CN201277550Y - 集成式自换向蓄热燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种集成式自换向蓄热燃烧器，包括一个中心烧嘴；一个内装有蓄热体的陶瓷或金属筒组；一个与陶瓷或金属筒组相联接并开有与其相同数量孔洞的金属法兰；一个与金属法兰相联、辐板开有孔洞的可往复旋转轮盘；一套驱动装置；一个带有主空气入口、煤气入口、烟气出口的燃烧器外壳；一个排烟引射器。本实用新型所述蓄热式燃烧器通过巧妙设计的旋转轮盘机构，达到空气/煤气/烟气连续供入、排出，且空气/煤气/烟气通道交替切换。从而实现了在一个燃烧器中完成蓄热和换热功能目的。集成在燃烧器中的蓄热体大量吸收烟气中的热量，再通过空气/煤气/烟气通道交替变换，将热量传给空气，从而大幅度节约能源并有效降低烟气中有害物质的排放。

Description

集成式自换向蓄热燃烧器

技术领域：

本实用新型属于燃气燃烧器，，特别涉及一种主要应用于工业炉设备上的蓄热式高节能低氧化氮排放的集成式自换向蓄热燃烧器，。

背景技术：

随着全球能源紧缺、价格飞涨，以及国家“节能、减排、降耗”发展战略的实施，对工业领域中加热、热处理设备的能耗、排放指标要求越来越严格。寻找一种高节能低排放的燃烧器，已经成为国内外加热、热处理设备使用者、设计研究人员以及此类设备供应商最紧迫的课题。

目前绝大多数加热、热处理设备装备传统的“换热器”回收烟气中的热量，一般回收率为20％左右。

近年来，随着材料科学、制造技术以及设计理念的进步，一种古老的换热方式：西门子-马丁炉“蓄热技术”逐渐在现代工业燃烧领域得到再发展和推广应用。采用蓄热方式可以回收烟气中60％-80％的余热，从而大大降低了能源消耗。目前所使用的蓄热式燃烧器采用“成对布置”方式，其结构庞大，管路复杂，难以精确控制炉压、炉温以及燃烧过程，因而推广使用受到极大局限。

发明内容：

本实用新型提供一种主要应用于工业炉设备上的集成式自换向蓄热燃烧器，可以满足“蓄热技术”在工业炉领域广泛应用的要求。

本实用新型的技术内容是：

一种集成式自换向蓄热燃烧器，其特征在于：有一个带有点火电极(15)、火焰检测器(33)、点火煤气入口(17)、点火空气入口(19)的中心烧嘴(21)；一个成偶数围绕中心烧嘴排列、内装有蓄热体(4)的陶瓷筒组(3)；一个与陶瓷筒组(3)相联接并开有与陶瓷筒组相同数量孔洞的金属法兰(7)，该金属法兰(7)的一侧与燃烧器外壳(13)联接，另一侧与炉墙(6)或辐射管法兰联接；一个与金属法兰(7)相联、辐板开有孔洞的旋转换向轮盘(11)；一个驱动旋转换向轮盘(11)转动的电动或气动驱动装置(10)；一个带有主空气入口(34)、烟气出口(8)、以及主煤气入口(30)的燃烧器外壳(13)；一个装在烟气出口(8)上的排烟引射器(9)。

辐射管(1)内装有陶瓷筒组(3)，陶瓷筒组(3)中心孔内装有中心烧嘴(21)；中心烧嘴(21)右端外有燃烧器外壳(13)。

中心烧嘴(21)的中间是煤气枪(5)，煤气枪(5)中心是点火电极(15)，右端有点火煤气入口(17)和点火煤气电磁阀(16)和煤气可调节流器(27)。

煤气枪(5)右端部外有烧嘴端盖(14)、烧嘴端盖(14)上有火焰检测器(33)、点火空气入口(19)、点火空气电磁阀(18)、点火空气可调节流器(20)。

陶瓷筒组(3)成偶数围绕中心烧嘴排列、内装有蓄热体(4)。

陶瓷筒组(3)右端联接有金属法兰(7)，金属法兰(7)上开有与陶瓷筒组相同数量孔洞，该金属法兰右侧与燃烧器外壳(13)连接，金属法兰左侧与炉墙(6)或辐射管(1)连接。

