CN110500584A - 高热值燃料低氮单蓄热烧嘴 - Google Patents
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Abstract
一种高热值燃料低氮单蓄热烧嘴，包括连接在一起的烧嘴砖和蓄热箱体，蓄热箱体的外端连接空气进管，蓄热箱体的内腔中设置有蓄热体；烧嘴砖中设置有空气通道和燃气通道，所述空气通道包括一次空气通道和二次空气通道，燃气通道设置在一次空气通道内。该烧嘴通过设置两次空气通道，实现了一级贫氧燃烧和二次过氧燃烧，通过控制燃气通道和一次空气通道的截面面积之比实现燃料和空气的较佳混合比，通过设计二次空气通道与一次空气通道截面面积比和角度来调节火焰的形状和长短，能够二次分级燃烧、实现蓄热式低氮燃烧、不会产生局部温度过高燃烧火焰。
Description
技术领域
本发明涉及一种以高发热值燃气为燃料的低氮单蓄热式蓄热烧嘴，属于烧嘴技术领域。
背景技术
以高发热值燃气为燃料各种单蓄热式蓄热烧嘴，目前存在的最大问题就是不能让燃料和助燃空气的二次混合而实现多级燃烧，使得燃烧火焰局部温度过高，不能够实现蓄热式低氮燃烧。
CN109945192A公开的一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴，包括壳体、耐火隔热材料、锚固件、蓄热蜂窝体、挡砖和烧嘴砖；所述烧嘴砖内设置有空气通道和燃气通道；所述空气通道具有若干个且沿着竖直方向呈一倾角环绕在烧嘴砖中心线四周设置，且空气通道的喷气口轴线指向烧嘴砖的中心线；所述燃气通道具有若干且沿着竖直方向设置在烧嘴砖的中心线四周且位于空气通道的内侧。
上述烧嘴虽然具有若干个空气通道，但是其空气喷口和燃气喷口是相互独立的，各个空气通道沿着竖直方向呈一倾角环绕在烧嘴砖中心线四周设置，且空气通道的喷气口轴线指向烧嘴砖的中心线；其目的是为了避免燃料燃烧不充分而进入蓄热箱二次燃烧以及蓄热体直接接受高温辐射，不能在烧嘴砖中实现多级燃烧。
发明内容
针对现有高热值燃气为燃料的单蓄热式蓄热烧嘴不能够实现多级燃烧的氮燃烧的问题，本发明提供一种能够二次分级燃烧、实现蓄热式低氮燃烧、不会产生局部温度过高燃烧火焰的高热值燃料低氮单蓄热烧嘴。
本发明的高热值燃料低氮单蓄热烧嘴，采取以下技术方案：
该烧嘴，包括连接在一起的烧嘴砖和蓄热箱体，蓄热箱体的外端连接空气进管，蓄热箱体的内腔中设置有蓄热体；烧嘴砖中设置有空气通道和燃气通道，所述空气通道包括一次空气通道和二次空气通道，燃气通道设置在一次空气通道内。
所述蓄热箱体的外侧连接助燃空气管道或排烟管道，实现蓄热燃烧。所述燃气通道连接燃气接管，提供燃料。
所述一次空气通道和二次空气通道均与蓄热箱体连通。
所述燃气通道和一次空气通道的截面面积之比为0.2～0.6，以实现燃料和空气较佳的混合比。
所述一次空气通道的喷孔(烧嘴砖的喷孔)形状为圆形、椭圆形或扇形，以控制烧嘴的火焰形状。
所述二次空气通道与一次空气通道的截面面积之比为0.3～0.5；所述二次空气通道和一次空气通道的轴线夹角为0～15°。以此来调节火焰的形状和长短，实现多级燃烧而控制火焰的燃烧温度和局部燃烧温度的低氮燃烧。
高热值燃料由燃料接管进入烧嘴砖的燃气通道，空气由空气接管进入蓄热箱体，再进入烧嘴砖的空气通道。先通过一次空气通道与燃料第一次混合燃烧，通过设计燃气通道和一次空气通道的截面面积之比，从而实现燃料和空气的混合比，实现一级贫氧燃烧，也就是低氮燃烧的一级燃烧。一级不完全燃烧的混合气体进入二次空气通道与空气进行第二次混合实现二次过氧燃烧，通过设计二次空气通道与一次空气通道截面面积比和角度来调节火焰的形状和长短，实现多级燃烧而控制火焰的燃烧温度和局部燃烧温度的低氮燃烧。
上述装置一般都是成对出现，当一个装置燃烧状态时另一个装置为排烟状态，每隔一定时间两个装置状态更换，原燃烧状态的装置变为排烟状态，原排烟状态的装置变为燃烧状态，从而实现蓄热燃烧。
本发明通过设置两次空气通道，实现了一级贫氧燃烧和二次过氧燃烧，通过控制燃气通道和一次空气通道的截面面积之比实现燃料和空气的较佳混合比，通过设计二次空气通道与一次空气通道截面面积比和角度来调节火焰的形状和长短，能够二次分级燃烧、实现蓄热式低氮燃烧、不会产生局部温度过高燃烧火焰。
附图说明
图1是本发明高热值燃料低氮单蓄热烧嘴的结构示意图。
图2是本发明高热值燃料低氮单蓄热烧嘴在加热炉上的安装示意图。
