CN201462854U - 一种加热炉用混合煤气与天然气两用烧嘴及其燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种加热炉用混合煤气与天然气两用烧嘴及其燃烧系统。该烧嘴主要由中心风喷管、天然气喷管、混合煤气喷管、热风管的外壳及配风盘组成的套筒式结构。热风管的中间位置设置有一、二次风调节套管，配风盘作为一次风和二次风出口通道。烧嘴工作时，两种燃气可相互切换，通过燃气喷嘴喷出的燃气与配风盘的热空气混合后喷出烧嘴，实现燃烧作业。燃烧系统采用混合煤气/天然气两路管道，天然气管路伴着原煤气管道布置，并实现了对燃气流量及压力严格控制的要求。

Description

一种加热炉用混合煤气与天然气两用烧嘴及其燃烧系统

技术领域

本实用新型涉及热轧机械领域，更具体地，本实用新型涉及一种加热炉用混合煤气与天然气两用烧嘴及其燃烧系统。

背景技术

目前国内中外厚板厂加热炉燃烧系统主要采用混合煤气系统和天然气系统以及重油三种，其中前两种应用比较广泛。但是，采用混合煤气和天然气的加热炉系统存在燃气系统供应要求较高的问题，比如燃气的稳定供应等。在新型绿色环保钢铁生产企业，一般采用炼铁过程中产生的混合煤气来作为加热炉的燃气供应源，这样不仅可以为企业节省生产成本，更能有效的保护环境。但是，钢铁企业在进行生产的过程中，由于炼铁系统停产休风或者混合煤气系统进行检修时，加热炉只能依靠能源部提供的有限的储备煤气进行高温保温，而当休风时间超过24小时后，加热炉被迫停炉，进而造成热轧生产线停产，给企业效益带来损失。

经检索，公开号为CN2275676的专利申请公开了一种冷轧薄板罩式退火炉加热罩两用助燃烧嘴，它是由天然气进气阀、空气进气阀和助燃烧嘴构成的以混合器为中心的Y型结构所组成，可根据需要随时切换使用天然气或混合煤气，以保证助燃烧嘴常燃。该烧嘴燃气管路为并联式结构，烧嘴不对工件直接加热而是在工件的外面有一个罩子，因此对烧嘴喷出的火焰长度和刚度无要求。该烧嘴功率小，无法满足板坯加热炉的加热要求。

为了避免因炼铁生产线停产造成的混合煤气供应中断引起的加热炉停产，可以利用带有混合煤气/天然气两用燃烧系统的加热炉进行生产，即当煤气供应中断时，可以将加热炉由混合煤气燃烧系统切换到天然气系统继续进行生产。为了解决以上问题，本发明者对加热炉的核心部件“烧嘴”进行改造设计出了一种可以方便进行混合煤气与天然气切换燃烧的两用烧嘴，从而完成了本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种加热炉用混合煤气与天然气两用烧嘴。所述两用烧嘴为中心风喷管、外套于中心风喷管外围的混合煤气喷管、热风管外壳及配风盘组成的套筒式结构，其中，所述两用烧嘴还包括天然气喷管；混合煤气喷管及前端喷头、天然气喷管及前端喷头以及中心风喷管组成了烧嘴的燃料喷射系统，所述中心风喷管通过法兰和螺栓被固定在天然气喷管上，天然气喷管通过法兰和螺栓被固定在混合煤气喷管上；所述喷射系统通过底板及螺栓被焊接在热风管外壳的中心位置。

所述中心风喷管主要调节火焰的长度，火焰长度调节范围为3.5～5m。

根据本实用新型的两用烧嘴，中心风喷管：天然气喷管：混合煤气喷管：热风管喷管的管径比例为1∶2∶4∶7。

根据本实用新型的两用烧嘴，所述配风盘为蜂窝状，作为一次风和二次风出口通道，采用耐火材料浇铸成型，且被固定在热风管外壳的中心处；其中配风盘的中心管直径约为220～230mm，所述配风盘外围有6个管状通风口，其中管状通风口的直径为60～75mm.

根据本实用新型的两用烧嘴，所述热风管的中间位置设置有一、二次风调节套管，该套管将管路分为两部分，其中一部分空气从配风盘的中心管处喷出，称为一次风；另一路分别在配风盘外围的6个通风口喷出，称为二次风。在热风空气进气口处，设有半圆形的流量调节板，根据燃烧需要，当热风一、二次风调节板开度为90度时，将一次空气和二次空气流量均分，因此可通过调节该板的开度，调节一次风及二次风的风量。

由于天然气与混合煤气相比热值高，即天然气的空燃比较混合煤气的空燃比高，因此，在热值一定的情况下，天然气的空气用量较混合煤气用量高，为了适应该变化，配风盘一次风及二次风的口径也作出相应的调整。烧嘴工作时，两种燃气可相互切换，通过燃气喷嘴喷出的燃气与配风盘的热空气混合后喷出烧嘴，实现燃烧作业。

