CN114294962A - 一种梭式窑天然气纯氧烧嘴和梭式窑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种梭式窑天然气纯氧烧嘴，包括一次输气通道、二次输气通道和套筒，所述套筒设有引燃段、收缩段和导出段，所述引燃段通过所述收缩段与所述导出段相连通，且所述导出段与外部相连通，所述一次输气通道经由所述二次输气通道与所述引燃段相连通；所述引燃段和二次输气通道的连接处设有进气孔，所述引燃段通过所述进气孔与外部相连通；所述收缩段的直径由所述收缩段与引燃段的连接处向所述导出段方向逐渐缩小，以使所述收缩段的气压低于所述引燃段的气压。相应的，本发明还提供一种梭式窑，包括上述梭式窑天然气纯氧烧嘴。采用本发明，具有有效控制燃烧功率，增加对流传热强度，降低核心火焰的温度，以适用于陶瓷烧制的优点。

Description

一种梭式窑天然气纯氧烧嘴和梭式窑

技术领域

本发明涉及陶瓷设备技术领域，尤其涉及一种梭式窑天然气纯氧烧嘴和梭式窑。

背景技术

由于陶瓷行业严重依赖化石能源，是天然气的碳消耗大户，因此实现梭式窑天然气纯氧燃烧不仅可以降低陶瓷厂的天然气使用量，降低成本，还可以完全消除NOx污染和降低CO₂排放，达到一举多得的目的。

虽然目前在冶金行业和玻璃行业存在纯氧烧嘴技术的应用，但由于陶瓷行业的窑炉形制与冶金行业和玻璃行业均不相同，导致冶金行业和玻璃行业的梭式窑烧嘴无法直接应用至陶瓷行业的梭式窑上。

具体的，目前市场上的烧嘴功率普遍过大，无法应用于陶瓷梭式窑；并且，目前的烧嘴无法有效控制火焰的高温点，导致火焰温度过高，火道过宽，浪费窑内空间，不利于陶瓷成型。此外，目前烧嘴的嘴口温度过高，导致喷嘴使用寿命降低，增加了耗材的使用量和维护的费用，不利于长期使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种梭式窑天然气纯氧烧嘴和梭式窑，能够有效控制燃烧功率，增加对流传热强度，降低核心火焰的温度，以适用于陶瓷烧制。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种梭式窑天然气纯氧烧嘴，包括一次输气通道、二次输气通道和套筒，所述一次输气通道套设于所述二次输气通道中，且所述二次输气通道的内壁与所述一次输气通道的外壁相隔预设距离；

所述套筒设有引燃段、收缩段和导出段，所述引燃段通过所述收缩段与所述导出段相连通，且所述导出段与外部相连通，所述一次输气通道经由所述二次输气通道与所述引燃段相连通；

所述引燃段和二次输气通道的连接处设有进气孔，以使所述引燃段通过所述进气孔与外部相连通，所述收缩段的直径由所述收缩段与引燃段的连接处向所述导出段方向逐渐缩小，以使所述导出段的气压低于外部气压。

优选地，所述梭式窑天然气纯氧烧嘴还包括支撑座，所述支撑座设有凹槽，所述套筒穿过所述支撑座至所述凹槽内，且所述套筒和所述凹槽之间相隔预设距离，以使所述套筒和凹槽之间形成有供气区，所述进气孔与所述供气区相连通。

优选地，所述二次输气通道和引燃段之间设有连接平台，所述进气孔贯穿所述连接平台，且所述排出口环绕所述二次输气通道间隔排列设置。

优选地，所述一次输气通道内设有一次燃气管，用于输送天然气，所述一次输气通道上设有一次助燃管，用于输送空气，所述一次燃气管插入所述引燃段内，所述一次助燃管与所述引燃段相连通；

所述一次助燃管的位置与所述一次燃气管的位置相错开。

优选地，所述一次输气通道内还设有点火电极管，所述点火电极管插入所述引燃段内，且所述点火电极管的出口朝向所述一次燃气管的出口设置；

所述点火电极管与所述一次燃气管之间设有间隙，且所述点火电极管与所述一次输气通道之间设有间隙，以使所述一次助燃管经由所述间隙与所述引燃段相连通。

优选地，所述一次输气通道内还设有限位板，所述一次燃气管和穿过所述限位板至所述引燃段内，且所述限位板上设有通气孔，所述通气孔经由所述间隙与所述一次助燃管相连通。

优选地，所述通气孔包括第一通孔和第二通孔，所述第一通孔围绕所述一次燃气管设置，所述第二通孔围绕所述第一通孔和一次燃气管设置；

所述第二通孔位于所述限位板的边缘处，且所述第二通孔内设有倾斜面，所述倾斜面沿顺时针或逆时针方向倾斜设置。

优选地，二次输气通道设有用于输送天然气的二次燃气管，和用于输送空气的二次助燃管，所述二次燃气管和二次助燃管均与所述引燃段相连通，所述二次助燃管的位置与所述二次燃气管的位置相错开；