金属法兰(7)与旋转换向轮盘(11)左侧辐板端面气密滑动联接，旋转换向轮盘(11)上连接空心金属管体A(31)及空心金属管体B(37)，空心金属管体A(31)两端各与旋转轮盘(11)上的左端辐板(11A)及中间辐板(11B)密封联接，使烟气腔(40)与金属法兰(7)上的开孔贯通且与空气腔(39)隔开；空心金属管体B(37)与旋转轮盘(11)上的左端辐板(11A)，中间辐板(11B)及右端辐板(11C)密封联接，使煤气腔(41)与金属法兰(7)上的开孔贯通且与空气腔(39)，烟气腔(40)隔开；旋转换向轮盘(11)的中心套管(24)与金属法兰(7)通过轴承(35)滑动联接，中心套管(24)联接带电动或气动驱动装置(10)的传动机构(12)。

燃烧器外壳(13)有一个主空气入口(34)及主煤气入口(30)；燃烧器外壳(13)还有一个烟气出口(8)，烟气出口(8)上装有用于排烟的引射器(9)及一个温度传感器(28)、一个压力传感器(29)；燃烧器外壳(13)通过轴承(36)与中心套管(24)气密滑动连接；主煤气入口(30)上装有主煤气电磁阀(43)，主空气入口(34)上装有主空气电磁阀44。

所述燃烧器中心烧嘴(21)的中心是点火电极(15)，点火电极(15)外周是煤气枪(5)，煤气枪(5)外周是点火空气环形通道(38)、点火空气环形通道(38)外是绝热保温套(22)；煤气枪(5)的左端有点火空气旋流装置(23)；中心烧嘴(21)左端外是陶瓷燃烧室(2)。

旋转换向轮盘(11)左端辐板(11A)上开有与金属法兰(7)上位置、数量、尺寸相同的八个孔洞，右端部通过弹簧(45)的压力作用使之与金属法兰(7)压紧，中间辐板(11B)开有六个孔，右端辐板(11C)开有两个孔，所有辐板与燃烧器外壳的接触面均为滑动密封联接，该旋转换向轮盘(11)的中心套管(24)通一个带电动或气动驱动装置(10)的传动机构(12)作用，可相对于金属法兰(7)和燃烧器外壳(13)转动或往复转动。

本实用新型的特点：

本实用新型主要应用于工业炉设备上的集成式自换向蓄热燃烧器。其功能是通过燃烧燃料，释放热量，实现向用于加热、热处理或烘干工艺过程的工业炉设备提供热量的目的。集成式自换向蓄热燃烧器是一种工业燃烧装置，通过集成在燃烧器里的蓄热体以及烟气/空气/煤气旋转换向机构，回收燃烧产物排出的热量，并以此热量预热助燃空气及煤气，节约能源。

相对于普通燃烧器+换热器系统或自带换热器的自身预热燃烧器，蓄热燃烧器可以将助燃空气预热到更高温度。例如，当炉温1000℃时，可将助燃空气预热到800℃-900℃，煤气预热到800℃-900℃，从而使排烟温度降到200℃以下。目前所使用的蓄热燃烧器为成对使用的蓄热→燃烧→蓄热→燃烧系统，其结构庞大，管道复杂，炉内温度及压力波动大，且不便于实现精确燃烧控制。

本实用新型所述蓄热式燃烧器通过巧妙设计的旋转轮盘机构，达到空气煤气连续供入、/烟气连续排出且空气/煤气/烟气通道交替变换，从而实现了在一个燃烧器中完成蓄热和换热功能的目的。集成在燃烧器中的蓄热体大量吸收烟气中的热量，再通过空气/煤气/烟气通道交替变换，将热量传给空气及煤气，从而大幅度节约能源并有效的降低烟气中有害物质的排放。

