CN111735053A - 一种短火焰天然气蓄热烧嘴 - Google Patents

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周俊秀
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Abstract

本发明涉及热处理技术领域，尤其涉及一种短火焰天然气蓄热烧嘴，通过在烧嘴砖的喷出口一端设置有燃烧混合段，进而在保证蓄热式燃烧排烟阻力不增加太多的前提下，很好的强化了介质混合，使得燃烧过程因为燃烧混合段的作用而得以快速完成，从而缩短了火焰，且使得火焰更加成型；并通过于烧嘴砖内设置多个空气喷口/烟气排出口以将环状连通的空/烟气通道与燃烧混合段予以连通，且多个空气喷口/烟气排出口与蓄热箱的中心轴线所成的夹角不完全相同，从而通过空气的不同喷出角度，让空气与天然气实现了不同时间及不同位置的混合，实现了分级燃烧，使得燃烧更加完全，且避免了局部高温的形成，有益于控制污染物的生成。

Description

一种短火焰天然气蓄热烧嘴
技术领域
本发明涉及热处理技术领域，尤其涉及一种短火焰天然气蓄热烧嘴。
背景技术
燃气烧嘴广泛应用于以燃气为能源的各种加热炉、锅炉、窑炉和退火炉等设备，燃气烧嘴按燃烧方式分为外混式结构和预混式结构，采用传统的外混式结构由于燃气与空气混合较差，因此火焰较长，需要较长的燃烧空间，无法适用于炉膛内宽较窄的炉窑；而采用传统的预混式结构，虽然能够缩短火焰长度，但是其具有排烟阻力大的问题；
因此如何在保证蓄热烧嘴蓄热式燃烧排烟阻力不增加太多的前提下，缩短火焰，并使得燃烧更加完全，已经成为本领域技术人员致力于研究的方向。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明公开了一种短火焰天然气蓄热烧嘴，其中，包括蓄热箱、烧嘴砖和天然气燃料管；
所述蓄热箱包括第一端和与所述第一端相对设置的第二端，所述天然气燃料管设置于所述蓄热箱的中间位置，所述蓄热箱内设置有至少一对蓄热室，且每对蓄热室中的两个蓄热室分别位于所述天然气燃料管的两侧；
所述烧嘴砖连接在所述蓄热箱的第一端，所述烧嘴砖具有中心预留孔，所述天然气燃料管从所述蓄热箱的第二端延伸至所述烧嘴砖的中心预留孔内，且所述烧嘴砖在与所述蓄热箱连接的端面上设置有四周环状连通的空/烟气通道，所述烧嘴砖的喷出口一端设置有燃烧混合段，所述烧嘴砖内设置有燃料喷口和围绕所述燃料喷口四周布置的多个空气喷口/烟气排出口，所述燃料喷口设置于所述烧嘴砖的中心预留孔内，且所述天然气燃料管通过所述燃料喷口与所述燃烧混合段连通，多个所述空气喷口/烟气排出口的一端均连通所述空/烟气通道，另一端均连通燃烧混合段，且多个空气喷口/烟气排出口与所述蓄热箱的中心轴线所成的夹角不完全相同。
上述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其中，所述蓄热箱内设置有两个所述蓄热室，两个所述蓄热室通过中间隔板分开，两个所述蓄热室分别设置于所述蓄热箱的上下或左右两侧，且两个所述蓄热室均通过所述空烟气通道与多个空气喷口/烟气排出口相连通；
其中，位于所述烧嘴砖上下或左右两侧的空气喷口/烟气排出口与所述蓄热箱的中心轴线所成的夹角为20～25°，位于所述烧嘴砖中部的空气喷口/烟气排出口，与所述蓄热箱的中心轴线所成的夹角为13～17°。
上述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其中，所述天然气燃料管与所述蓄热箱的中心轴线重合。
上述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其中，所述燃烧混合段的长度为20～300mm。
上述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其中，所述烧嘴砖与所述蓄热箱为分体式结构。
