极15监控烧嘴是否点火成功。
本扩散燃烧线型烧嘴还包括安装于煤气管道7上的电磁式阀门，以及与火焰监测回路电极15、点火电极10和电磁式阀门电连接的控制器。通过设置控制器实现了烧嘴的自动点火，提高了自动化程度。
另外，煤气管道7和空气管道16上均设有手阀，通过调节手阀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。
本实施例中，烧嘴壳体13整体采用碳钢精密铸造成型，一端连接煤气管道7，另一端连接煤气管道壳体3。烧嘴壳体13的同一端面设有两个电极安装孔，窥视孔安装孔，点火电极10和火焰监测回路电极15通过烧嘴壳体13上的电极安装孔穿入，依次通过风箱6的侧面端板5固定在煤气喷孔101与空气喷孔喷出的气体混合的特定位置。需按严格的装配尺寸控制点火电极10和火焰监测回路电极15端部的位置，以保证打火效果。点火电极10与高压包电连接，高压包与控制器连接；煤气管道7上安装有电磁式阀门，电磁式阀门的控制端与控制器连接。
风箱6包括位于两侧的端板21和端面密封板22（图1所示的左、右两侧）、位于底面的底面端板20、位于底面端板20两侧的侧面端板5以及位于顶面的空气配风板4。空气配风板4均匀设置有多个风孔。端板21、底面端板20、侧面端板5、端面密封板22及空气配风板4焊接形成风箱6。风箱6的侧面端板5通过管道12、单向逆止阀14与煤气管道7螺纹连接。空气配风板4上开设的风孔将风箱6和空气扩散腔体23连通。空气壳体19的小口径端连接空气进气管，大口径端连接风箱6的底面端板20。煤气管道壳体3的下端面与空气配风板4螺纹连接，上端面与煤气喷孔板2密封焊接。煤气管道壳体3的右端面可以继续固定煤气管道壳体3或者与风箱6端面密封板22连接。煤气喷孔板2设有垂直向上喷孔，第一空气孔板设有斜朝煤气喷孔板2喷孔设置、并与煤气喷孔101呈现一定的角度。
本扩散燃烧线型烧嘴的使用过程如下：扩散型线型烧嘴通过支撑架固定在带钢及其他加热设备的下面及端面，烧嘴点火前先将空气管道16上的手阀调至合适位置，当控制器接到点火命令时，控制高压包放电使点火电极10打火，同时控制煤气管道7上的电磁式阀门打开，煤气通入烧嘴，经煤气喷孔101喷出，与一直通入烧嘴的助燃空气扩散燃烧（助燃空气经第一空气喷孔201和第二空气喷孔202喷出），火焰稳定后，通过火焰监测回路电极15返回监测电流。当烧嘴接收到熄火信号时，关闭煤气管道7上的电磁式阀门，火焰熄灭，助燃空气继续通入起到冷却保护烧嘴的作用。
本实施例提出的扩散燃烧线型烧嘴，在保留线型烧嘴固有优点的同时，创造性的改变烧嘴的燃烧结构，使烧嘴由预混燃烧变为扩散燃烧，避免了当空气过剩系数增加到一定范围时出现脱火、火焰噪音大以及刚性差的现象，另外，通过设置第一空气喷孔板1和第二空气喷孔板24，增大了烧嘴调节比，确保了火焰高度一致性增大，具有火焰稳定性好、火焰温度分布均匀、噪音小以及工件加热均匀的优点，极大地避免了脱火等现象。另外，烧嘴本体结构属于单元格组成，可以根据工程需要增加特定改变烧嘴尺寸、改变烧嘴形状，且结构相比于普通线型烧嘴要紧凑，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。本扩散燃烧线型烧嘴调节范围大，可广泛适用于带钢入口、出口活套及开卷机边部加热及干燥炉等冶金技术领域。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种扩散燃烧线型烧嘴，其特征在于，包括烧嘴壳体、空气壳体、烧嘴本体以及点火电极，其中，
所述烧嘴本体包括风箱、位于该风箱上方的煤气管道壳体以及位于煤气管道壳体两侧设置的空气扩散腔体，所述风箱与空气扩散腔体连通，所述空气扩散腔体上设有多个空气喷孔，所述煤气管道壳体上设有多个煤气喷孔；所述烧嘴壳体的一端与煤气管道壳体连通，烧嘴壳体的另一端与煤气管道连通，所述空气壳体的一端与空气管道连接，另一端与所述风箱连通以向烧嘴本体内鼓入助燃空气；所述点火电极安装于所述烧嘴壳体上且其点火端伸出烧嘴本体外；空气流经风箱和空气扩散腔体并由空气喷孔喷出后、与经所述煤气喷孔喷出煤气在烧嘴本体外混合，所述点火电极将空气和煤气的混合物点火。
2.如权利要求1所述的扩散燃烧线型烧嘴，其特征在于，所述风箱还通过管道与煤气管道连通，该管道上安装有单向逆止阀，该单向逆止阀的连接方向为风箱中的空气通过其流入煤气管道。
3.如权利要求1所述的扩散燃烧线型烧嘴，其特征在于，所述烧嘴壳体上还设有用于监测火焰燃烧情况的窥视镜。
4.如权利要求1所述的扩散燃烧线型烧嘴，其特征在于，所述烧嘴壳体上设有用于测量煤气流量的第一煤气取压嘴和第二煤气取压嘴，所述空气壳体上设有用于测量空气流量的第一空气取压嘴和第二空气取压嘴。
5.如权利要求1所述的扩散燃烧线型烧嘴，其特征在于，所述烧嘴本体由多个形状和尺寸相同的烧嘴单元拼接而成。
6.如权利要求1所述的扩散燃烧线型烧嘴，其特征在于，所述空气扩散腔体的顶端和煤气管道壳体的顶端形成有一凹槽结构，所述凹槽的底壁为煤气管道壳体上的煤气喷孔板，所述凹槽的两侧壁分别为两空气扩散腔体上的第一空气喷孔板，所述煤气喷孔板上开设有多个与煤气管道壳体的腔室煤气连通的喷孔，所述第一空气喷孔板上开设有多个与空气扩散腔体的腔室连通的空气喷孔。
7.如权利要求6所述的扩散燃烧线型烧嘴，其特征在于，所述凹槽的侧壁与其底壁形成的夹角为钝角。
8.如权利要求6所述的扩散燃烧线型烧嘴，其特征在于，所述空气扩散腔体上位于第一空气喷孔板远离煤气喷孔板一侧还设有第二空气喷孔板，所述第二空气喷孔板上开设有与空气扩散腔体的连通的空气喷孔，所述第二空气喷孔板上的空气喷孔的轴线与煤气喷孔板上煤气喷孔的轴线方向平行。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的扩散燃烧线型烧嘴，其特征在于，所述烧嘴壳体上还设有用于监测点火情况的火焰监测回路电极。
10.如权利要求9所述的扩散燃烧线型烧嘴，其特征在于，还包括安装于煤气管道上的电磁式阀门，以及与所述火焰监测回路电极、点火电极和电磁式阀门电连接的控制器。
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| PB01 | Publication | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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