附图说明：

图1是集成蓄热式燃烧器的A-A剖结构示意图

图2是集成蓄热式燃烧器的B-B剖结构示意图

图3是集成蓄热式燃烧器的蓄热体结构的I-I断面示意图

图4是集成蓄热式燃烧左端辐板的结构II-II断面示意图

图5是集成蓄热式燃烧器中间辐板的结构III-III断面示意图

图6是集成蓄热式燃烧器右端辐板的结构IV-IV断面示意图

图中：1辐射管、2陶瓷燃烧室、3陶瓷或金属筒组、4蓄热体、5煤气枪、6炉墙、7金属法兰、8烟气出口、9排烟引射器、10电动或气动驱动装置、11旋转换向轮盘、11A左端辐板，11B中间辐板，11C右端辐板、12传动机构、13燃烧器外壳、14烧嘴端盖、15点火电极、16点火煤气电磁阀、17点火煤气入口、18点火空气电磁阀、19点火空气入口、20点火空气可调节流器、21中心烧嘴、22绝热保温套、23点火空气旋流装置、24中心套管、25燃烧室出口、26辐射管火焰管、27煤气可调节流器、28温度传感器、29压力传感器、30主煤气入口、31空心金属管体A、32喷口、32A喷口A、32B喷口B、33火焰监测器、34主空气入口、35轴承A、36轴承B、37空心金属管体B、38点火空气环行通道、39空气腔、40烟气腔、41煤气腔、42传动机构外壳、43主煤气电磁阀、44主空气电磁阀、45弹簧、46旋转轮盘辐板A上的孔洞

具体实施方式：

如图1、2所示，一种集成式自换向蓄热燃烧器，包括：

一个带有点火电极15和烧嘴端盖14、火焰检测器33、点火煤气入口17、点火煤气电磁阀16、煤气枪5、点火空气入口19、点火空气电磁阀18、点火空气旋流装置23、陶瓷燃烧室2、煤气可调节流器27、空气可调节流器20的中心烧嘴21；

一个成偶数围绕中心烧嘴排列的、内装有蓄热体4的陶瓷筒组3；

一个与陶瓷筒组相联接并开有与陶瓷筒组相同数量孔洞的金属法兰7，该金属法兰一侧与燃烧器外壳13联接，一侧与炉墙6或辐射管1联接；

一个与金属法兰7及燃烧器外壳13气密滑动相联、右端部有弹簧45压紧，辐板开有孔洞并装有轴承35的旋转换向轮盘11；

一个带电动或气动驱动装置10的传动机构12，一个传动机构外壳42；

一个带有主空气入口34、烟气出口8、以及主煤气入口30的燃烧器外壳；一个安装在排烟系统上的引射器9及一个温度传感器28、一个压力传感器29。

所述燃烧器中心烧嘴21，由陶瓷燃烧室2、煤气枪5、点火空气环形通道38、绝热保温套22、烧嘴端盖14组成。点火空气环形通道38带有点火空气旋流装置23；烧嘴端盖14上装有点火电极15、火焰检测器33、点火煤气入口17、点火煤气电磁阀16、点火空气入口19、  点火空气电磁阀18、可调煤气节流器27、可调空气节流器20。

在中心烧嘴21外部均匀围绕设置数量为偶数的耐高温陶瓷筒组3，在所有筒体内装有陶瓷蓄热体4(如图3)；筒体一端与开有相同数量孔洞的金属法兰7联接。

所述燃烧器中心烧嘴垂直穿过金属法兰7的中心孔；该金属法兰7一侧与燃烧器外壳13及辐板开有孔洞并中心套管24装有轴承35的旋转换向轮盘11相连，另一侧与数量为偶数的耐高温陶瓷筒组3相连，并可固定在炉墙6或辐射管1安装法兰上；该金属法兰7平面上沿圆周均匀开有与耐高温陶瓷或金属筒组3数量相同的孔洞。

金属法兰7一侧与燃烧器外壳13及辐板开有孔洞并中心孔装有轴承35的旋转换向轮盘11相连；该旋转换向轮盘11左端辐板11A(如图4)开有与金属法兰上位置、数量、尺寸相同的孔洞8个，右端部通过弹簧45的压力作用使之与金属法兰7压紧，同时通过密封结构滑动联接，中间辐板11B(如图5)开有六个孔，右端辐板11C(如图6)开有两个孔，所有辐板与燃烧器外壳的接触面均为滑动密封联接.空心金属管体A31两端各与旋转轮盘11上的左端辐板11A及中间辐板11B密封联接，使烟气腔40与金属法兰7上的开孔贯通且与空气腔39隔开；空心金属管体B37与旋转轮盘11上的辐板11A，11B及11C密封联接，使煤气腔41与金属法兰7上的开孔贯通且与空气腔39，烟气腔40隔开；空气腔通过旋转换向轮盘左端辐板11A上的孔洞46与金属法兰7上的开孔贯通，该旋转换向轮盘11的中心套管24通一个带电动或气动驱动装置10的传动机构12作用，可相对于金属法兰7和燃烧器外壳13转动或往复转动。