上述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其中，所述的天然气燃料管中间套管内安装有点火枪；
所述点火枪配置有独立的燃料管及空气管，且所述点火枪设置有独立的压力调节装置和火焰检测装置。
上述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其中，所述烧嘴砖内设置有4～20个空气喷口/烟气排出口。
上述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其中，所述燃烧混合段为圆台形凹槽。
上述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其中，所述圆台形凹槽的母线的倾斜角小于15°。
上述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其中，所述蓄热室内填充有蜂窝陶瓷蓄热体。
与现有技术相比，上述发明具有如下优点或者有益效果：
一、通过在烧嘴砖的喷出口一端设置有燃烧混合段，进而在保证蓄热式燃烧排烟阻力不增加太多的前提下，很好的强化了介质混合，使得燃烧过程因为燃烧混合段的作用而得以快速完成，从而缩短了火焰，并使得火焰更加成型。
二、通过于烧嘴砖内设置多个空气喷口/烟气排出口以将环状连通的空/烟气通道与燃烧混合段予以连通，且多个空气喷口/烟气排出口与蓄热箱的中心轴线所成的夹角不完全相同，从而通过空气的不同喷出角度，让空气与天然气实现了不同时间及不同位置的混合，实现了分级燃烧，使得燃烧更加完全，且避免了局部高温的形成，有益于控制污染物的生成。
三、通过设置点火枪配置有独立的燃料管及空气管，且点火枪设置有独立的压力调节装置和火焰检测装置，从而保证了点火枪的火焰刚度及稳定性。
四、通过设置天然气燃料管从蓄热箱的第二端延伸至烧嘴砖的中心预留孔内，使得天然气燃料管的最前端喷口缩进烧嘴砖中心预留孔一定距离，从而防止高温导致燃料管前置喷口的耐热钢金属材料变形。
五、通过设置蓄热箱和烧嘴砖为分体式结构，从而便于复杂结构的制造，也便于现场更换烧嘴砖。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明实施例中短火焰天然气蓄热烧嘴的透视图；
图2为图1中CC处的剖视图(蓄热室内未设置蓄热材料)；
图3为图1中BB处的剖视图；
图4为图1中A向的示意图；
图5为图1中DD处的剖视图。
具体实施方式
本发明公开了一种短火焰天然气蓄热烧嘴，包括蓄热箱、烧嘴砖和天然气燃料管；所述蓄热箱包括第一端和与所述第一端相对设置的第二端，所述天然气燃料管设置于所述蓄热箱的中间位置，所述蓄热箱内设置有至少一对蓄热室，且每对蓄热室中的两个蓄热室分别位于所述天然气燃料管的两侧；所述烧嘴砖连接在所述蓄热箱的第一端，所述烧嘴砖具有中心预留孔，所述天然气燃料管从所述蓄热箱的第二端延伸至所述烧嘴砖的中心预留孔内，且所述烧嘴砖在与所述蓄热箱连接的端面上设置有四周环状连通的空/烟气通道，所述烧嘴砖的喷出口一端设置有燃烧混合段，所述烧嘴砖内设置有燃料喷口和围绕所述燃料喷口四周布置的多个空气喷口/烟气排出口，所述燃料喷口设置于所述烧嘴砖的中心预留孔内，且所述天然气燃料管通过所述燃料喷口与所述燃烧混合段连通，多个所述空气喷口/烟气排出口的一端均连通所述空/烟气通道，另一端均连通燃烧混合段，且多个空气喷口/烟气排出口与所述蓄热箱的中心轴线所成的夹角不完全相同。
下面结合附图和具体的实施例对本发明进行进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
