CN111336515A - 同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器及加热炉供热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器及加热炉供热系统，所述同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器包括燃烧器主体，所述燃烧器主体包括沿径向依次套设的至少三个燃烧管，至少三个所述燃烧管的一端共同形成燃烧面，另一端用于分别连通空气输入管道和至少两个燃气输入管道。助燃空气、和燃气分别由至少三个所述燃烧管内进入，如此使得助燃空气和燃气在到达所述燃烧面之前彼此独立，多种燃气可以分别由不同的所述燃烧管内进去，空气与多种燃气彼此混合实现多种燃料的混合燃烧，当需要多种燃料进行更换时，通过调节所述燃气管内的压力即可实现，操作方便，保证了生产的连续性。

Description

同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器及加热炉供热系统
技术领域
本发明涉及工业炉窑技术领域，特别涉及同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器及加热炉供热系统。
背景技术
工业炉窑为生产工艺提供所需的热源，在工业领域广泛使用，包括但不限于蒸汽锅炉、锻造炉、退火炉、管式炉、方箱炉、裂解炉、热风炉等等。燃烧器是各种工业炉窑的核心组成部分，应用也是十分广泛。大部分工况，一种炉窑只需要燃烧一种燃料，但在具体的细分应用领域中，根据具体的生产工艺特点，存在多种或多种煤气在同一炉窑内燃烧供热的需求。
传统的生产需求中，需要外置混合系统，对多种煤气压力的稳定性要求较高，并且占用炉区空间，多种燃料切换时需要停炉才能实现，操作麻烦，影响生产的连续性。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器及加热炉供热系统，满足多种燃料同时燃烧，又无需停炉切换燃料。
为实现上述目的，本发明提出一种同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器，包括燃烧器主体，所述燃烧器主体包括沿径向依次套设的至少三个燃烧管，至少三个所述燃烧管的一端共同形成燃烧面，另一端用于分别连通空气输入管道和至少两个燃气输入管道。
可选的，三个所述燃烧管包括由内至外依次套设的内套管、外套管以及处于所述内套管和所述外套管之间的中套管，所述中套管远离所述燃烧面的一端呈突出所述内套管远离所述燃烧面的一端设置，所述外套管远离所述燃烧面的一端呈突出所述中套管远离所述燃烧面的一端设置。
可选的，所述内套管、所述中套管以及所述外套管远离所述燃烧面的一端均设有导入口，多个所述导入口沿所述燃烧器主体的周向间隔布置。
可选的，所述外套管的导入口设有空气导入连接管，用于连通所述空气输入管道；
所述内套管与所述中套管的导入口均设有燃气导入连接管，用于连通所述燃气输入管道。
可选的，所述内套管、所述中套管以及所述外套管呈同轴设置。
可选的，所述同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器还包括设于所述外套管上的鼓风机。
本发明还提出一种加热炉供热系统，包括上述的同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器；
所述同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器包括燃烧器主体，所述燃烧器主体包括沿径向依次套设的至少三个燃烧管，至少三个所述燃烧管的一端共同形成燃烧面，另一端用于分别连通空气输入管道和至少两个燃气输入管道。
可选的，还包括：
机座；以及，
加热炉本体，设于所述机座上，所述加热炉本体内形成有燃烧腔，所述加热炉本体的内壁面上贯设有安装孔；
其中，所述同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器设于所述安装孔，且所述同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器的燃烧面形成于所述燃烧腔内。
可选的，所述安装孔与所述同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器呈一一对应设置为燃烧器结构组，所述燃烧器结构组设置多个。
可选的，所述加热炉供热系统还包括至少两个燃气输送装置，两个所述燃气输送装置分别与不同的所述燃烧管连通，用于向不同的所述两个燃烧管内输送燃气。
本发明的技术方案中，助燃空气、和燃气分别由至少三个所述燃烧管内进入，空气和燃气经所述燃烧管喷出口后相互接触时，燃气和空气自接触后开始燃烧，形成所述燃烧面，如此使得助燃空气和燃气在到达所述燃烧面之前彼此独立，多种燃气可以分别由不同的所述燃烧管内进去，空气与多种燃气彼此混合实现多种燃料的混合燃烧，当需要多种燃料进行更换时，通过调节所述燃气管内的压力即可实现，这种结构良好地解决了两种煤气在一台燃烧器中的安全使用问题，操作方便，保证了生产的连续性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提供的同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器的示意图；
图2为本发明提供的加热炉供热系统的示意图。
附图标号说明：
Figure BDA0002410722000000031
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
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
