CN201014429Y

CN201014429Y - 低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置

Info

Publication number: CN201014429Y
Application number: CNU200620166522XU
Authority: CN
Inventors: 苗为人; 余威; 陈迪安; 戚开民; 刘志民; 蹇军强; 李春生; 吴文溪; 李冰; 刘文田
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Group Co Ltd; Shougang Corp
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2016-12-07

Abstract

本实用新型是一种专门用于工业炉加热的燃烧设备，是由主喷嘴组合和二次空气喷管组成。主喷嘴组合包括中心空气喷嘴1、一次空气喷嘴2和燃料喷嘴3三部分，它们三者通过两对同心法兰A、B连接，一次空气喷嘴2和燃料喷嘴3之间设有旋流片a，端头安装有由螺纹连接的耐热钢喷头b；二次助燃空气喷管4与主喷管分离，置于主喷管旁，喷管形状为月牙型或圆形；主喷嘴组合和二次空气喷管4由法兰板C与炉墙钢板相连接；烧嘴砖烧嘴砖与炉墙构成一体。这种燃烧装置结构体积小，结构简单，功能性强，安装方便，且使用寿命长。

Description

低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置

技术领域：

本实用新型涉及一种工业炉加热专用混合煤气燃烧装置，尤其是可以降低NOx排放的火焰长度可调的混合煤气燃烧装置。

背景技术：

传统调焰烧嘴的一次风和二次风通过嘴前1个同心管进入烧嘴，通过调节安装在烧嘴本体上火焰调节阀调节火焰长度；由于二次风包裹一次风和煤气，二次风发生卷吸作用，使烟气进入不了燃烧区域，产生烟气在小范围内循环，生成局部高温，因此燃烧产物中NOx的含量偏高，一般NOx的含量在100ppm左右。如今，世界各国对环保愈来愈重视，也相应地制定了NOx排放标准，本实用新型“低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置”正是在这种背景下，在吸取了国外先进技术的基础上，创新研制的一种低NOx排放、火焰长度可调、结构简单的创新型低NOx混合煤气调焰燃烧装置。

发明内容：

针对传统烧嘴NOx排放较高的缺点，为了适应我国政府及企业环保意识的不断增强，我们在实践的基础上研制开发出新型“低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置”，不仅使钢坯加热质量得到提升，同时也大大降低了NOx的排放量。

本实用新型涉及的低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置，包括由中心空气喷嘴、一次空气喷嘴和燃料喷嘴组合而成的主喷管及二次空气喷管，其特征在于：二次空气喷管与主喷管分离，平行于主喷管布置，实现二次助燃空气的供给，完成燃料的二级燃烧。

其中烧嘴砖在烧嘴安装时与炉墙一起浇注而成，其中烧嘴砖上二次空气喷口可以是月牙形、圆型、长方形。

一次空气喷嘴设有空气旋流装置。

煤气喷嘴喷头由特殊钢制成，且为螺纹连接，可拆卸。

本实用新型“低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置”采用两级燃烧法的机理，燃料在主喷嘴与高速旋转的一次空气混合发生一级燃烧的同时，二次助燃空气由二次空气喷管喷口f喷出，在炉内与一级燃烧产生的火焰边混合边燃烧，这样不仅使火焰长度增长，混合效果也得到了明显提高，避免产生局部超高温区域，有效降低了燃烧产物中NOx的含量，使其含量低于70ppm；同时二次助燃空气高速喷入炉内时发生卷吸作用，一部分炉内烟气被卷吸到煤气燃烧区域，这样也大大提高沿炉宽方向炉气温度均匀性，提升了钢坯加热质量。

本燃烧装置具有如下功能特点及有益效果：

1)中心助燃空气喷嘴1的主要作用是在烧嘴燃烧负荷降低时，来保证火焰的刚性；通过中心助燃空气喷嘴1进入烧嘴的助燃空气量大约占总助燃空气量的5％左右；在烧嘴正常工作时不用对其进行调节。

