CN1987199A - 一种燃气预混高速烧嘴 - Google Patents

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本发明涉及一种燃气预混高速烧嘴，包括：燃气管、空气管、预混室、混合着火室和燃烧室；燃气管、空气管和预混室三者同轴布置，燃气管通过位于预混室底部的燃气入口小孔与预混室相通，空气管罩于燃气管外部，并通过位于预混室侧壁上的空气入口小孔与预混室相通，燃烧室底部与混合着火室相连通；混合着火室内填有高温多孔陶瓷触媒；燃烧室为柱型风帽状，其侧壁开有烟气出口小孔。该烧嘴的燃气与空气混合速度快、混合充分，燃烧完全、强度高，燃烧调节方便，烧嘴体积小、单位容积的燃烧强度高；可以单独使用，也可以多个烧嘴并联使用。本发明提出的燃气预混高速烧嘴，主要用于直接加热处于流态化的固体颗粒状物料。

Description

一种燃气预混高速烧嘴
技术领域
本发明涉及一种燃气预混高速烧嘴。
背景技术
目前应用的燃气高速烧嘴就燃气与空气的混合方式可以分为预混式和非预混式两种。预混式高速烧嘴的调节范围小，燃气和空气不能低于某一流量，否则会出现回火现象。非预混式不受此限制，可以供给预热空气；按燃气高速烧嘴用途可以分为用于快速对流加热的不调温高速烧嘴和用于热处理及干燥炉的调温高速烧嘴，前者不供二次空气，空气过剩系数变动不大，出口烟气温度调节范围小，后者供给二次空气，空气过剩系数变化幅度大，出口烟气温度调节范围也大。
非预混式燃气高速烧嘴是将燃气与空气分别直接送入燃烧室，二者在燃烧室内进行非预混式燃烧，在混合装置中，燃气通常沿中心管、经与中心管同心的喷嘴或经过与空气形成一定角度的若干小喷嘴进入燃烧室。普通的高速烧嘴常采用非预混式，如英国的Hot-Work公司和我国北京钢铁设计研究总院研制的产品，一般包括燃料及空气接管、燃烧筒及烧嘴砖等三个部分，其工作原理是燃气首先与部分空气在燃烧筒内混合燃烧，未完全燃烧的燃气进入烧嘴砖与剩下的空气混合燃烧。这类非预混烧嘴的共同缺陷是：燃气与空气的混合过程都是通过旋流装置来完成，混合的效果有限，烧嘴的体积大而笨重、火焰稳定性差、易受烧嘴外被加热物料的影响、结构复杂、维修不方便，而且由于燃气和空气在燃烧室内进行混合，混合过程占据了燃烧室的一部分体积，不仅降低了燃烧室的单位容积燃烧强度，还会降低燃烧的完全程度。但是这种高速烧嘴的调节范围比较大。
预混式高速烧嘴是将燃气和空气在送入燃烧室前进行充分混合，其混合形式很多，如大型的采用比例混合鼓风机，中小型的采用引射器等。近年较为普遍采用的是以空气作为工质的引射器，燃气则应用零位调节器保持其压力恒定，从而严格控制燃气与空气的混合比。
现在广泛使用的有以下几种高速烧嘴：
1、SGM型燃气低压高速烧嘴：SGM型燃气低压高速烧嘴的燃气经过狭缝呈薄层流出，空气与燃气成90°角相遇，由于空气的引射作用，促使二者进行强烈混合，混合气体经腰圆形孔进入圆柱形燃烧室燃烧。火焰稳定是依靠转角处和流股间的高温烟气再循环及燃烧室壁面实现的。该种高速烧嘴空气过剩系数调节范围广，容易实现稳定燃烧，但是加工工艺复杂，体积大，不适合小空间加热的情况。
2、带烟气缩口的高速烧嘴：带烟气缩口的高速烧嘴主要用于室式金属加热炉。该种高速烧嘴的特点是，空气沿着燃烧室长度分散供应，且设置了空气节流室。空气的分散供应起到了对燃烧室的冷却作用，这样，燃烧室可以用普通耐热钢制造。火焰稳定性高，允许高速烧嘴在较大过剩空气系数下工作。这种高速烧嘴的特点决定了它的构造比较复杂，不适合加热小颗粒物料。
3、铸铁外壳与焊接外壳高速烧嘴：在燃气入口处有一挡板，用三根圆钢支撑在燃气喷口上，迫使燃气沿着端部内表面流动，同时产生涡流，有利于与空气的混合。空气经燃烧室上的两排开孔进入燃烧室内，与空气边混合边燃烧。燃烧室用不锈钢板制成，内衬耐火材料。燃烧室缩口用高铝耐火混凝土制成，外边有不锈钢外壳，内衬碳化硅。高速烧嘴工作时，耐火混凝土容易产生裂缝。为防止发生这种现象，不仅安装了不锈钢外壳，还设置了冷空气道，保持外侧空气压力大于内侧烟气压力，一旦发生裂缝，冷空气可以沿缝流入起冷却作用，避免热烟气外窜，烧坏烧嘴。