工业炉窑为生产工艺提供所需的热源，在工业领域广泛使用，包括但不限于蒸汽锅炉、锻造炉、退火炉、管式炉、方箱炉、裂解炉、热风炉，等等。燃烧器是各种工业炉窑的核心组成部分，应用也是十分广泛。大部分工况，一种炉窑只需要燃烧一种燃料。但在具体的细分应用领域中，根据具体的生产工艺特点，存在多种或多种煤气在同一炉窑内燃烧供热的需求，比如钢铁厂的步进粱式加热炉，需要同时燃烧焦炉煤气和高炉煤气；独立焦油加工企业的管式炉，需要同时燃烧发生炉煤气和天然气；焦化联合苯加氢生产工艺的管式炉，存在需要同时燃烧焦炉煤气和驰放气；钢铁联合焦化企业的粗苯管式炉，存在需要同时燃烧高炉煤气和焦炉煤气的需求；炭黑生产企业的加热炉，存在需要同时燃烧炭黑尾气和焦炉煤气的需求。在这些需求中，一种能同时燃烧多种燃料的燃烧器显得尤为重要。
传统的生产需求中，需要同时燃烧多种煤气的加热炉，通常采用以下几种方式来实现：一台加热炉设计一套燃烧系统和一台燃烧器，某一时间段，在系统通入燃料A燃烧供热；到下一时间段，停用燃料A，加热炉停炉，然后用使用燃料B燃烧供热。此种情况下，多种燃料切换时需要停炉才能实现，影响连续生产的连续性。
一台加热炉设计一套燃烧系统和一台燃烧器，外加或集成一套混合系统，将燃料A和燃料B提前按照一定比例混合好后，送入燃烧系统，即使用由多种燃料组成的混合煤气。此种情况下，需要外置混合系统，对多种煤气压力的稳定性要求高，且多种燃料的比例在一定时期内不可变动。
一台加热炉设计两套燃烧系统和两台燃烧器，对应多种燃料，相互独立使用。此种情况，两套系统投资高，且占用炉区空间，中小型加热炉没有布置两台燃烧器的空间；此外，停用一种煤气时，其煤气控制系统需要做安全隔离，操作麻烦。
为此，本发明提供一种同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器及加热炉供热系统，克服以上问题，占用空间小且便于连续生产，图1至图2为本发明提供的同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器及加热炉供热系统的一实施例。
请参照图1，同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器100包括燃烧器主体1，所述燃烧器主体1包括沿径向依次套设的至少三个燃烧管，至少三个所述燃烧管的一端共同形成燃烧面11，另一端用于分别连通空气输入管道和至少两个燃气输入管道。
本发明的技术方案中，助燃空气、和燃气分别由至少三个所述燃烧管内进入，空气和燃气经所述燃烧管喷出口后相互接触时，燃气和空气自接触后开始燃烧，形成所述燃烧面11，如此使得助燃空气和燃气在到达所述燃烧面11之前彼此独立，多种燃气可以分别由不同的所述燃烧管内进去，空气与多种燃气彼此混合实现多种燃料的混合燃烧，当需要多种燃料进行更换时，通过调节所述燃气管内的压力即可实现，这种结构良好地解决了两种煤气在一台燃烧器中的安全使用问题，操作方便，保证了生产的连续性。
进一步的，三个所述燃烧管包括由内至外依次套设的内套管12、外套管14以及处于所述内套12和所述外套管14之间的中套管13，所述中套管13远离所述燃烧面11的一端呈突出所述内套管12远离所述燃烧面11的一端设置，所述外套管14远离所述燃烧面11的一端呈突出所述中套管13远离所述燃烧面11的一端设置。如此使得三个所述燃烧管彼此套设更加便捷整齐，便于管道的布设。
为了便于助燃空气和燃气的输送，所述内套管12、所述中套管13以及所述外套管14远离所述燃烧面11的一端均设有导入口，多个所述导入口沿所述燃烧器主体1的周向间隔布置。如此使得助燃空气和燃气的接入管道之间互不干涉，操作人员也更容易分辨。
具体的，所述外套管14的导入口设有空气导入连接管a，用于连通所述空气输入管道；所述内套管12与所述中套管13的导入口均设有燃气导入连接管b，用于连通所述燃气输入管道。大多数工况，助燃空气流量比燃气流量大，将空气导入连接管a设置在最外侧的燃烧管导入口，对应喷口的外缘空间更大，便于大流量气体通过。根据具体的工况，也可以将空气导入连接管a设置在中套管13或者内套管12的导入口上，在此不做详细说明。
为了使燃气和助燃空气喷射后燃烧更均匀，本实施例中，所述内套管12、所述中套管13以及所述外套管14呈同轴设置。如此使得多种燃气的喷出呈平行流动。
需要说明的是，本发明的应用范围并不仅限于两种燃气平行流动的情况，也可以是成一定角度流动。在部分应用工况中，多种燃气的喷射并非完全与轴同向，也可以是成一定角度，在此不做详细说明。
所述同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器100所需的助燃空气，可以是由鼓风机强制送入，也可以是由加热炉内负压吸入，本实施例中，所述同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器100还包括设于所述外套管14上的鼓风机。通过鼓风机的作用，使得空气由所述外套管14的导入口吸入，实现助燃空气顺利的导入，鼓风机的应用广泛，制作成熟，在此不对鼓风机的具体结构做详细说明。
具体的，以同时输送燃气A和燃气B为例，两种煤气在燃烧前不需混合，而且是平行同向流动。燃气A和B的压力波动通常在0-30kPa范围内，由于是平行同向流动，两种流体有相互引射的作用，压力大的燃气并不会串流到压力小的燃气管道中。由于引射作用，当一种燃气压力过低时，只要另一种燃气压力正常，在压力低燃气的口面上，存在引射负压区，其作用是存在将该低压燃气从管道中抽吸出来的趋势，同时抵抗火焰的回流，防止回火。
本发明还提供一种加热炉供热系统1000，包括上述的同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器100，所述加热炉供热系统1000包括上述的同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器100的全部技术特征，因此，也具有上述全部技术特征带来的技术效果，此处不再一一赘述。
