CN110030554A - 一种富氧平焰烧嘴及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种富氧平焰烧嘴及使用方法，属于燃烧器领域，包括烧嘴本体，烧嘴本体包括用于煤气介入的煤气通道、用于空气介入的空气通道、用于氧气或空气介入的氧气通道以及烧嘴砖，烧嘴砖内部设置有燃烧通道，煤气通道、空气通道以及氧气通道均连通至该燃烧通道，氧气通道设置有若干组，沿烧嘴轴线的周向均匀布置在烧嘴砖内，煤气通道设置在烧嘴的轴线上，空气通道设置在煤气通道的外环，该烧嘴可在空气助燃、富氧空气助燃、氧气助燃三种模式下工作，本发明充分发挥富氧燃烧在平焰烧嘴上的应用潜力，有效实现节能减排。
Description
技术领域
本发明属于燃烧器领域，涉及一种富氧平焰烧嘴及使用方法。
背景技术
富氧燃烧是以高于空气氧气含量(20.947％)的含氧气体进行燃烧，是一项有效的节能燃烧技术，在钢铁行业广泛应用，冶金加热炉是轧钢生产的重要工序之一，同时也是主要能耗之一，富氧燃烧在节能减排方面效果显著，在冶金加热炉上具有非常广阔的应用前景，冶金加热炉上常用直焰烧嘴、蓄热烧嘴、平焰烧嘴等。目前已有的富氧平焰烧嘴专利是将氧气兑入空气中，并通过煤气和富氧空气的双旋流实现平焰燃烧，考虑到富氧燃烧会带来火焰温度的急剧增加，同时富氧浓度受到空气管道对于富氧空气中氧气浓度的安全范围限制，因此本发明提供一种新的平焰烧嘴结构。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够实现空气助燃、富氧助燃和纯氧助燃三种方式的富氧平焰烧嘴及使用方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种富氧平焰烧嘴，包括烧嘴本体，烧嘴本体包括用于煤气介入的煤气通道、用于空气介入的空气通道、用于氧气或空气介入的氧气通道以及烧嘴砖，烧嘴砖内部设置有燃烧通道，煤气通道、空气通道以及氧气通道均连通至该燃烧通道，氧气通道设置有若干组，沿烧嘴轴线的周向均匀布置在烧嘴砖内，煤气通道设置在烧嘴的轴线上，空气通道设置在煤气通道的外环。
可选的，氧气通道设置为2组或多组，沿烧嘴轴线的周向均匀布置在烧嘴砖上，氧气通道与燃烧通道呈一定切向角度布置，切向角为5°～60°。
可选的，每个氧气通道朝向燃烧通道的一端设置有对应的氧气通道出口，氧气通道出口设置在燃烧通道的壁面上。
可选的，煤气通道的末端在燃烧通道的入口处设置有煤气喷口，煤气喷口沿烧嘴轴线旋流设置，旋流角度为30°～60°，该煤气喷口与氧气通道出口的轴向距离为10～200mm。
可选的，空气通道的末端设置有空气旋流器，空气旋流器设置在煤气喷口的外环，空气旋流器的出口设置在燃烧通道的入口处。
可选的，氧气通道的外环同轴设置有与氧气通道数量相匹配的冷空气套管，冷空气套管与氧气通道同轴设置，冷空气套管的出口处设置有冷空气喷口，该冷空气喷口设置在燃烧通道的壁面上。
一种富氧平焰烧嘴的使用方法，应用于富氧平焰烧嘴，该烧嘴在空气助燃、富氧空气助燃、氧气助燃三种模式下工作；
空气助燃模式下，空气分别通过空气通道和氧气通道供入烧嘴，实现空气分级助燃；
富氧空气助燃模式下，氧气通道内通入氧气，空气通道内通入空气，实现氧气、空气分级助燃；
纯氧助燃模式下，空气全部为氧气，氧气通道内通入助燃所需的全部氧气。
可选的，空气通道内的空气设计流量为烧嘴额定煤气能力下完全采用空气助燃所需空气量的25％-75％，氧气通道内的氧气设计流量为烧嘴额定煤气能力下完全采用氧气助燃所需氧气流量的50％-100％。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的氧气通道与燃烧通道呈一定切向角度，氧气切向进入燃烧通道，燃气旋流进入燃烧通道，强化旋流，氧气通道外设置冷空气套管，保护氧气通道，提高使用寿命。