所述二次燃气管上设有点火端，所述点火端插入所述引燃段内，所述点火端插入所述引燃段的深度大于所述一次燃气管插入所述引燃段的深度。

优选地，所述一次燃气管输送的天然气和一次助燃管输送的空气的比例为1:1至1:1.5；所述二次燃气管输送的天然气和二次助燃管输送的空气的比例为1:3至1:4；

所述一次助燃管和所述二次助燃管输送的空气的含氧率均为90％-97％。

相应地，本发明提供一种梭式窑，包括窑墙和上述的梭式窑天然气纯氧烧嘴，所述梭式窑天然气纯氧烧嘴安装在所述窑墙上，且所述窑墙设有过孔，所述梭式窑天然气纯氧烧嘴经由所述过孔与所述梭式窑的内部相连通。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明通过设置一次输气通道、二次输气通道和套筒，所述一次输气通道套设于所述二次输气通道中，使得一次输气通道输送的气体在套筒内燃烧形成核心火焰，并产生一次燃烧产物；且所述二次输气通道的内壁与所述一次输气通道的外壁相隔预设距离，使得经二次输气通道输送氧气比例较高的气体，会在核心火焰周围区域进行贫燃料燃烧，产生二次燃烧产物，所述二次燃烧产物会被核心火焰卷吸和夹带，并在套筒外形成对流传热能力强的烧制火焰，同时保障套筒内核心火焰温度稳定，不会过高，实现有效控制火焰高温点，有效控制燃烧功率的效果。

进一步，所述套筒设有引燃段、收缩段和导出段，所述引燃段通过所述收缩段与所述导出段相连通，且所述一次输气通道经由所述二次输气通道与所述引燃段相连通，使得一次输气通道和二次输气通道输送的气体均可在引燃段内燃烧，所述导出段与外部相连通，使核心火焰可朝外部燃烧，以便形成烧制火焰；

其中，所述引燃段和二次输气通道的连接处设有进气孔，使所述引燃段通过所述进气孔与外部相连通，以使外部空气可经由进气孔往引燃段内进气；所述收缩段的直径由所述收缩段与引燃段的连接处向所述导出段方向逐渐缩小，以压缩气体，加快气体流速，从而降低收缩段的气压，使其低于引燃段的气压，形成低压区，从而使经由所述进气孔进入的外部空气会被收缩段吸附，以使外部空气可依次经由收缩段、导出段流至外部，并通过外部空气的流动带动滞留在引燃段内的一次燃烧产物和二次燃烧产物往收缩段、导出段方向流动，以被核心火焰加热燃烧，从而在外部形成状态稳定，温度合理，长度适中，对流传热能力强的烧制火焰。

附图说明

图1是本发明一种梭式窑天然气纯氧烧嘴的结构图；

图2是图1所示梭式窑天然气纯氧烧嘴的剖视图；

图3是图2所示A处的局部放大图；

图4是图1所示梭式窑天然气纯氧烧嘴另一角度的剖视图；

图5是图1所示梭式窑天然气纯氧烧嘴的侧视图；

图6是本发明限位板的结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

结合图1至图6，本发明提供一种梭式窑天然气纯氧烧嘴，包括一次输气通道1、二次输气通道2和套筒3。

本发明通过所述一次输气通道1套设于所述二次输气通道2中，所述一次输气通道1输送的气体在套筒3内燃烧形成核心火焰，并产生一次燃烧产物；且所述二次输气通道2的内壁与所述一次输气通道1的外壁相隔预设距离，使得经二次输气通道2输送氧气比例较高的气体，会在核心火焰周围区域进行贫燃料燃烧，产生二次燃烧产物，所述二次燃烧产物会被核心火焰卷吸和夹带，并在套筒3外形成对流传热能力强的烧制火焰，同时保障套筒3内核心火焰温度稳定，不会过高，实现有效控制火焰高温点，有效控制燃烧功率的效果。

