CN108980831A - 一种超低NOx的蓄热式烧嘴 - Google Patents

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Abstract

一种超低NOx的蓄热式烧嘴，包括依次串联连接的进气系统、第一燃烧系统、炉膛、第二燃烧系统、出气系统，所述进气系统与第一燃烧系统之间设有法兰一连接，所述第一燃烧系统与炉膛之间设有法兰二连接，所述第一燃烧系统包括烧嘴壳体、安装在烧嘴壳体内的绝热层、安装在烧嘴壳体靠近炉膛一侧的混合头、从远离炉膛的一侧插入烧嘴壳体中安装的燃气导管和点火烧嘴，所述烧嘴壳体内设有用于连通进气系统和混合头的集气室，所述混合头包括烧嘴砖，所述烧嘴砖上设有燃烧室、一级空气通孔、二级空气通孔、燃气喷口、点火喷口，所述燃烧室与炉膛连通，所述一级空气通孔、二级空气通孔、燃气喷口、点火喷口均贯穿整个烧嘴砖。

Description

一种超低NOx的蓄热式烧嘴
技术领域
本发明属于蓄热式烧嘴领域，具体涉及一种超低NOx的蓄热式烧嘴。
背景技术
蓄热式燃烧技术是在上世纪早期节能意识条件下出现的一种回收烟气余热的技术，后发展成为高温空气燃烧技术之一。蓄热式技术是较为成熟的一种余热回收利用方式，其工作原理的要点就是作为热量载体的蓄热体周期性地被高温气体加热和向低温气体放热以实现热量的传递。将蓄热式燃烧技术应用于烧嘴研究上则出现了蓄热式烧嘴，也就是现在的常规蓄热式烧嘴，多用于热处理炉等加热场合。
常规蓄热式烧嘴实现了能够利用烟气余热来预热助燃空气，但在现今节能与环保的国际化大形势下，此类常规蓄热式烧嘴存在的结构和技术问题同样严重：蓄热箱结构设计粗糙，体积巨大；蓄热体材料寿命短，常规结构更换麻烦，成本大；换热效率较低，无法控制排烟温度和空气预热温度；被预热后的高温空气与燃气进行燃烧后火焰中心温度升高，NOx的污染物生成量急剧增大等。
针对现今常规蓄热式烧嘴存在的问题，如何能更高效地利用烟气余热，降低NOx等污染物的产生，同时提高设备使用寿命和提高设备运行安全性是现今亟待解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种超低NOx的蓄热式烧嘴。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种超低NOx的蓄热式烧嘴，包括依次串联连接的进气系统、第一燃烧系统、炉膛、第二燃烧系统、出气系统，所述进气系统与第一燃烧系统之间设有法兰一连接，所述第一燃烧系统与炉膛之间设有法兰二连接，所述第一燃烧系统包括烧嘴壳体、安装在烧嘴壳体内的绝热层、安装在烧嘴壳体靠近炉膛一侧的混合头、从远离炉膛的一侧插入烧嘴壳体中安装的燃气导管和点火烧嘴，所述烧嘴壳体内设有用于连通进气系统和混合头的集气室，所述混合头包括烧嘴砖，所述烧嘴砖上设有燃烧室、一级空气通孔、二级空气通孔、燃气喷口、点火喷口，所述燃烧室与炉膛连通，所述一级空气通孔、二级空气通孔、燃气喷口、点火喷口均贯穿整个烧嘴砖。
在本发明中，所述燃气导管包括主燃气管和辅燃气管，所述主燃气管与辅燃气管并联连接，所述辅燃气管一端套接在主燃气管的外壁，所述主燃气管伸入至燃烧室内靠近炉膛的一侧，所述辅燃气管伸入至燃烧室内远离炉膛的一侧，所述点火烧嘴穿过点火喷口伸入至燃烧室内远离炉膛的一侧。
在本发明中，所述进气系统包括进气导管、蓄热箱，所述进气导管与蓄热箱之间设有连接头紧密连接，所述进气导管上设有用于与蓄热箱连接的主导管，所述主导管上设有空气导管和烟气导管，所述空气导管和烟气导管并联连接。
在本发明中，所述蓄热箱包括蓄热箱壳体、安装于蓄热箱壳体内壁的保温层、设置在保温层内的蓄热室，所述蓄热室连通进气导管和第一燃烧系统。
在本发明中，所述空气导管、烟气导管、主燃气管和辅燃气管上均设有开关阀。
在本发明中，所述进气系统与出气系统的结构相同，所述第一燃烧系统与第二燃烧系统的结构相同，所述第一燃烧系统和第二燃烧系统分别设置在炉膛的两侧。
在本发明中，所述一级空气通孔和二级空气通孔均设有多个，所述一级空气通孔的孔径小于二级空气通孔的孔径。
在本发明中，所述进气系统和出气系统、第一燃烧系统和第二燃烧系统为成对安装结构。
