CN111520719A

CN111520719A - 天然气单蓄热烧嘴

Info

Publication number: CN111520719A
Application number: CN202010393140.5A
Authority: CN
Inventors: 崔炳刚; 陈俊; 王光磊; 赵华
Original assignee: Beijing Junheyue Technology Development Co ltd
Current assignee: Beijing Junheyue Technology Development Co ltd
Priority date: 2020-05-11
Filing date: 2020-05-11
Publication date: 2020-08-11

Abstract

本发明提出一种天然气单蓄热烧嘴，涉及冶金设备技术领域；蓄热箱两端分设烧嘴砖和集气箱；蓄热箱四周内设隔热纤维和耐火砌筑材料，其中部穿设天然气进气管，其上覆盖隔热纤维和耐火砌筑材料；蓄热箱内设若干蓄热腔，内设蓄热体；烧嘴砖设喷口；烧嘴砖设若干天然气孔，排列成环状；天然气孔连通天然气进气管与喷口；烧嘴砖设若干空气孔，排列成环状，且环绕在天然气孔的外周；空气孔连通蓄热腔与喷口；天然气孔靠近喷口的一端向空气孔侧倾斜，空气孔靠近喷口的一端向天然气孔侧倾斜；天然气进气管的尾端延伸至集气箱并伸出至集气箱的外部；集气箱上设集气箱气口。本发明既解决了掺混问题，又实现了蓄热功能。

Description

天然气单蓄热烧嘴

技术领域

本发明涉及冶金设备技术领域，具体是一种天然气单蓄热烧嘴。

背景技术

蓄热式烧嘴设置于加热炉燃烧系统，每台加热炉要使用几十个蓄热式烧嘴。蓄热式烧嘴都是成对出现，一个燃烧则另一个排烟气。排烟气的过程时，烟气的热量储于蓄热体；燃烧的过程时，蓄热体的热量预热助燃空气。

蓄热式燃烧用于实践已经十几年之久，低热值煤气可在加热炉中使用，还可以节能。对于高热值煤气，从经济上考虑，采用单蓄热式(空气蓄热)更合适。但是天然气的单蓄热烧嘴用在加热炉上很少见，因为掺混问题一直是较难解决的问题(天然气的空气系数一般在10～11)，空气多天然气少。如采用外混式，则掺混效果更差，不仅实现不了节能，还容易积炭堵塞煤气燃烧管出口。

天然气作为燃料燃烧，当热值为8400kcal/m3时空气系数是10.45，烟气系数是11.46；由此可以看出天然气燃烧用的空气量和产生的烟气量相当，采用空气单蓄热是最好的，可以将烟气余热全部利用进行空气预热，节能效果明显。但是由于天然气燃空比1：10.45，按照常规进行设计蓄热烧嘴很难解决掺混问题，相遇距离远，不能实现分散混合和圆周包裹充分混合，燃烧效果很差。

发明内容

本发明提出一种天然气单蓄热烧嘴，解决了现有技术中的天然气单蓄热烧嘴存在的掺混问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种天然气单蓄热烧嘴，包括蓄热箱，所述蓄热箱的两端分别设置有烧嘴砖和集气箱；

所述蓄热箱四周的内壁上设置有隔热纤维和耐火砌筑材料；所述蓄热箱的中部穿设有天然气进气管，所述天然气进气管上覆盖有隔热纤维和耐火砌筑材料；所述蓄热箱与天然气进气管之间设置有若干蓄热腔，若干蓄热腔环绕在天然气进气管的外周；所述蓄热腔中设置有蓄热体；

所述烧嘴砖远离蓄热箱的一端中部设置有喷口；所述烧嘴砖的内部开设有若干天然气孔，若干天然气孔排列成环状；所述天然气孔连通天然气进气管的头端与喷口；所述烧嘴砖的内部开设有若干空气孔，若干空气孔排列成环状，且若干空气孔环绕在天然气孔的外周；所述空气孔连通蓄热腔与喷口；所述天然气孔靠近喷口的一端向空气孔侧倾斜，所述空气孔靠近喷口的一端向天然气孔侧倾斜；