进一步，所述套筒3设有引燃段31、收缩段32和导出段33，所述引燃段31通过所述收缩段32与所述导出段33相连通，且所述引燃段31与所述一次输气通道1和二次输气通道2均连通，使得一次输气通道1和二次输气通道2输送的气体均在引燃段31内燃烧，所述导出段33与外部相连通，以使核心火焰可朝外部燃烧，以便形成烧制火焰；

其中，所述引燃段31和二次输气通道2的连接处设有进气孔23，使所述引燃段31通过所述进气孔23与外部相连通，以使外部空气可经由进气孔23往引燃段31内进气；所述收缩段32的直径由所述收缩段32与引燃段31的连接处向所述导出段33方向逐渐缩小，以压缩气体，加快气体流速，从而降低收缩段32的气压，使其低于引燃段31的气压，形成低压区，从而使经由所述进气孔23进入的外部空气会被收缩段32吸附，以使外部空气可依次经由收缩段32、导出段33流至外部，并通过外部空气的流动带动滞留在引燃段31内的一次燃烧产物和二次燃烧产物往收缩段32、导出段33方向流动，以被核心火焰加热燃烧，从而在外部形成状态稳定，温度合理，长度适中，对流传热能力强的烧制火焰。

具体的，结合图1至图4，为实现供气效果，所述梭式窑天然气纯氧烧嘴还包括支撑座4，所述支撑座4设有凹槽41，所述套筒3穿过所述支撑座4至所述凹槽41内，且所述套筒3和所述凹槽41之间相隔预设距离，以使所述套筒3和凹槽41之间形成有供气区，所述进气孔23与所述供气区相连通，使位于供气区内的空气可经由进气孔23流入引燃段31内，以实现吸附效果。并且即使一部分一次燃烧产物和二次燃烧产物从进气孔23流出，也会限定在供气区内，从而保证位于供气区内的一次燃烧产物和二次燃烧产物可在空气的引导下重新经由进气孔23返回至引燃段31内，以保障燃烧效果。

作为其中一个实施例，结合图3至图5，由于套筒3的直径通常会大于所述二次输气通道2的直径，因此，可通过在所述二次输气通道2和引燃段31之间设有连接平台24，使二次输气通道2与引燃段31相连接，其中，所述进气孔23贯穿所述连接平台24，通过将进气孔23设在气压较高的区域，以便于外部空气的流入。更进一步，所述进气孔23可环绕所述二次输气通道2间隔排列设置，使外部空气可充分流入，以引导一次燃烧产物和二次燃烧产物在收缩段32和引燃段33处被核心火焰充分燃烧，以进一步保障在套筒3外形成对流传热能力强的烧制火焰。

优选地，所述梭式窑天然气纯氧烧嘴还可包括密封板5，所述密封板5安装在支撑座4上，以密封套筒3盒支撑座4之间的缝隙，实现密封效果。更佳地，导出段33的长度小于收缩段32的长度，以便于形成压力差，实现吸附效果。

同时，结合图2至图4，为形成核心火焰，所述一次输气通道1内设有一次燃气管11，用于输送天然气，所述一次输气通道1上设有一次助燃管12，用于输送含氧量高的空气，所述一次燃气管11插入述引燃段31内，所述一次助燃管12与所述引燃段31相连通，使天然气和空气中的氧气可在引燃段31内混合，并被点燃形成核心火焰，以及产生一次燃烧产物。其中，所述一次助燃管12的位置与所述一次燃气管11的位置相错开，使由一次助燃管12输入的空气还可对燃气通道进行冷却，提升产品寿命。

进一步，为引燃混合后的天然气和氧气，所述一次输气通道1内还设有点火电极管13，所述点火电极管13插入所述引燃段31内，且所述点火电极管13的出口朝向所述一次燃气管11的出口设置，以点燃混合后的天然气和空气中的氧气，并在一次燃气管11的出口形成核心火焰，保证燃烧的稳定进行。其中，所述点火电极管13与所述一次燃气管11之间设有间隙，所述点火电极管13与所述一次输气通道1之间设有间隙，由一次助燃管12进入的空气可经由所述间隙与所述引燃段31相连通，并且由一次助燃管12进入的空气还可对点火电极管13和一次输气通道1进行降温、冷却操作。优选地，点火电极管13附近还可设置有火焰监测电极管16。