本发明的有益效果是：本发明的一种超低NOx的蓄热式烧嘴，可以通过打开不同的开关阀，控制相对应的空气和燃气进入量，以及控制烧嘴发生燃烧的区域，从而实现符合不同工作环境的多种加热模式，使燃气的燃烧更充分，达到节能减排的效果；在本发明中，打开辅燃气管和空气导管上的开关阀，使燃气与空气在燃烧室中点火燃烧，然后将燃烧后的热量以及燃烧产物喷入炉膛中进行加热，形成保温加热模式；打开主燃气管和空气导管上的开关阀，使燃气与空气弥散在炉膛空间中进行无焰燃烧，形成高温加热模式；打开辅燃气管、主燃气管和空气导管的开关阀，使保温加热模式和高温加热模式均打开，形成快速加热模式，通过三种不同加热模式使燃气的燃烧更充分、热效率更高、NOx的生成量减少。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明：
图1为实施例一的整体安装结构示意图；
图2为实施例一的工作原理示意图；
图3为实施例一进气系统与第一燃烧系统的连接结构示意图；
图4为实施例一混合头的结构示意图;
图5为实施例二的整体安装结构示意图；
图6为实施例二内置式蓄热箱的安装结构示意图，
图7为图6中A部分的局部放大图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一：
本实施例公开了一种超低NOx的蓄热式烧嘴，包括依次串联连接的进气系统1、第一燃烧系统2、炉膛3、第二燃烧系统4、排气系统5，所述进气系统1与第一燃烧系统2之间设有法兰一6连接，所述第一燃烧系统2与炉膛3之间设有法兰二7连接，本发明通过成对布置的方式，使烧嘴可以进周期性轮换燃烧排气工作，所述第一燃烧系统2包括烧嘴壳体21、安装在烧嘴壳体21内的绝热层22、安装在烧嘴壳体21靠近炉膛3一侧的混合头23、从远离炉膛3的一侧插入烧嘴壳体21中安装的燃气导管24和点火烧嘴25，所述烧嘴壳体21内设有用于连通进气系统1和混合头23的集气室26，所述混合头23包括烧嘴砖27，所述烧嘴砖27上设有燃烧室271、一级空气通孔272、二级空气通孔273、燃气喷口274、点火喷口275，所述燃烧室271与炉膛3连通，所述一级空气通孔272、二级空气通孔273、燃气喷口274、点火喷口275均贯穿整个烧嘴砖27，通过合理的结构布置，使混合头23与各部件之间的连接更为紧凑，燃气燃烧更充分，从而降低NOx的生成量，达到节能减排的效果。
作为优选的实施方式，所述燃气导管24包括主燃气管241和辅燃气管242，所述主燃气管241与辅燃气管242并联连接，所述辅燃气管242一端套接在主燃气管241的外壁，所述主燃气管241伸入至燃烧室271内靠近炉膛3的一侧，所述辅燃气管242伸入至燃烧室271内远离炉膛3的一侧，所述点火烧嘴25穿过点火喷口275伸入至燃烧室271内远离炉膛3的一侧。所述进气系统1包括进气导管11、蓄热箱12，所述进气导管11与蓄热箱12之间设有连接头13紧密连接，所述进气导管11上设有用于与蓄热箱12连接的主导管111，所述主导管111上设有空气导管112和烟气导管113，所述空气导管112和烟气导管113并联连接，通过空气进气系统1和燃气导管24的进气量，以及其连通的燃烧区域，使本发明形成三种适应于不同场合下的加热模式，从而使加热模式与工作的场合更匹配，最终达到节能减排的效果。
作为优选的实施方式，所述蓄热箱12包括蓄热箱壳体121、安装于蓄热箱壳体121内壁的保温层122、设置在保温层122内的蓄热室123，所述蓄热室123连通进气导管11和第一燃烧系统2。所述空气导管112、烟气导管113、主燃气管241和辅燃气管242上均设有开关阀8。
作为优选的实施方式，所述进气系统1与排气系统5的结构相同，所述第一燃烧系统2与第二燃烧系统4的结构相同，所述第一燃烧系统2和第二燃烧系统4分别设置在炉膛3的两侧。所述一级空气通孔272和二级空气通孔273均设有多个，所述一级空气通孔272的孔径小于二级空气通孔273的孔径。所述进气系统1和排气系统5、第一燃烧系统2和第二燃烧系统4为成对安装结构。
实施例二：
如图5所示，实施例二的内容与实施例一大致相同，不同的结构在于：所述蓄热箱12采用内置式结构，所述蓄热箱12的外侧设有箱盖124，在集气室26上连通有副空气导管261，用于保温加热模式中通入空气进行加热，在辅燃气管242的外侧套接有风盘9，所述风盘9上设有一次风通道91和二次风通道92，二次风通道92与集气室26之间设有通风间隙93。
本发明的工作原理：
保温加热模式下：通过控制打开辅燃气管242和空气导管112上的开关阀8，燃气通过辅燃气管242进入燃烧室271中，空气通过一级空气通孔272和二级空气通孔273分别进入燃烧室271和炉膛3中，燃气与部分空气在燃烧室271中点火燃烧，然后将燃烧后的热量以及燃烧产物喷入炉膛3中进行加热，然后切换另一侧进行上述工作模式形成一个加热周期。
