CN106196073A - 高效螺旋翅片自身预热式烧嘴 - Google Patents
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Abstract
一种高效螺旋翅片自身预热式烧嘴,包括燃气管、空气壳体、设置在空气壳体外侧的空气口、排气口,还包括螺旋翅片空气导管、螺旋翅片换热器管,空气壳体内设置有空气腔体并与空气口连通,螺旋翅片空气导管的前端固定设置在空气壳体内并与空气腔体连通,螺旋翅片换热器管套接在螺旋翅片空气导管的表面且前端设置在空气壳体内并与空气腔体连通,螺旋翅片换热器管表面套接有烟气导管,烟气导管与排气口连通,燃气管一端设置在螺旋翅片空气导管内并连接有一次燃烧室,一次燃烧室的另一端固定设置在螺旋翅片换热器管的后端上。本发明可有效地提高预热空气温度,提高燃料的燃烧效率,减少NOx排放,节约能源、减少成本。
Description
技术领域
本发明涉及自身预热式烧嘴领域,尤指一种高效螺旋翅片自身预热式烧嘴。
背景技术
现有的工业炉窑的燃烧器或烧嘴大部分没有预热系统,或空气预热温度不高,当助燃空气进入燃烧室时,助燃空气温度很低,燃烧过程中需要吸收大量的热,从而使得燃气的燃烧不充分不完全,影响系统的能量转换以及工业炉窑的整体热效率,并且烧嘴的火焰温度场也不均匀,严重影响到烧嘴的寿命,而且烟气出口速度不高,排出的烟气温度高,热损失大,烟气中NOx和未完全燃烧的C0排放量也增大,严重污染环境并且影响系统工作以及操作人员的人身安全。
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,提高烧嘴的热效率越显必要。如何在原有常规燃烧器的结构基础上进行改进,使大部分烟气热量能传递给助燃空气后再排走,已经提上了人们的研究日程。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供一种有效地提高预热空气温度,提高燃料的燃烧效率,减少NOx排放,节约能源、减少成本的高效螺旋翅片自身预热式烧嘴。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种高效螺旋翅片自身预热式烧嘴,包括燃气管、空气壳体、设置在空气壳体外侧的空气口、排气口,还包括螺旋翅片空气导管、螺旋翅片换热器管,空气壳体内设置有空气腔体,所述空气腔体与空气口连通,螺旋翅片空气导管的前端固定设置在空气壳体内并与空气腔体连通,所述螺旋翅片换热器管套接在螺旋翅片空气导管的表面,螺旋翅片换热器管的前端设置在空气壳体内并与空气腔体连通,所述螺旋翅片换热器管表面套接有烟气导管,烟气导管与排气口连通,所述燃气管一端设置在螺旋翅片空气导管内并连接有一次燃烧室,所述一次燃烧室的另一端固定设置在螺旋翅片换热器管的后端上,一次燃烧室与螺旋翅片空气导管间形成一次环缝间隙。
本发明的有益效果在于:本发明通过设置表面带有螺旋翅片的螺旋翅片空气导管、螺旋翅片换热器管,且燃气管设置在螺旋翅片空气导管内,螺旋翅片结构使得助燃空气与排放烟气在烧嘴内部的换热面积急剧增加,助燃空气预热温度可以达到600-800℃,比普通的无空气预热的烧嘴节能30~40%,燃烧热效率达80%以上,因此该螺旋翅片结构能最大化地提高预热空气温度,提高燃料的燃烧效率,节约能源、减少成本;采用空气分级燃烧技术,即一部分助燃空气从空气腔体进入螺旋翅片空气导管并从一次环缝间隙进入一次燃烧室与燃气混合燃烧,部分助燃空气从一次燃烧室与螺旋翅片换热器管之间形成二次环缝间隙处喷出,与一次燃烧室内燃烧喷出的烟气混合再进行二次燃烧,成高速火焰,高速火焰能卷吸周围的烟气参与燃烧,能有效的降低火焰燃烧温度,从而减少NOx的产生。