所述天然气进气管的尾端延伸至集气箱并伸出至集气箱的外部；所述集气箱上设置有集气箱气口。

作为本发明的一个优选实施例，所述天然气进气管下方设有支撑耐材，满足制作工艺和运输强度。

作为本发明的一个优选实施例，所述砌筑耐火材料用锚固钉进行锚固。

作为本发明的一个优选实施例，所述集气箱内设置有可拆卸的格栅，所述格栅抵靠在蓄热体的端部。

作为本发明的一个优选实施例，所述蓄热箱与烧嘴砖之间、所述天然气进气管与烧嘴砖之间均设有含锆纤维密封层。

作为本发明的一个优选实施例，所述集气箱远离蓄热箱的一端设置有检修堵板。

作为本发明的一个优选实施例，所述检修堵板与集气箱之间设置石棉密封板。

作为本发明的一个优选实施例，所述天然气进气管均为耐热钢件。

作为本发明的一个优选实施例，所述蓄热体为刚玉莫来石蓄热体。

本发明的有益效果为：

本发明结构简单，使用方便；设置多个倾斜的天然气孔和空气孔，使得空气和天然气喷出时可相交汇和，解决掺混问题；蓄热体将排出的烟气的热量进行存储，并对进入的空气进行预热。本发明既解决了掺混问题，又实现了蓄热功能。

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获得其他的附图。

图1是本发明一种天然气单蓄热烧嘴一个实施例的结构示意图。

其中：

1、蓄热箱；2、烧嘴砖；3、集气箱；4、隔热纤维；5、砌筑耐火材料；6、锚固钉；7、天然气进气管；8、包扎纤维；9、支撑耐材；10、蓄热腔；11、蓄热体；12、喷口；13、天然气孔；14、空气孔；15、集气箱气口；16、格栅；17、检修堵板；18、含锆纤维密封层。

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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例中的天然气单蓄热烧嘴，包括蓄热箱1，这里的蓄热箱1采用耐热钢板焊接制成，所述蓄热箱1的两端分别设置有烧嘴砖2和集气箱3。本实施例中，蓄热箱1、烧嘴砖2和集气箱3的径向截面均为圆形，即本实施例中蓄热箱1、烧嘴砖2和集气箱3的整体形状均为圆柱状。

所述蓄热箱1的四周内壁上设置有隔热纤维4和砌筑耐火材料5，这里，耐火材料5内部设置锚固钉6，提高强度。

所述蓄热箱1的中部穿设有天然气进气管7，该天然气进气管7为耐热钢件。所述天然气进气管7上覆盖有隔热纤维4和砌筑耐火材料5。本实施例中，所述天然气进气管7外表面设有包扎纤维8，包扎纤维8下方为支撑耐材9，对天然气进气管7进行支撑。所述蓄热箱1与天然气管之间设置有若干蓄热腔10，若干蓄热腔10环绕在天然气进气管7的外周，即沿着蓄热箱1的周向设置。所述蓄热腔10中设置有蓄热体11，本实施例中，所述蓄热体11为刚玉莫来石蓄热体11，其耐高温、抗热冲击，比表面积大，蓄热量大，可以充分回收烟气显热，达到节能降耗的目的。

所述烧嘴砖2远离蓄热箱1的一端中部设置有喷口12。所述烧嘴砖2的内部开设有若干天然气孔13，若干天然气孔13排列成环状，即沿着烧嘴砖2的周向设置。所述天然气孔13连通天然气进气管7的头端与喷口12。所述烧嘴砖2的内部开设有若干空气孔14，若干空气孔14排列成环状，即沿着烧嘴砖2的周向设置，且若干空气孔14环绕在天然气孔13的外周。所述空气孔14连通蓄热腔10与喷口12。所述天然气孔13靠近喷口12的一端向空气孔14侧倾斜，所述空气孔14靠近喷口12的一端向天然气孔13侧倾斜，则从天然气孔13喷出的天然气和从空气孔14喷出的空气会在喷口12处相交汇和。

所述天然气进气管7的尾端延伸至集气箱3并伸出至集气箱3的外部。所述集气箱3上设置有集气箱气口15。

本实施例中，所述集气箱3内设置有可拆卸的格栅16，所述格栅16抵靠在蓄热体11的端部。格栅16既可对蓄热体11进行固定，防止蓄热体11在使用过程中移位，又不影响气体的流通。所述集气箱3远离蓄热箱1的一端设置有检修堵板17，所述检修堵板17与集气箱3之间设置石棉密封板。打开检修堵板17，卸下格栅16，便可以方便地更换蓄热体11。