需要说明的是，为降低核心火焰的温度，所述一次燃气管11输送的天然气和一次助燃管12输送的空气的比例为1:1至1:1.5，使天然气与氧气混合物在亚化学计量比状态下燃烧，使燃烧温度低于理论燃烧温度(约3000℃)，从而使核心火焰为不完全燃烧，降低核心火焰范围内的高温点，使核心火焰温度分布更均匀，还可以降低高温点对套筒3和套筒3上耐火材料使用寿命的影响，实现有效控制核心火焰，有效控制燃烧功率的效果。

此外，结合图2至图6，为保障结构稳固，所述一次输气通道1内还设有限位板14，所述一次燃气管11和穿过所述限位板14至所述引燃段31内，且所述限位板14上设有通气孔15，所述通气孔15经由所述间隙与所述一次助燃管12相连通。

其中，所述通气孔15包括第一通孔151和第二通孔152，所述第一通孔151围绕所述一次燃气管11设置，使一次燃气管11输送的天然气可均匀地与周围第一通孔151输出的空气中的氧气混合；所述第二通孔152围绕所述第一通孔151和一次燃气管11设置，以增加旋流，使天然气与氧气混合更均匀。优选地，所述第二通孔152内设有倾斜面153，所述倾斜面153沿顺时针或逆时针方向倾斜设置，以形成旋流。更佳地，所述第二通孔152可位于所述限位板14的边缘处，为旋流的形成提供充足空间。

另一方面，结合图2至图5，为进一步形成对流传热能力强的烧制火焰，所述二次输气通道2设有用于输送天然气的二次燃气管21和用于输送含氧量高的空气的二次助燃管22，所述二次燃气管21和二次助燃管22均与所述引燃段31相连通，使二次燃气管21处可进行贫燃料燃烧，并产生二次燃烧产物。其中，所述二次燃烧产物的一部分会与套筒3内的一次燃烧产物一同被核心火焰燃烧，另一部分排出外部的一次燃烧产物和二次燃烧产物会被吸附回导出段33处，从而同样被核心火焰点燃，以使套筒3外部可形成对流传热能力强的烧制火焰。

优选地，所述二次燃气管21上设有点火端211，所述点火端211插入所述引燃段31内，二次燃气管21输出的天然气经由点火端211向引燃段31方向输出，使天然气与氧气混合后，会被直接点燃，产生二次燃烧产物。其中，所述点火端211插入引燃段31的深度大于所述一次燃气管11插入引燃段31的深度，以便于二次燃烧产物被核心火焰卷吸和夹带，从更易产生流传热能力强的烧制火焰。更佳地，所述二次助燃管22与所述二次燃气管21相错开，以便于气体混合，并有助于二次助燃管22对二次燃气管21进行冷却。

此外，为实现贫燃料燃烧，所述二次燃气管21输送的天然气和二次助燃管22输送的含氧量高的空气的比例为1:3至1:4，天燃气少，空气多，以保证二次燃气管21处的燃烧温度低于其峰值温度。

需要说明的是，为进一步实现核心火焰的不完全燃烧与二次输气通道2处的贫燃料燃烧，所述一次助燃管12和所述二次助燃管22输送的空气的含氧率均为90％-97％，通过在提高空气中的含氧量，保障燃烧温度不会达到峰值温度。其中，一次燃烧产物、二次燃烧产物主要为天然气与氧气燃烧后形成的对流的高温气体，高温气体的主要成分为二氧化碳、水汽、氧气等挥发物。

另外，本发明还提供一种梭式窑，包括窑墙和上述的梭式窑天然气纯氧烧嘴，所述梭式窑天然气纯氧烧嘴通过所述支撑座4安装在所述窑墙上，且所述窑墙设有过孔，所述梭式窑天然气纯氧烧嘴的凹槽41以及套筒3可经由所述过孔与所述梭式窑的内部相连通，以使烧制火焰可通向梭式窑的内部。

本发明的工作原理如下：

首先，工控机向一次燃气管11输送天然气和含氧量高的氧气，天然气和氧气会在燃烧段混合，并被点燃，形成核心火焰，并产生一次燃烧产物；

随后，工控机向二次燃气管21输送天然气和含氧量高的氧气，使其在核心火焰周围区域进行贫燃料燃烧，并产生二次燃烧产物；

所述引燃段31通过所述进气孔23与外部相连通，以使一次燃烧产物和二次燃烧产物可经由进气孔23输往外部；所述收缩段32的直径由所述收缩段32与引燃段31的连接处向所述导出段33方向逐渐缩小，以压缩气体，加快气体流速，从而降低收缩段32和导出段33的气压，使其低于外部气压，形成气压差，从而使一次燃烧产物、二次燃烧产物以及外部空气会往导出段33方向移动，并被吸附进导出段33内，以被核心火焰加热燃烧，进一步形成状态稳定，温度合理，长度适中，对流传热能力强的烧制火焰。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种梭式窑天然气纯氧烧嘴，其特征在于，包括一次输气通道、二次输气通道和套筒，所述一次输气通道套设于所述二次输气通道中，且所述二次输气通道的内壁与所述一次输气通道的外壁相隔预设距离；