具体的，所述加热炉供热系统1000还包括机座200、加热炉本体300，所述加热炉本体300设于所述机座200上，所述加热炉本体300内形成有燃烧腔300a，所述加热炉本体300的内壁面上贯设有安装孔，其中，所述同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器100设于所述安装孔，且所述同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器100的燃烧面11形成于所述燃烧腔300a内。空气和燃气于所述燃烧面11处混合燃烧，在所述燃烧腔300a内充分燃烧释放热量，实现所述加热炉本体300的加热功能。
进一步的，所述安装孔与所述同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器100呈一一对应设置为燃烧器结构组，所述燃烧器结构组设置多个。可以根据工况需求，选择性的设置多个所述燃烧器结构组，以满足供热需求。
除此之外，所述加热炉供热系统1000还包括至少两个燃气输送装置400，两个所述燃气输送装置400分别与不同的所述燃烧管连通，用于向不同的所述两个燃烧管内输送燃气。两个所述燃气输送装置400均可以独立工作，使得两种燃气在进入所述同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器100前不需混合，进入所述同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器100后也是独立前进的，即可以实现功能，又便于调控。
具体的，以同时输送燃气A和燃气B为例，在所述加热炉本体300内负荷一定时，燃气A和燃气B的用量均存在上限，两种燃气释放的热量之和等于所述加热炉本体300所需的供热负荷，即Q0＝QA+QB，只需满足Q0不变，QA和QB均可在[0，Q0]范围内独立变化。两种煤气在使用切换过程中，只要保证不熄火，即QA和QB不同时降到很低，可以通过逐渐增大QA，同时逐渐减小QB，来实现从燃气B工况切换到燃气A工况来，反之亦然。
以上所述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，凡是在本发明的发明构思下，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/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器，其特征在于，包括燃烧器主体，所述燃烧器主体包括沿径向依次套设的至少三个燃烧管，至少三个所述燃烧管的一端共同形成燃烧面，另一端用于分别连通空气输入管道和至少两个燃气输入管道。
2.如权利要求1所述的同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器，其特征在于，三个所述燃烧管包括由内至外依次套设的内套管、外套管以及处于所述内套管和所述外套管之间的中套管，所述中套管远离所述燃烧面的一端呈突出所述内套管远离所述燃烧面的一端设置，所述外套管远离所述燃烧面的一端呈突出所述中套管远离所述燃烧面的一端设置。
3.如权利要求2所述的同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器，其特征在于，所述内套管、所述中套管以及所述外套管远离所述燃烧面的一端均设有导入口，多个所述导入口沿所述燃烧器主体的周向间隔布置。
4.如权利要求3所述的同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器，其特征在于，所述外套管的导入口设有空气导入连接管，用于连通所述空气输入管道；
所述内套管与所述中套管的导入口均设有燃气导入连接管，用于连通所述燃气输入管道。
5.如权利要求2所述的同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器，其特征在于，所述内套管、所述中套管以及所述外套管呈同轴设置。
6.如权利要求4所述的同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器，其特征在于，所述同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器还包括设于所述外套管上的鼓风机。
7.一种加热炉供热系统，其特征在于，包括如权利要求1至6任意一项所述的同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器。
8.如权利要求7所述的加热炉供热系统，其特征在于，还包括：
机座；以及，
加热炉本体，设于所述机座上，所述加热炉本体内形成有燃烧腔，所述加热炉本体的内壁面上贯设有安装孔；
其中，所述同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器设于所述安装孔，且所述同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器的燃烧面形成于所述燃烧腔内。
9.如权利要求8所述的加热炉供热系统，其特征在于，所述安装孔与所述同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器呈一一对应设置为燃烧器结构组，所述燃烧器结构组设置多个。
10.如权利要求8所述的加热炉供热系统，其特征在于，所述加热炉供热系统还包括至少两个燃气输送装置，两个所述燃气输送装置分别与不同的所述燃烧管连通，用于向不同的所述两个燃烧管内输送燃气。
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