2)本燃烧装置的火焰长度主要靠调整一次助燃空气量来调节。正常工作时，一次助燃空气从一次空气喷嘴2高速旋转喷出，将从中间燃料喷口3喷出的混合煤气包裹在中间高速前进，在前进过程中一次助燃空气和燃料不断混合燃烧，这样不仅保证了燃烧质量，同时也保证了火焰的长度。于是我们就可以通过对一次助燃空气的调节来调整火焰的长度，实现调焰功能。一次助燃空气量占总助燃空气量的0～30％。

3)本燃烧装置将二次空气喷嘴4作成单孔，水平置于主喷嘴旁边。正常工作时，二次助燃空气在炉内与一级燃烧的火焰边混合边燃烧，这样可以有效减缓火焰喷出速度沿炉宽的的衰减，延长火焰长度；同时，将二次助燃空气喷管4和主喷嘴分离，当二次风高速喷入炉内时与包裹燃料的一次助燃空气和烟气发生卷吸作用，一部分炉内烟气被卷吸到煤气燃烧区域，这样可以有效降低燃烧产物中NOx的含量，实现NOx低排放的环保功能。二次助燃空气量占总助燃空气量的70～100％。

4)本燃烧装置结构简单主要体现在将烧嘴砖5与炉墙构成一体，烧嘴结构简单实用，其中主喷嘴组合喷口g为圆型、二次空气喷管烧嘴砖喷口f可以根据燃料及燃烧机理需要设计成不同形状，如月牙形、圆型、长方形等。

低NOx的实现：

1)本实用新型采用二级燃烧方式，一次空气在与煤气在炉内混合燃烧时，由于风量在0～30％范围在一级燃烧时，燃烧需要O₂不够，同时一次包裹煤气高速喷入炉内卷吸一部分烟气进入燃烧区域，因此在一级燃烧区域燃烧不完全，一级燃烧区域火焰中心温度得到有效降低，因此在此区域有效抑止NOx的生成。

2)一级燃烧即将完成时，来自二次风喷嘴4的二次风高速喷入炉内时与包裹燃料的一次助燃空气和烟气发生卷吸作用，一部分炉内烟气被卷吸到煤气燃烧区域，因此有效抑止NOx的生成。这是因为NOx的生成必须具备两个条件，一是足够高的温度，二是燃烧区域O₂的浓度。本实用新型“低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置”采用2级燃烧方式，一级燃烧属于缺氧燃烧，因此一级燃烧区域火焰中心温度相对传统调焰烧嘴低，二级燃烧是在一级燃烧之后，由于高速喷入的二次空气卷吸周围的烟气，因此在二级燃烧区域O₂的浓度低，而本实用新型“低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置”从结构和燃烧机理上最大限度抑止NOx的生成，实现NOx低排放的环保功能。本实用新型“低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置”从燃烧机理上火焰高温区域被延长，因此火焰长度方向周围烟气温度比较均匀，但是火焰高温区温度较传统的调焰烧嘴低150℃左右，因此本实用新型“低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置”是21世纪新型环保然烧器。

附图说明

图1是低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置示意图；

图2是低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置主喷嘴A-A剖视图；

图3是图2的C向视图，它显示主喷嘴和二次空气喷管烧嘴砖的形状。

其中：1-中心空气喷嘴、2-一次空气喷嘴、3-燃料喷嘴、4-二次空气喷管、5-烧嘴砖、a-空气旋流装置、b-测压管、c-观火孔、d-点火孔、e-燃料喷头、f-烧嘴砖二次空气喷口、g-烧嘴砖主喷口、A-法兰一、B-法兰二、C-法兰板。