本实施例中，所述蓄热箱1与烧嘴砖2之间、所述天然气进气管7与烧嘴砖2之间均设有含锆纤维密封层18，保证密封效果。

本实施例中的天然气单蓄热烧嘴工作时，分为蓄热过程和燃烧过程：

蓄热过程：天然气进气管7停止进气，加热炉的热烟气经过烧嘴砖2的喷口12、空气孔14进入到蓄热腔10内，热烟气流过蓄热体11并与蓄热体11进行热量交换，蓄热体11蓄热。流出蓄热体11的烟气温度在150℃左右，然后烟气经集气箱3后从集气箱气口15排出。

燃烧过程：将与天然气进气管7连接的切断阀打开，天然气进气管7通入天然气；天然气从烧嘴砖2的天然气孔13喷出。助燃空气由集气箱气口15进入，经集气箱3后进入到蓄热腔10内与蓄热体11进行热量交换，助燃空气被蓄热体11预热到900～1000℃左右后再从烧嘴砖2的空气孔14喷出与天然气相交汇合燃烧。

本实施例使用时，集气箱气口15可通过换向阀分别接排烟机和鼓风机。当在蓄热过程时，换向阀转换为与排烟机连接，将换热后的低温烟气排出；当在燃烧过程时，换向阀转换为与鼓风机连接，向集气箱3内注入助燃空气。实现蓄热体11周期性吸热/放热的功能。在具体实施过程中，可设置换向阀的控制器PLC，由控制器PLC按照时间周期性驱动换向阀转换。

本实施例设置多个倾斜的天然气孔13和空气孔14，使得空气和天然气喷出时可相交汇和，解决掺混问题。蓄热体11将排出的烟气的热量进行存储，并对进入的空气进行预热。本实施例既解决了掺混问题，又实现了蓄热功能。

具体的，在计算天然气孔13和空气孔14的具体倾斜角度时，可采用3D仿真软件建立天然气单蓄热烧嘴的3D仿真模型，获取蓄热箱1、烧嘴砖2和集气箱3、天然气孔13、空气孔14的尺寸参数，在3D模型中建立等比例的天然气单蓄热烧嘴的3D仿真模型，根据天然气与空气的完全燃烧的公式，确定天然气进气管7向天然气孔13输送天然气的流量参数以及空气孔14输送空气的流量参数及两者之间的比例关系。首先在天然气单蓄热烧嘴的3D仿真模型确定天然气孔13的向空气孔14侧倾斜角度，模拟仿真天然气孔13喷出的天然气的运行轨迹、扩散范围和扩散速度；然后模拟仿真空气孔14在不同倾斜角度时喷出的空气的运行轨迹、扩散范围和扩散速度；当空气扩散范围与天然气扩散范围重合度最高时，确定空气孔14的倾斜角度，从而提高天然气的燃烧程度。

本发明的天然气单蓄热烧嘴，烧嘴中间设置燃气出口，燃气出口的四周设置预热后的空气出口，实现了空气包裹燃气，燃烧出口和空气出口都采用多孔倾斜相交喷出，在结构上采取一定的倾斜角，使燃气和空气多股混合，燃烧出口设计成部分倾斜有利于降低排放，这样的天然气单蓄热烧嘴即能保证火焰的长度还能有利于排放。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种天然气单蓄热烧嘴，其特征在于，包括蓄热箱，所述蓄热箱的两端分别设置有烧嘴砖和集气箱；

所述天然气进气管的尾端延伸至集气箱并伸出至集气箱的外部；所述集气箱上设置有集气箱进气口。

2.如权利要求1所述的天然气单蓄热烧嘴，其特征在于，所述天然气进气管下方设有支撑耐材，满足制作工艺和运输强度。

3.如权利要求1所述的天然气单蓄热烧嘴，其特征在于，所述砌筑耐火材料用锚固钉进行锚固。

4.如权利要求1所述的天然气单蓄热烧嘴，其特征在于，所述集气箱内设置有可拆卸的格栅，所述格栅抵靠在蓄热体的端部。

5.如权利要求1所述的天然气单蓄热烧嘴，其特征在于，所述蓄热箱与烧嘴砖之间、所述天然气进气管与烧嘴砖之间均设有含锆纤维密封层。

6.如权利要求1所述的天然气单蓄热烧嘴，其特征在于，所述集气箱远离蓄热箱的一端设置有检修堵板。

7.如权利要求6所述的天然气单蓄热烧嘴，其特征在于，所述检修堵板与集气箱之间设置石棉密封板。

8.如权利要求1-7任意一项所述的天然气单蓄热烧嘴，其特征在于，所述天然气进气管均为耐热钢件。

9.如权利要求1-7任意一项所述的天然气单蓄热烧嘴，其特征在于，所述蓄热体为刚玉莫来石蓄热体。