所述燃烧器外壳13带有主空气入口34、烟气出口8、以及主煤气入口30，并与带电动或气动驱动装置10的传动机构12、金属法兰7、传动机构外壳42紧固密封连接，与旋转换向轮盘11滑动密封联接。

所述安装在燃烧器外壳13上的烟气出口8上可以设置用于检测的温度传感器28，压力传感器29，以及用于排出烟气的引射器9。

所述集成式自换向蓄热燃烧器可与被加热设备炉墙6连接进行直接加热的敞焰燃烧。

所述集成式自换向蓄热燃烧器可与被加热设备辐射管1辐射管火焰管26连接进行间接加热的隔焰燃烧。

在本实用新型集成式自换向蓄热燃烧器初始启动时，少量空气从设置在烧嘴端盖14上的点火空气入口19、点火空气电磁阀18、点火空气可调节流器20，进入点火空气环行通道38，再经点火空气旋流装置23旋流喷出；少量煤气从点火煤气入口17，点火煤气电磁阀16，煤气可调节流器27，进入煤气枪5喷出，并与从点火空气旋流装置23旋流喷出的空气混合。

与此同时，点火电极15将空/煤气混合物点燃并在陶瓷燃烧室2中连续燃烧，并从燃烧室出口25高速喷出。火焰监测器33将点火成功的信号传给燃烧控制系统，燃烧控制系统发出指令使主煤气电磁阀43打开，并经主煤气入口30满负荷供入煤气，煤气经煤气腔41、右端辐板11C上的空心金属管体B37、法兰7上的开孔、装有蓄热体4的陶瓷筒组3，从喷口B 32B喷出。

与此同时，燃烧控制系统发出指令使主空气电磁阀44打开，主空气经主空气入口34、空气腔39、旋转换向轮盘左端辐板11A上的孔洞46，法兰7上的开孔、装有蓄热体4的陶瓷筒组3，从喷口32喷出，并与从喷口32B高速喷出的煤气混合、燃烧。

与此同时，排烟引射器9启动并开始排烟。炉内或辐射管内的完全燃烧产物受引射器9产生的负压作用，被喷口A32A吸入并经装有蓄热体4的陶瓷筒组3，此时烟气释放热量加热蓄热体4、经烟气腔40从烟气出口8排出。

待温度传感器28检测到经烟气腔40排出的烟气温度达到事先设定的某个温度时(例如200℃)，带电动或气动驱动装置10的传动机构12开始按照设定拍节正常工作。

正常工作状态下，当完成上述启动程序后，传动机构12驱动旋转换向轮盘11按照拍节转动或往复转动，每拍节转动角度为360°除以金属法兰7上开孔总数(例如360°/8＝45°)。通过旋转换向轮盘11按拍节转动或往复转动，使流经金属或陶瓷筒组3每个通道中蓄热体的烟气/空气/煤气随着节拍不停交替切换。当烟气流经时，蓄热体被加热并吸收烟气热量，从烟气腔40排出设定的低温烟气；下个时刻空气、煤气从反向流入，蓄热体放热并加热空气及煤气，被加热的空气从喷口32高速喷出，煤气从喷口B 32B高速喷出，空煤气混合燃烧，由此往复不断。

集成式自换向蓄热燃烧器可于被加热设备炉墙6连接进行敞焰燃烧直接加热，亦可与辐射管1，辐射管火焰管26连接进行隔焰燃烧间接加热。

Claims (10)

1、一种集成式自换向蓄热燃烧器，其特征在于：有一个带有点火电极(15)、火焰检测器(33)、点火煤气入口(17)、点火空气入口(19)的中心烧嘴(21)；一个成偶数围绕中心烧嘴排列、内装有蓄热体(4)的陶瓷筒组(3)；一个与陶瓷筒组(3)相联接并开有与陶瓷筒组相同数量孔洞的金属法兰(7)，该金属法兰(7)的一侧与燃烧器外壳(13)联接，另一侧与炉墙(6)或辐射管法兰联接；一个与金属法兰(7)相联、辐板开有孔洞的旋转换向轮盘(11)；一个驱动旋转换向轮盘(11)转动的电动或气动驱动装置(10)；一个带有主空气入口(34)、烟气出口(8)、以及主煤气入口(30)的燃烧器外壳(13)；一个装在烟气出口(8)上的排烟引射器(9)。