2、本发明的氧气管路与空气管路分开布置，氧气通道内可通入氧气或空气，烧嘴能实现空气助燃、富氧助燃和纯氧助燃，并实现分级助燃燃烧。
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优选的详细描述，其中：
图1为本发明一种富氧平焰烧嘴的整体结构示意图；
图2为本发明一种富氧平焰烧嘴的图1中A方向侧视图；
图3为本发明一种富氧平焰烧嘴的煤气喷头示意图。
附图标记：煤气通道1、空气通道2、空气旋流器3、氧气通道4、冷空气套管5、煤气喷头6、烧嘴砖7、燃烧通道8、煤气喷孔9、氧气通道出口10、冷空气喷口11。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，而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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图3，为一种富氧平焰烧嘴及使用方法，包括烧嘴本体，烧嘴本体包括用于煤气介入的煤气通道1、用于空气介入的空气通道2、用于氧气介入的氧气通道4以及烧嘴砖7，烧嘴砖7内部设置有燃烧通道8，煤气通道1、空气通道2以及氧气通道4均连通至燃烧通道8，烧嘴砖7的轴线上设置有煤气通道1，煤气通道1的末端设置有煤气喷头6，煤气喷头6上设置有若干个煤气喷孔9，煤气喷孔9沿烧嘴轴线旋流设置，旋流角度α为30-60°，煤气喷头6设置在燃烧通道8的入口处，煤气通道1外环设置有空气通道2，空气通道2末端设置有空气旋流器3，该空气旋流器3采用现有成熟的技术，空气旋流器3设置在煤气喷头6外环，空气旋流器3的出口设置在燃烧通道8的入口处，煤气通道1在烧嘴砖7的同一平面上还设置有若干个氧气通道4，若干个氧气通道4沿烧嘴的中心线周向均匀布置在烧嘴砖7上，氧气通道4与燃烧通道8呈一定切向角度布置，切向角β为5°～60°，每个氧气通道4朝向燃烧通道8的一端设置有氧气通道出口10，氧气通道出口10设置在燃烧通道8壁面上，氧气通道出口10与煤气喷孔9的轴向距离为10～200mm，氧气通道4的外环同轴设置有与氧气通道4数量相匹配的冷空气套管5，冷空气套管5与氧气通道4同轴设置，冷空气套管5的出口处设置有冷空气喷口11，冷空气喷口11设置在燃烧通道8壁面上。
空气通道2内的空气设计流量为烧嘴额定煤气能力下完全采用空气助燃所需空气量的25％-75％，氧气通道4内的氧气设计流量为烧嘴额定煤气能力下完全采用氧气助燃所需氧气流量的50％-100％。
烧嘴工作处于空气助燃模式工作时，煤气进入煤气通道1后由煤气喷头6喷出，一部分空气进入空气通道2，通过空气旋流器3后喷入燃烧通道8，煤气和空气在燃烧通道8内混合贴壁燃烧，另一部分空气从氧气通道4和冷空气套管5进入燃烧通道8，与燃烧通道8内的煤气继续燃烧，空气分两次进入燃烧通道实现分级助燃，能提高火焰温度均匀性、降低NOx生成。
烧嘴工作处于富氧空气助燃模式工作时，煤气进入煤气通道1后由煤气喷头6喷出，空气进入空气通道2，通过空气旋流器3后喷入燃烧通道8，氧气由氧气通道4进入燃烧通道8，由于氧气通道4与燃烧通道8呈一定的切向角，氧气以一定的切向角度进入燃烧通道8，与燃烧通道8内的煤气混合贴壁燃烧，由于氧气流速较高，氧气通道4与燃烧通道8的切向布置能强化旋流；冷空气通过冷空气套管5进入燃烧通道8，主要起冷却氧气管道的作用，冷空气的流向与氧气一致，冷空气套管5沿燃烧通道8的切向布置能进一步增加旋流强度，在次模式下，能实现分级燃烧，空气与煤气形成一次燃烧，氧气、冷空气与煤气形成二次燃烧，同时氧气的高流速旋流卷吸烟气进入燃烧通道，可有效降低富氧燃烧带来的局部高温。