附图说明
图1 是本发明的结构示意图;
图2 是本发明具体实施方式示意图;
图3 是另一实施例示意图。
附图标号说明:1-燃气管;11-燃气壳体;2-空气壳体;21-空气口;22-排气口;23-空气腔体;3-螺旋翅片空气导管;4-螺旋翅片换热器管;5-烟气导管;6-一次燃烧室;61-缩口结构;7-辐射管;8-炉膛。
具体实施方式
请参阅图1-3所示,本发明关于一种高效螺旋翅片自身预热式烧嘴,包括燃气管1、空气壳体2、设置在空气壳体2外侧的空气口21、排气口22,还包括螺旋翅片空气导管3、螺旋翅片换热器管4,空气壳体2内设置有空气腔体23,所述空气腔体23与空气口21连通,螺旋翅片空气导管3的前端固定设置在空气壳体2内并与空气腔体23连通,所述螺旋翅片换热器管4套接在螺旋翅片空气导管3的表面,螺旋翅片换热器管4的前端设置在空气壳体2内并与空气腔体23连通,所述螺旋翅片换热器管4表面套接有烟气导管5,烟气导管5与排气口22连通,所述燃气管1一端设置在螺旋翅片空气导管4内并连接有一次燃烧室6,所述一次燃烧室6的另一端固定设置在螺旋翅片换热器管4的后端上,一次燃烧室6与螺旋翅片空气导管3间形成一次环缝间隙,燃气管1的另一端延伸至空气壳体2外并通过燃气壳体11固定在空气壳体2的外侧。
相较于现有的技术,本发明通过设置表面带有螺旋翅片的螺旋翅片空气导管3、螺旋翅片换热器管4,且燃气管1设置在螺旋翅片空气导管3内,螺旋翅片结构使得助燃空气与排放烟气在烧嘴内部的换热面积急剧增加,助燃空气预热温度可以达到600-800℃,比普通的无空气预热的烧嘴节能30-40%,燃烧热效率达80%以上,因此该螺旋翅片结构能最大化地提高预热空气温度,提高燃料的燃烧效率,节约能源、减少成本;采用空气分级燃烧技术,即一部分助燃空气从空气腔体2进入螺旋翅片空气导管3并从一次环缝间隙进入一次燃烧室6与燃气混合燃烧,部分助燃空气从一次燃烧室6与螺旋翅片换热器管4之间形成二次环缝间隙处喷出,与一次燃烧室内燃烧喷出的烟气混合再进行二次燃烧,成高速火焰,高速火焰能卷吸周围的烟气参与燃烧,能有效的降低火焰燃烧温度,从而减少NOx的产生。
具体地,所述一次燃烧室6为陶瓷燃烧室,所述陶瓷燃烧室与螺旋翅片换热器管4连接的一端为缩口结构61,所述螺旋翅片换热器管4后端的表面设置有连接孔,所述一次燃烧室6的缩口结构61固定连接在连接孔上,所述一次燃烧室6缩口结构61与连接孔之间形成二次环缝间隙。
采用上述方案,一次燃烧室6与螺旋翅片换热器管4连接的一端为缩口结构61,可提高一次燃烧室6内燃烧后的烟气的喷射速度,再二次燃烧形成高速火焰,卷吸炉膛8周围的烟气参与燃烧,能有效的降低火焰燃烧温度,从而减少NOx的产生。
具体地,还包括辐射管7,所述辐射管7固定连接在螺旋翅片空气导管3、螺旋翅片换热器管4、烟气导管5的后端。
采用上述方案,烟气进入辐射管7进行辐射传热后,由烟气导管5导入到螺旋翅片换热器4,烟气与经过螺旋翅片空气导管3的助燃空气进行热交换之后变为冷烟气,最后从排气口22排出。
具体地,所述螺旋翅片空气导管和3螺旋翅片换热器管4的材质为金属合金或碳化硅。
采用上述方案,当螺旋翅片空气导管3和螺旋翅片换热器管4采用金属合金材质时,使用温度在1000℃以下;当采用碳化硅材质是,使用温度在1000℃以上。
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
明火直接加热实施例(如图2所示)
1)助燃空气由空气口21进入空气壳体2内部的空气腔体23,然后助燃空气一部分进入螺旋翅片空气导管3,用以冷却保护燃气管1,防止燃气管1热损,一部分进入螺旋翅片换热器4内,与经过螺旋翅片换热器4外的烟气进行热交换之后变为高温助燃空气,高温助燃空气一部分经由一次环缝间隙进入一次燃烧室6,另一部分进入二次环缝间隙;