如图1～5所示，本实施例涉及一种短火焰天然气蓄热烧嘴，具体的，该蓄热烧嘴包括蓄热箱1、烧嘴砖3和天然气燃料管2；该蓄热箱1包括第一端和与该第一端相对设置的第二端，该天然气燃料管2设置于蓄热箱1的中间位置，该蓄热箱1内设置有两个蓄热室11(即一对蓄热室11)，且该两个蓄热室11分别位于天然气燃料管2的上下两侧，该两个蓄热室11中间通过中间隔板分开(当然在本发明的其他实施例中，该两个蓄热室11也可以分别位于天然气燃料管2的左右两侧，这并不影响本发明的目的)，该天然气燃料管2与天然气进气管9连接；该烧嘴砖3连接在蓄热箱1的第一端，该烧嘴砖3具有中心预留孔，该天然气燃料管2从蓄热箱1的第二端延伸至烧嘴砖3的中心预留孔内(即天然气燃料管2的最前端喷口缩进烧嘴砖3中心预留孔一定距离，从而防止高温导致天然气燃料管2的耐热钢金属材料变形)，且该烧嘴砖3在与蓄热箱1连接的端面上设置有四周环状连通的空/烟气通道4(该两个蓄热室11均与该空/烟气通道4相连通)，该烧嘴砖3在与燃料室连通的一端设置有燃烧混合段6(该燃烧混合段6为开设在该烧嘴砖3端部的凹槽)，该烧嘴砖3内设置有燃料喷口7和围绕燃料喷口7四周布置的10个空气喷口/烟气排出口5(该烧嘴砖3内设置的空气喷口/烟气排出口5的数量也可以是4个至20个，其具体数量依据烧嘴功率及喷口直径确定)，两个蓄热室11均通过空烟气通道4与多个空气喷口/烟气排出口5相连通；且该燃料喷口7连通天然气燃料管2与燃烧混合段6，该10个空气喷口/烟气排出口5的一端均连通空/烟气通道4，另一端均连通燃烧混合段6，各空气喷口/烟气排出口5均与蓄热箱1的中心轴线成一定夹角，且该10个空气喷口/烟气排出口5与蓄热箱1的中心轴线所成的夹角不完全相同。
在本发明的一个优选的实施例中，如图2和4所示，位于烧嘴砖3上下两侧的空气喷口/烟气排出口5(为了区分，将位于烧嘴砖3上侧的空气喷口/烟气排出口5标为51，将位于烧嘴砖3下侧的空气喷口/烟气排出口标为52，该空气喷口/烟气排出口51和该空气喷口/烟气排出口52均与蓄热室直通无遮挡)与蓄热箱1的中心轴线所成的夹角为20～25°(例如20°、21°、22.5°、24°或者25°等)，位于烧嘴砖3中部的空气喷口/烟气排出口5(为了区分，将位于烧嘴砖3中部的空气喷口/烟气排出口5标为53，该空气喷口/烟气排出口53因为中间隔板的遮挡未直通)，与蓄热箱1的中心轴线所成的夹角为13～17°(例如13°、14°、15°、16°或者17°等)；具体的，该烧嘴砖3的上侧和下侧均具有3个空气喷口/烟气排出口5，烧嘴砖3中部两侧均具有2个空气喷口/烟气排出口5，位于烧嘴砖3上侧和下侧的6个空气喷口/烟气排出口5与蓄热箱1的中心轴线所成的夹角为22.5°，位于烧嘴砖3中部两侧的4个空气喷口/烟气排出口5与蓄热箱1的中心轴线所成的夹角为15°，从而使得空气具有不同的喷出角度，以便在燃烧时空气与天然气分级混合，让空气与天然气实现了不同时间及不同位置的混合，使得燃烧更加完全，且避免了局部高温的形成，并有益于控制污染物的生成；在本发明的其他实施例中，例如两个蓄热室11分别位于天然气燃料管2的左右两侧时，位于烧嘴砖3左右两侧的空气喷口/烟气排出口5与蓄热箱1的中心轴线所成的夹角为20～25°，位于烧嘴砖3中部的空气喷口/烟气排出口5与蓄热箱1的中心轴线所成的夹角为13～17°，具体可参照两个蓄热室11分别位于天然气燃料管2的上下两侧的文字描述，在此便不予以赘述。
在本发明的一个优选的实施例中，上述天然气燃料管2与蓄热箱1的中心轴线重合。
在本发明的一个优选的实施例中，上述天然气燃料管2外侧四周为蓄热箱1的耐材浇筑结构。
在本发明的一个优选的实施例中，上述燃烧混合段6的长度依据不同烧嘴功率有所区别，具体的，该燃烧混合段6的长度为20～300mm。
在本发明的一个优选的实施例中，上述燃烧混合段6为圆台形凹槽，该圆台形凹槽可以为微扩口或微缩口，当然在本发明的其他实施例中，该燃烧混合段6为也可以为平直的圆柱形凹槽，该燃烧混合段6的具体形状可以依据不同的火焰长度要求而定，该设置于烧嘴砖3端部的燃烧混合段6，使得空气和天然气出烧嘴砖3后，通过燃烧混合段6，强化了介质混合，使得火焰更加成型，火焰更短，对于加强混合，快速燃烧，缩短火焰长度具有非常重要的作用；具体的，上述圆台形凹槽的母线的倾斜角小于15°。