4、自身预热式高速烧嘴：自身预热式高速烧嘴实际上是由一个高速烧嘴和一个逆流式换热器组成。燃气从中心管流入燃烧室，空气在空气管与燃气管环缝中流入燃烧室，空气管表面装有换热器肋片。烟气在套管与空气管之间经肋片间隙与空气成逆流，流向烧嘴前端被排出。预热后的空气立即进入燃烧室与燃气混合燃烧。此类高速烧嘴结构复杂，维修不便，不适合加热流态化物料。
到目前为止，所有的高速烧嘴都面向于冶金炉窑，这些高速烧嘴有一些共同的弊端：体积庞大，结构复杂，不适合加热小颗粒物料和液体物料。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃气预混高速烧嘴，主要用于直接加热处于流态化的固体颗粒状物料。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的燃气预混高速烧嘴，包括燃气管1、空气管2、预混室5、混合着火室6和燃烧室8；燃气管1、空气管2和预混室5三者同轴布置，燃气管1通过位于预混室5底部的燃气入口小孔3与预混室5相通，空气管2罩于燃气管1外部，并通过位于预混室5侧壁上的空气入口小孔4与预混室5相通，燃烧室8底部与混合着火室6相连通，其特征在于，所述的混合着火室6内填有高温多孔陶瓷触媒7；所述的燃烧室8为柱型风帽状，其侧壁开有烟气出口小孔9。
本发明的燃气预混高速烧嘴中，燃气通过预混室5底部的燃气入口小孔3以150～200m/s的速度进入预混室5，空气通过预混室侧壁的空气入口小孔4以200m/s左右的速度进入预混室5，空气和燃气在预混室5内初步混合，而后进入混合着火室6与位于其中的高温多孔陶瓷触媒7接触后完全混合并着火，在燃烧室8内完全燃烧，高温烟气从燃烧室8侧壁的烟气出口小孔9高速喷出。
本发明的原理是，采用上述结构，尤其是高温多孔陶瓷触媒可使燃气与空气快速充分地混合，并提供稳定的着火源，从而保证燃气在燃烧室中稳定、完全地燃烧，高温烟气以高达200m/s以上的速度喷出烧嘴，加热物料，燃气的燃烧在柱型风帽状的燃烧室的保护下，不受外界被加热物料的影响。由于本发明提出的燃气预混高速烧嘴燃烧强度非常高，可以达到70MW/m3，所以混合着火室和燃烧室的材料必须是高温合金，比如Cr25Ni20或等级更高的高温合金。
本发明提出的燃气预混高速烧嘴，燃气与空气混合速度快、混合充分，燃烧完全、强度高，燃烧调节方便，烧嘴体积小、单位容积的燃烧强度高；可以单独使用，特别适用于空间非常狭小内的加热；也可以多个烧嘴并联使用，用于大空间内的加热。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
参见附图1，本发明的燃气预混高速烧嘴，包括燃气管1、空气管2、预混室5、混合着火室6和燃烧室8，燃气管1、空气管2和预混室5三者同轴布置，燃气管1通过位于预混室5底部的燃气入口小孔3与预混室5相通，空气管2罩于燃气管1外部，并通过位于预混室5侧壁上的空气入口小孔4与预混室5相通，燃烧室8底部与混合着火室6相连通；混合着火室6内填有高温多孔陶瓷触媒7；燃烧室8为柱型风帽状，其侧壁开有烟气出口小孔9。

Claims (1)

1、一种燃气预混高速烧嘴，包括燃气管(1)、空气管(2)、预混室(5)、混合着火室(6)和燃烧室(8)，燃气管(1)、空气管(2)和预混室(5)三者同轴布置，燃气管(1)通过位于预混室(5)底部的燃气入口小孔(3)与预混室(5)相通，空气管(2)罩于燃气管(1)外部，并通过位于预混室(5)侧壁上的空气入口小孔(4)与预混室(5)相通，燃烧室(8)底部与混合着火室(6)相连通；其特征在于，所述的混合着火室6内填有高温多孔陶瓷触媒(7)；所述的燃烧室(8)为柱型风帽状，其侧壁开有烟气出口小孔(9)。
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