图中：1.空气进管，2.蓄热箱体，3.蓄热体，4.燃气接入管，5.烧嘴砖，6.燃气通道，7.一次空气通道，8.二次空气通道，9.螺栓，10.燃烧内腔，11.第一烧嘴，12.第二烧嘴，13.第一燃气阀，14.第二燃气阀，15.燃气管道，16.助燃空气进管，17.排烟管，18.加热炉或热处理炉，19.转换开关。
具体实施方式
本发明高热值燃料低氮单蓄热烧嘴如图1所示，主要包括烧嘴砖5和蓄热箱体2，烧嘴砖5和蓄热箱体2通过螺栓9连接在一起。烧嘴砖5和蓄热箱体2分别采用耐火浇注料和钢板制作而成。蓄热箱体2的外端连接空气进管1，蓄热箱体2的内腔中设置有蓄热体3。烧嘴砖5内设置燃烧内腔10和空气通道，燃烧内腔10一侧与蓄热箱体2连接。空气通道至少包括1个一次空气通道7和1个二次空气通道8。图1中设置有2个二次空气通道8，一次空气通道7内设置有1个或2个燃气通道6，燃气通道6与燃气接入管4连接。高热值燃料(燃气)由燃气接入管4进入燃气通道6。通过设计燃气通道6和一次空气通道7的截面面积之比实现燃料和空气的混合比；经过长期大量实验证明，燃气通道6和一次空气通道7的截面面积之比为0.2～0.6时，可使燃料和空气形成较佳的混合比。同时，通过调节二次空气通道8与一次空气通道7的截面面积之比和角度来调节火焰的形状和长短。长期大量实验证明，二次空气通道8与一次空气通道7的截面面积之比为0.3～0.5，两者中心线夹角为0～15°时，效果较佳。
如图2所示，上述烧嘴安装在加热炉或热处理炉18的炉墙上，一般都是成对出现，第一烧嘴11和第二烧嘴12在炉墙上相对设置，每个烧嘴上的烧嘴砖5的外端连接炉墙。第一烧嘴11的燃气接入管上连接第一燃气阀13，第二烧嘴12的燃气接入管上连接第二燃气阀14，两个烧嘴11的燃气接入管均与燃气管道15连接。两个烧嘴上的蓄热箱体2的空气进管1与转换开关19连接，转换开关19的两个口分别连接助燃空气进管16和排烟管17。
当加热炉需要燃烧时，助燃空气由空气接入管1进入蓄热箱体2，并通过蓄热箱体2内的蓄热体3加热。被加热的助燃空气进入烧嘴砖5上的一次空气通道7和二次空气通道8，在一次空气通道7内与由燃气接入管4和燃气通道6进入的高热值燃料实现第一次混合燃烧。通过燃气通道6和一次空气通道7的截面比实现燃料和空气的混合比，实现一级贫氧燃烧，也就是低氮燃烧的一级燃烧。一级不完全燃烧的混合气体与由二次空气通道8进入的被加热的助燃空气再进行第二次混合实现二次过氧燃烧。通过二次空气通道8的截面大小和角度(即烧嘴砖喷孔形状)来调节火焰的形状和长短，实现多级燃烧而控制火焰的燃烧温度和局部燃烧温度的低氮燃烧。
当第一烧嘴11或第二烧嘴12为燃烧状态时，第二烧嘴12或第一烧嘴11为排烟状态。空气进管16和排烟管17通过转换开关19交替与第一烧嘴11和第二烧嘴12上的燃气接入管连通。每隔一定时间两个烧嘴状态更换，原燃烧状态的烧嘴变为排烟状态，原排烟状态的装置变为燃烧状态。排烟状态实现高温烟气加热蓄热体3，进行余热回收；燃烧状态实现被加热后的蓄热体加热助燃空气，进行余热利用。这样两个装置不断的周而复始的进行燃烧和排烟的交换，从而实现蓄热燃烧。
Claims (7)
1.一种高热值燃料低氮单蓄热烧嘴，包括连接在一起的烧嘴砖和蓄热箱体，蓄热箱体的外端连接空气进管，蓄热箱体的内腔中设置有蓄热体；其特征是：烧嘴砖中设置有空气通道和燃气通道，所述空气通道包括一次空气通道和二次空气通道，燃气通道设置在一次空气通道内。
2.根据权利要求1所述的高热值燃料低氮单蓄热烧嘴，其特征是：所述蓄热箱体的外侧连接助燃空气管道或排烟管道。
3.根据权利要求1所述的高热值燃料低氮单蓄热烧嘴，其特征是：所述一次空气通道和二次空气通道均与蓄热箱体连通。
4.根据权利要求1所述的高热值燃料低氮单蓄热烧嘴，其特征是：所述燃气通道和一次空气通道的截面面积之比为0.2～0.6。
5.根据权利要求1所述的高热值燃料低氮单蓄热烧嘴，其特征是：所述一次空气通道的喷孔形状为圆形、椭圆形或扇形。
6.根据权利要求1所述的高热值燃料低氮单蓄热烧嘴，其特征是：所述二次空气通道与一次空气通道的截面面积之比为0.3～0.5。
7.根据权利要求1所述的高热值燃料低氮单蓄热烧嘴，其特征是：所述二次空气通道和一次空气通道的轴线夹角为0～15°。
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