在本发明的一个优选的实施例中，上述烧嘴砖3与蓄热箱1为分体式结构，即该烧嘴砖3与蓄热箱1之间为可拆卸连接，从而便于更换烧嘴砖3。
在本发明的一个优选的实施例中，上述天然气燃料管2中间套管内安装有点火枪8；该点火枪8配置有独立的燃料管及空气管，且点火枪8设置有独立的压力调节装置和火焰检测装置，即该点火枪8位独立的小烧嘴，从而保证了点火枪8的火焰刚度及稳定性。
在本发明的一个优选的实施例中，上述蓄热室11内填充有蜂窝陶瓷蓄热体。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种短火焰天然气蓄热烧嘴，其特征在于，包括蓄热箱、烧嘴砖和天然气燃料管；
所述蓄热箱包括第一端和与所述第一端相对设置的第二端，所述天然气燃料管设置于所述蓄热箱的中间位置，所述蓄热箱内设置有至少一对蓄热室，且每对蓄热室中的两个蓄热室分别位于所述天然气燃料管的两侧；
所述烧嘴砖连接在所述蓄热箱的第一端，所述烧嘴砖具有中心预留孔，所述天然气燃料管从所述蓄热箱的第二端延伸至所述烧嘴砖的中心预留孔内，且所述烧嘴砖在与所述蓄热箱连接的端面上设置有四周环状连通的空/烟气通道，所述烧嘴砖的喷出口一端设置有燃烧混合段，所述烧嘴砖内设置有燃料喷口和围绕所述燃料喷口四周布置的多个空气喷口/烟气排出口，所述燃料喷口设置于所述烧嘴砖的中心预留孔内，且所述天然气燃料管通过所述燃料喷口与所述燃烧混合段连通，多个所述空气喷口/烟气排出口的一端均连通所述空/烟气通道，另一端均连通燃烧混合段，且多个空气喷口/烟气排出口与所述蓄热箱的中心轴线所成的夹角不完全相同。
2.如权利要求1所述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其特征在于，所述蓄热箱内设置有两个所述蓄热室，两个所述蓄热室通过中间隔板分开，两个所述蓄热室分别设置于所述蓄热箱的上下或左右两侧，且两个所述蓄热室均通过所述空烟气通道与多个空气喷口/烟气排出口相连通；
其中，位于所述烧嘴砖上下或左右两侧的空气喷口/烟气排出口与所述蓄热箱的中心轴线所成的夹角为20～25°，位于所述烧嘴砖中部的空气喷口/烟气排出口，与所述蓄热箱的中心轴线所成的夹角为13～17°。
3.如权利要求1所述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其特征在于，所述天然气燃料管与所述蓄热箱的中心轴线重合。
4.如权利要求1所述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其特征在于，所述燃烧混合段的长度为20～300mm。
5.如权利要求1所述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其特征在于，所述烧嘴砖与所述蓄热箱为分体式结构。
6.如权利要求1所述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其特征在于，所述的天然气燃料管中间套管内安装有点火枪；
所述点火枪配置有独立的燃料管及空气管，且所述点火枪设置有独立的压力调节装置和火焰检测装置。
7.如权利要求1所述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其特征在于，所述烧嘴砖内设置有4～20个空气喷口/烟气排出口。
8.如权利要求1所述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其特征在于，所述燃烧混合段为圆台形凹槽。
9.如权利要求8所述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其特征在于，所述圆台形凹槽的母线的倾斜角小于15°。
10.如权利要求1所述的短火焰天然气蓄热烧嘴，其特征在于，所述蓄热室内填充有蜂窝陶瓷蓄热体。
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