高温加热模式下：通过控制打开主燃气管241、空气导管112和烟气导管113上的开关阀8，燃气通过主燃气管241进入炉膛3中，空气通过一级空气通孔272和二级空气通孔273分别进入燃烧室271和炉膛3中，燃气与空气弥散在炉膛3空间中进行无焰燃烧，燃烧过程中产生的烟气一部分通过另一侧的燃烧室271和一级空气通孔272进入蓄热室123，最后通过烟气导管113排出，然后切换另一侧进行上述工作模式形成一个加热周期。高温情况下的热力型NOx是主要NOx排放来源，采用本发明专利中的结构配合此高温加热模式，可使炉膛内进行无焰燃烧，不产生明显火焰，无局部高温，炉温均匀，大幅降低热力型NOx的生成，实现超低NOx排放的目标。
快速加热模式下：保温加热模式和高温加热模式同时工作，并且保温加热模式中的点火烧嘴25持续保持点火状态。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种超低NOx的蓄热式烧嘴，其特征在于：包括依次串联连接的进气系统（1）、第一燃烧系统（2）、炉膛（3）、第二燃烧系统（4）、排气系统（5），所述进气系统（1）与第一燃烧系统（2）之间设有法兰一（6）连接，所述第一燃烧系统（2）与炉膛（3）之间设有法兰二（7）连接，所述第一燃烧系统（2）包括烧嘴壳体（21）、安装在烧嘴壳体（21）内的绝热层（22）、安装在烧嘴壳体（21）靠近炉膛（3）一侧的混合头（23）、从远离炉膛（3）的一侧插入烧嘴壳体（21）中安装的燃气导管（24）和点火烧嘴（25），所述烧嘴壳体（21）内设有用于连通进气系统（1）和混合头（23）的集气室（26），所述混合头（23）包括烧嘴砖（27），所述烧嘴砖（27）上设有燃烧室（271）、一级空气通孔（272）、二级空气通孔（273）、燃气喷口（274）、点火喷口（275），所述燃烧室（271）与炉膛（3）连通，所述一级空气通孔（272）、二级空气通孔（273）、燃气喷口（274）、点火喷口（275）均贯穿整个烧嘴砖（27）。
2.根据权利要求1所述的一种超低NOx的蓄热式烧嘴，其特征在于：所述燃气导管（24）包括主燃气管（241）和辅燃气管（242），所述主燃气管（241）与辅燃气管（242）并联连接，所述辅燃气管（242）一端套接在主燃气管（241）的外壁，所述主燃气管（241）伸入至燃烧室（271）内靠近炉膛（3）的一侧，所述辅燃气管（242）伸入至燃烧室（271）内远离炉膛（3）的一侧，所述点火烧嘴（25）穿过点火喷口（275）伸入至燃烧室（271）内远离炉膛（3）的一侧。
3.根据权利要求1所述的一种超低NOx的蓄热式烧嘴，其特征在于：所述进气系统（1）包括进气导管（11）、蓄热箱（12），所述进气导管（11）与蓄热箱（12）之间设有连接头（13）紧密连接，所述进气导管（11）上设有用于与蓄热箱（12）连接的主导管（111），所述主导管（111）上设有空气导管（112）和烟气导管（113），所述空气导管（112）和烟气导管（113）并联连接。
4.根据权利要求3所述的一种超低NOx的蓄热式烧嘴，其特征在于：所述蓄热箱（12）包括蓄热箱壳体（121）、安装于蓄热箱壳体（121）内壁的保温层（122）、设置在保温层（122）内的蓄热室（123），所述蓄热室（123）连通进气导管（11）和第一燃烧系统（2）。
5.根据权利要求3所述的一种超低NOx的蓄热式烧嘴，其特征在于：所述空气导管（112）、烟气导管（113）、主燃气管（241）和辅燃气管（242）上均设有开关阀（8）。
6.根据权利要求1所述的一种超低NOx的蓄热式烧嘴，其特征在于：所述进气系统（1）与排气系统（5）的结构相同，所述第一燃烧系统（2）与第二燃烧系统（4）的结构相同，所述第一燃烧系统（2）和第二燃烧系统（4）分别设置在炉膛（3）的两侧。
7.根据权利要求1所述的一种超低NOx的蓄热式烧嘴，其特征在于：所述一级空气通孔（272）和二级空气通孔（273）均设有多个，所述一级空气通孔（272）的孔径小于二级空气通孔（273）的孔径。
8.根据权利要求1或7任一所述的一种超低NOx的蓄热式烧嘴，其特征在于：所述进气系统（1）和排气系统（5）、第一燃烧系统（2）和第二燃烧系统（4）为成对安装结构。
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