2)燃气由燃气管1进入到达一次燃烧室6;
3)预热后的助燃空气由一次环缝间隙进入一次燃烧室6与经由燃气管1进入一次燃烧室6内的燃气在一次燃烧室6内形成一次燃烧;
4)一次燃烧产生的烟气由一次燃烧室6缩口结构61处喷出,与二次环缝间隙进入的二次风在炉膛8内形成二次燃烧,空气分级燃烧技术,能有效的降低火焰燃烧温度,从而减少NOx的产生;
5)二次燃烧后在炉膛8内形成高速火焰,高速火焰能卷吸周围的烟气参与燃烧,降低火焰温度,减少NOx的形成;
6)炉膛8内烟气由烟气导管5导入到螺旋翅片换热器4,烟气与经过螺旋翅片空气导管3的助燃空气进行热交换之后变为冷烟气,最后从排气口22排出。
辐射管间接加热实施例(如图3所示)
1)助燃空气由空气口21进入空气壳体2内部的空气腔体23,然后助燃空气一部分进入螺旋翅片空气导管3,用以冷却保护燃气管1,防止燃气管1热损,一部分进入螺旋翅片换热器4内,与经过螺旋翅片换热器4外的烟气进行热交换之后变为高温助燃空气,高温助燃空气一部分经由一次环缝间隙进入一次燃烧室6,另一部分进入二次环缝间隙;
2)燃气由燃气管1进入到达一次燃烧室6;
3)预热后的助燃空气由一次环缝间隙进入一次燃烧室6与经由燃气管1进入一次燃烧室6内的燃气在一次燃烧室6内形成一次燃烧;
4)一次燃烧产生的烟气由一次燃烧室6缩口结构61处喷出,与二次环缝间隙进入的二次风在辐射管7内形成二次燃烧,并且适配于不同类型的辐射管7如I型,P型,双P型等辐射管的使用,空气分级燃烧技术能有效的降低火焰燃烧温度,从而减少NOx的产生;
5)二次燃烧后在辐射管内形成高速火焰,高速火焰能卷吸周围的烟气参与燃烧,降低火焰温度,减少NOx的形成;
6)辐射管7内烟气由烟气导管5导入到螺旋翅片换热器4,烟气与经过螺旋翅片空气导管3的助燃空气进行热交换之后变为冷烟气,最后从排气口22排出。
以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种高效螺旋翅片自身预热式烧嘴,包括燃气管、空气壳体、设置在空气壳体外侧的空气口、排气口,其特征在于,还包括螺旋翅片空气导管、螺旋翅片换热器管,空气壳体内设置有空气腔体,所述空气腔体与空气口连通,螺旋翅片空气导管的前端固定设置在空气壳体内并与空气腔体连通,所述螺旋翅片换热器管套接在螺旋翅片空气导管的表面,螺旋翅片换热器管的前端设置在空气壳体内并与空气腔体连通,所述螺旋翅片换热器管表面套接有烟气导管,烟气导管与排气口连通,所述燃气管一端设置在螺旋翅片空气导管内并连接有一次燃烧室,所述一次燃烧室的另一端固定设置在螺旋翅片换热器管的后端上,一次燃烧室与螺旋翅片空气导管间形成一次环缝间隙。
2.根据权利要求1所述的高效螺旋翅片自身预热式烧嘴,其特征在于,所述燃气管的另一端延伸至空气壳体外并通过燃气壳体固定在空气壳体的外侧。
3.根据权利要求1所述的高效螺旋翅片自身预热式烧嘴,其特征在于,所述一次燃烧室为陶瓷燃烧室,所示陶瓷燃烧室与螺旋翅片换热器管连接的一端为缩口结构,所述螺旋翅片换热器管后端的表面设置有连接孔,所述一次燃烧室的缩口结构固定连接在连接孔上,所述一次燃烧室缩口结构与连接孔之间形成二次环缝间隙。
4.根据权利要求1所述的高效螺旋翅片自身预热式烧嘴,其特征在于,还包括辐射管,所述辐射管固定连接在螺旋翅片空气导管、螺旋翅片换热器管、烟气导管的后端。
5.根据权利要求1所述的高效螺旋翅片自身预热式烧嘴,其特征在于,所述螺旋翅片空气导管和螺旋翅片换热器管的材质为金属合金或碳化硅。
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