烧嘴处于纯氧助燃工作模式时，煤气进入煤气通道1后由煤气喷头6喷出，氧气由氧气通道4切向进入燃烧通道8，氧气与煤气在燃烧通道8内混合贴壁燃烧，由于氧气助燃性能好，将氧气通道4设置在燃烧通道8壁面上可充分卷吸烟气与氧气混合，提高火焰温度均匀性。
本发明为一种富氧平焰烧嘴及使用方法，将富氧燃烧技术应用于平焰烧嘴，氧气管道4与空气管道2分开设置，实现分级燃烧，氧气通道4的布置方式能强化旋流和烟气卷吸回流，氧气通道4设置有冷却空气以保证寿命，烧嘴可在空气助燃、富氧助燃和纯氧助燃三种模式下工作；本发明充分发挥富氧燃烧在平焰烧嘴上的应用潜力，有效实现节能减排。
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)
1.一种富氧平焰烧嘴，其特征在于：包括烧嘴本体，所述烧嘴本体包括用于煤气介入的煤气通道、用于空气介入的空气通道、用于氧气或空气介入的氧气通道以及烧嘴砖，所述烧嘴砖内部设置有燃烧通道，所述煤气通道、空气通道以及氧气通道均连通至该燃烧通道，所述氧气通道设置有若干组，沿烧嘴轴线的周向均匀布置在烧嘴砖内，所述煤气通道设置在烧嘴的轴线上，所述空气通道设置在煤气通道的外环。
2.根据权利要求1所述的一种富氧平焰烧嘴，其特征在于：所述氧气通道设置为2组或多组，沿烧嘴轴线的周向均匀布置在烧嘴砖上，所述氧气通道与燃烧通道呈一定切向角度布置，切向角为5°～60°。
3.根据权利要求1所述的一种富氧平焰烧嘴，其特征在于：每个氧气通道朝向燃烧通道的一端设置有对应的氧气通道出口，所述氧气通道出口设置在燃烧通道的壁面上。
4.根据权利要求3任一所述的一种富氧平焰烧嘴，其特征在于：所述煤气通道的末端在燃烧通道的入口处设置有煤气喷口，所述煤气喷口沿烧嘴轴线旋流设置，旋流角度为30°～60°，所述煤气喷口与氧气通道出口的轴向距离为10～200mm。
5.根据权利要求4所述的一种富氧平焰烧嘴，其特征在于：所述空气通道的末端设置有空气旋流器，空气旋流器设置在煤气喷口的外环，空气旋流器的出口设置在燃烧通道的入口处。
6.根据权利要求1所述的一种富氧平焰烧嘴，其特征在于：所述氧气通道的外环同轴设置有与氧气通道数量相匹配的冷空气套管，所述冷空气套管与氧气通道同轴设置，所述冷空气套管的出口处设置有冷空气喷口，该冷空气喷口设置在燃烧通道的壁面上。
7.一种富氧平焰烧嘴的使用方法，应用于如权利要求1所述的富氧平焰烧嘴，其特征在于：烧嘴在空气助燃、富氧空气助燃、氧气助燃三种模式下工作；
空气助燃模式下，空气分别通过空气通道和氧气通道供入烧嘴，实现空气分级助燃；
富氧空气助燃模式下，氧气通道内通入氧气，空气通道内通入空气，实现氧气、空气分级助燃；
纯氧助燃模式下，空气全部为氧气，氧气通道内通入助燃所需的全部氧气。
8.如权利要求7所述的一种富氧平焰烧嘴的使用方法，其特征在于：空气通道内的空气设计流量为烧嘴额定煤气能力下完全采用空气助燃所需空气量的25％-75％，氧气通道内的氧气设计流量为烧嘴额定煤气能力下完全采用氧气助燃所需氧气流量的50％-100％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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