2、根据权利要求1所述的集成式自换向蓄热燃烧器，其特征在于：辐射管(1)内装有陶瓷筒组(3)，陶瓷筒组(3)中心孔内装有中心烧嘴(21)；中心烧嘴(21)右端外有燃烧器外壳(13)。

3、根据权利要求1所述的集成式自换向蓄热燃烧器，其特征在于：中心烧嘴(21)的中间是煤气枪(5)，煤气枪(5)中心是点火电极(15)，右端有点火煤气入口(17)和点火煤气电磁阀(16)和煤气可调节流器(27)。

4、根据权利要求3所述的集成式自换向蓄热燃烧器，其特征在于：煤气枪(5)右端部外有烧嘴端盖(14)、烧嘴端盖(14)上有火焰检测器(33)、点火空气入口(19)、点火空气电磁阀(18)、点火空气可调节流器(20)。

5、根据权利要求1所述的集成式自换向蓄热燃烧器，其特征在于：陶瓷筒组(3)成偶数围绕中心烧嘴排列、内装有蓄热体(4)。

6、根据权利要求1所述的集成式自换向蓄热燃烧器，其特征在于：陶瓷筒组右端联接有金属法兰(7)，金属法兰(7)上开有与陶瓷筒组相同数量孔洞，该金属法兰右侧与燃烧器外壳(13)连接，金属法兰左侧与炉墙(6)或辐射管(1)连接。

7、根据权利要求1所述的集成式自换向蓄热燃烧器，其特征在于：金属法兰(7)与旋转换向轮盘(11)左端辐板(11A)端面气密滑动联接，旋转换向轮盘(11)上连接空心金属管体A(31)及空心金属管体B(37)，空心金属管体A(31)两端各与旋转轮盘(11)上的左端辐板(11A)及中间辐板(11B)密封联接，使烟气腔(40)与金属法兰(7)上的开孔贯通且与空气腔(39)隔开；空心金属管体B(37)与旋转轮盘(11)上的左端辐板(11A)，中间辐板(11B)及右端辐板(11C)密封联接，使煤气腔(41)与金属法兰(7)上的开孔贯通且与空气腔(39)，烟气腔(40)隔开；旋转换向轮盘(11)的中心套管(24)与金属法兰(7)通过轴承(35)滑动连接，中心套管(24)连接带电动或气动驱动装置(10)的传动机构(12)。

8、根据权利要求1所述的集成式自换向蓄热燃烧器，其特征在于：燃烧器外壳(13)有一个主空气入口(34)及主煤气入口(30)；燃烧器外壳(13)还有一个烟气出口(8)，烟气出口(8)上装有用于排烟的引射器(9)及一个温度传感器(28)、一个压力传感器(29)；燃烧器外壳(13)通过轴承(36)与中心套管(24)气密滑动连接；主煤气入口(30)上装有主煤气电磁阀(43)，主空气入口(34)上装有主空气电磁阀(44)。

9、根据权利要求1所述的集成式自换向蓄热燃烧器，其特征在于：所述燃烧器中心烧嘴(21)的中心是点火电极(15)，点火电极(15)外周是煤气枪(5)，煤气枪(5)外周是点火空气环形通道(38)、点火空气环形通道(38)外是绝热保温套(22)；煤气枪(5)的左端有点火空气旋流装置(23)；中心烧嘴(21)左端外是陶瓷燃烧室(2)。

10、根据权利要求1所述的集成式自换向蓄热燃烧器，其特征在于：旋转换向轮盘(11)上左端辐板(11A)上开有与金属法兰(7)上位置、数量、尺寸相同的八个孔洞，右端部通过弹簧(45)的压力作用使之与金属法兰(7)压紧，中间辐板(11B)开有六个孔，右端辐板(11C)开有两个孔，所有辐板与燃烧器外壳的接触面均为滑动密封联接，该旋转换向轮盘(11)的中心套管(24)通一个带电动或气动驱动装置(10)的传动机构(12)作用，可相对于金属法兰(7)和燃烧器外壳(13)转动或往复转动。

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