所述套筒设有引燃段、收缩段和导出段，所述引燃段通过所述收缩段与所述导出段相连通，且所述导出段与外部相连通，所述一次输气通道经由所述二次输气通道与所述引燃段相连通；

所述引燃段和二次输气通道的连接处设有进气孔，所述引燃段通过所述进气孔与外部相连通；所述收缩段的直径由所述收缩段与引燃段的连接处向所述导出段方向逐渐缩小，以使所述收缩段的气压低于所述引燃段的气压。

2.如权利要求1所述的梭式窑天然气纯氧烧嘴，其特征在于，所述梭式窑天然气纯氧烧嘴还包括支撑座，所述支撑座设有凹槽，所述套筒穿过所述支撑座至所述凹槽内，且所述套筒和所述凹槽之间相隔预设距离，以使所述套筒和凹槽之间形成有供气区，所述进气孔与所述供气区相连通。

3.如权利要求1所述的梭式窑天然气纯氧烧嘴，其特征在于，所述二次输气通道和引燃段之间设有连接平台，所述进气孔贯穿所述连接平台，且所述排出口环绕所述二次输气通道间隔排列设置。

4.如权利要求1所述的梭式窑天然气纯氧烧嘴，其特征在于，所述一次输气通道内设有一次燃气管，用于输送天然气，所述一次输气通道上设有一次助燃管，用于输送空气，所述一次燃气管插入所述引燃段内，所述一次助燃管与所述引燃段相连通；

所述一次助燃管的位置与所述一次燃气管的位置相错开。

5.如权利要求4所述的梭式窑天然气纯氧烧嘴，其特征在于，所述一次输气通道内还设有点火电极管，所述点火电极管插入所述引燃段内，且所述点火电极管朝向所述一次燃气管设置；

所述点火电极管与所述一次燃气管之间设有间隙，且所述点火电极管与所述一次输气通道之间设有间隙，以使所述一次助燃管经由所述间隙与所述引燃段相连通。

6.如权利要求5所述的梭式窑天然气纯氧烧嘴，其特征在于，所述一次输气通道内还设有限位板，所述一次燃气管和穿过所述限位板至所述引燃段内，且所述限位板上设有通气孔，所述通气孔经由所述间隙与所述一次助燃管相连通。

7.如权利要求6所述的梭式窑天然气纯氧烧嘴，其特征在于，所述通气孔包括第一通孔和第二通孔，所述第一通孔围绕所述一次燃气管设置，所述第二通孔围绕所述第一通孔和一次燃气管设置；

所述第二通孔位于所述限位板的边缘处，且所述第二通孔内设有倾斜面，所述倾斜面沿顺时针或逆时针方向倾斜设置。

8.如权利要求4所述的梭式窑天然气纯氧烧嘴，其特征在于，二次输气通道设有用于输送天然气的二次燃气管，和用于输送空气的二次助燃管，所述二次燃气管和二次助燃管均与所述引燃段相连通，且所述二次助燃管的位置与所述二次燃气管的位置相错开；

所述二次燃气管上设有点火端，所述点火端插入所述引燃段内，所述点火端插入所述引燃段的深度大于所述一次燃气管插入所述引燃段的深度。

9.如权利要求8所述的梭式窑天然气纯氧烧嘴，其特征在于，所述一次燃气管输送的天然气和一次助燃管输送的空气的比例为1:1至1:1.5；所述二次燃气管输送的天然气和二次助燃管输送的空气的比例为1:3至1:4；

所述一次助燃管和所述二次助燃管输送的空气的含氧率均为90％-97％。

10.一种梭式窑，其特征在于，包括窑墙和如权利要求1-9任一项所述的梭式窑天然气纯氧烧嘴，所述梭式窑天然气纯氧烧嘴安装在所述窑墙上，且所述窑墙设有过孔，所述梭式窑天然气纯氧烧嘴经由所述过孔与所述梭式窑的内部相连通。

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