具体实施方式

下面就本实用新型的一种燃烧装置结合附图描述如下。当然，本实用新型并不仅仅局限于此例，还可根据具体条件对其作出其它形式上的的变化与创新。

低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置，它包括：主喷嘴组合和二次空气喷管。主喷嘴实现中心空气、燃料和一次助燃空气的供给，完成一级燃烧，它由中心空气喷嘴1、一次空气喷嘴2和燃料喷嘴3三部分组成；一次空气喷嘴供应的空气约占总理论燃烧空气的30％左右，设有空气旋流装置a，实现一次空气高速旋转，并实现与燃料的一级燃烧；二次助燃空气喷管4实现二次助燃空气的供给，完成燃料的二级燃烧，其供风量约占总理论燃烧空气的70％左右；它与主喷管分离，平行于主喷管安置；另外，主喷嘴组合和二次空气喷管均不带烧嘴砖，烧嘴砖待烧嘴安装时与炉墙一起浇注而成，其中烧嘴砖二次空气喷口f可以根据燃料及燃烧机理需要设计成不同形状，如月牙形、圆型、长方形等。

图1、图2和图3，展示了一种低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置。在此实施例中，低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置包括：主喷嘴组合、二次空气喷管4和烧嘴砖5。主喷嘴组合、二次空气喷通过法兰板C组合在一起安装在炉皮钢板上，烧嘴砖5于炉墙成一体。

主喷嘴实现中心空气、燃料和一次助燃空气的功给，完成一级燃烧，它由中心空气喷嘴1、一次空气喷嘴2和燃料喷嘴3三部分组成。中心空气喷嘴1的主要作用是在烧嘴燃烧负荷降低时，来保证火焰的刚性；通过中心空气喷嘴1进入烧嘴的助燃空气量大约占总助燃空气量的5％左右；在烧嘴正常工作时不用对其进行调节。一次空气主要来调节火焰长度。正常工作时，一次助燃空气经空气旋流装置a，高速旋转，将从中间燃料喷口3喷出的混合煤气包裹在中间高速前进，再由烧嘴砖5上的主喷口g喷出。在前进过程中一次助燃空气和燃料不断混合燃烧，这样不仅保证了燃烧质量，同时也保证了火焰的长度。于是我们就可以通过对一次助燃空气的调节来调整火焰的长度，实现调焰功能。一次助燃空气量占总助燃空气量的0～30％。本实施例中中心空气喷嘴1、一次空气喷嘴2和燃料喷嘴3三部分由两组同心法兰A、B连成一体；并且在燃料喷嘴3和一次空气喷嘴2的直管段都设有压力检测孔b；烧嘴的侧部还装有点火孔d。

如附图3所示，本实施例将二次空气喷嘴4烧嘴砖喷口f作成月牙状。正常工作时，二次助燃空气在炉内与混合煤气边混合边燃烧，这样可以有效减缓火焰喷出速度沿炉宽的的衰减，延长火焰长度；同时，将二次空气喷管4于主喷嘴分离，当二次风高速喷入炉内时与包裹燃料的一次助燃空气和烟气发生卷吸作用，一部分炉内烟气被卷吸到煤气燃烧区域，这样可以有效降低燃烧产物中NOx的含量，实现NOx低排放的环保功能。此外，在二次空气喷嘴4的端部安装了带有球阀和耐热玻璃的观火孔c；在二次空气喷嘴4的直管段安装了测压管b。

Claims

1.一种低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置，包括由中心空气喷嘴(1)、一次空气喷嘴(2)和燃料喷嘴(3)组合而成的主喷管及二次空气喷管(4)，其特征在于：二次空气喷管(4)与主喷管分离，平行于主喷管布置，实现二次助燃空气的功给，完成燃料的二级燃烧。

2.如权利要求1所述的低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置，其特征在于：烧嘴砖(5)在烧嘴安装时与炉墙一起浇注而成，其中烧嘴砖上二次空气喷口(f)可以是月牙形、圆型、长方形。

3.如权利要求1所述的低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置，其特征在于：一次空气喷嘴(2)设有空气旋流装置a。

4.如权利要求1所述的低氮氧化物混合煤气调焰燃烧装置，其特征在于：煤气喷嘴喷头e由特殊钢制成，且为螺纹连接，可拆卸。