本实用新型的另一个目的在于提供所述加热炉用混合煤气与天然气两用烧嘴相应配备的燃烧系统，所述燃烧系统采用混合煤气/天然气两路管道，天然气管路伴着原煤气管道布置。

根据本实用新型的燃烧系统，在所述两用烧嘴的各路进气管前段分别设置烧嘴前流量调节阀。燃烧时根据流量要求分别调整烧嘴前各路气体的调节阀，确保烧嘴正常燃烧后，一般不再更改烧嘴前的调节阀。当燃气为煤气时，煤气压力为2500Pa，空气压力为3500Pa，热风温度为500℃，空燃比为1∶1.6～1.7时烧嘴燃烧效果较好；当燃气为天然气时，天然气压力为3500Pa，空气压力为3500Pa，热风温度为500℃，空燃比为1∶10时烧嘴燃烧效果较好。

本实用新型的有益效果为：

加热炉采用本实用新型两用烧嘴及相应的燃烧系统，在上游炼铁系统休风或混合煤气系统检修时，可切换到天然气系统继续进行生产，从而避免了厚板厂因上游燃气断供而被迫停产的可能性，此举既能提高厚板厂生产效率，同时也可提高设备的使用效率，达到了预期的目的，且该技术具有操作安全，无污染的特点，对于有同样情况的生产单位(如采用单一燃气，且燃气的供应不稳定或出现问题时)皆可应用该项技术。

附图说明

图1为现有技术中煤气调焰烧嘴侧面示意图。

图2为现有技术中煤气调焰烧嘴断面图。

图3为本实用新型煤气/天然气两用调焰烧嘴侧面示意图。

图4为本实用新型煤气/天然气两用调焰烧嘴A向视图。

图5为本实用新型煤气/天然气两用调焰烧嘴B向视图。

其中，1为中心风喷管，2为天然气喷管，3为混合煤气喷管，4为热风管喷管，5为煤气通道，6为天然气通道，7为中心风通道，8为热空气通道(一次风)，9为热空气通道(二次风)，10为流量调节板，11为旋流片，12为配风盘，13为耐材。

具体实施方式

以下用实施例结合附图对本实用新型作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本实用新型最佳实施方式的描述，并不对本实用新型的范围有任何限制。

实施例1

如图3、5所示，本实用新型的两用烧嘴主要由中心风喷管1、天然气喷管2、混合煤气喷管3、热风管外壳、配风盘12及一、二次风调节套管组成的套筒式结构。其中，中心风喷管1管径约为40mm、天然气喷管2管径为75mm、混合煤气喷管3管径约为160mm、热风管喷管4管径为275mm，管壁厚在3-5mm左右。

混合煤气喷管3及前端喷头、天然气喷管2及前端喷头以及中心风喷管1组成了套筒式的烧嘴的燃料喷射系统，其中，中心风喷管1通过法兰和螺栓被固定在天然气喷管2上，天然气喷管2通过法兰和螺栓被固定在混合煤气喷管3上，该套喷射系统通过底板及螺栓被焊接在热风管外壳的中心位置。

该喷射系统前端有个蜂窝状的配风盘12，作为一次风和二次风出口通道，采用耐火材料浇铸成型，且被固定在热风管外壳的中心处。其中配风盘12的中心管直径为230mm，所述配风盘12外围有6个管状通风口，直径为30mm。

两用烧嘴热风管的中间位置设置有一、二次风调节套管，该套管将管路分为两部分，其中一部分空气从配风盘12的中心管处喷出，称为一次风；另一路分别在配风盘外围的6个通风口喷出，称为二次风。在热风空气进气口处，设有半圆形的流量调节板10，直径约为270mm，如图4所示。根据燃烧需要，当热风一、二次风调节板开度为90度时，将一次空气和二次空气流量均分，其中一次风通过配风盘12的中心孔喷出，二次风通过配风盘12的6个外围的孔喷出。

加热炉共分一加上下、二加上下、三加上下及均热段上下共八个加热段，在均热段和三加热段上部供热段烧嘴为平焰烧嘴，其它各段位调焰烧嘴。在烧嘴的各路进气管前段分别设置烧嘴前流量调节阀，燃烧时根据流量要求分别调整烧嘴前各路气体的调节阀，确保烧嘴正常燃烧后，一般不再更改烧嘴前的调节阀。当燃气为煤气时，煤气压力为2500Pa，空气压力为3500Pa，热风温度为500℃，空燃比为1∶1.6～1.7时烧嘴燃烧效果较好；当燃气为天然气时，天然气压力为3500Pa，空气压力为3500Pa，热风温度为500℃，空燃比为1∶10时烧嘴燃烧效果较好。

实施例2

燃气切换操作主要过程：

(1)将混合煤气切换为天然气

天然气管道氮气吹扫：打开充氮阀对天然气管道进行氮气吹扫、放散，吹扫前要确保车间天然气已经运送到加热炉前天然气管道总阀门前，天然气流路为：天然气总管-切断阀-快速切断阀-天然气压力调节阀-炉前天然气总管-各段天然气支管-流量孔板-自动调节阀-各烧嘴前支管-手动球阀-手动蝶阀-烧嘴。吹扫时要保证烧嘴前的球阀和蝶阀关闭，吹扫时间为20-30分钟。吹扫后确保管道内氮气含量在1％以内。

向加热炉送天然气：关闭充氮阀及混合煤气进气阀，逐步打开天然气接点阀门，及天然气各段调节阀，打开各段的放散阀，天然气管道内的氮气逐渐被天然气替换，而氮气则从放散管中被排除厂外，在其相对应阀处作防爆试验合格后，便可对加热炉进行点火操作。

(2)将天然气切换为混合煤气

混合煤气管道氮气吹扫：打开充氮阀对混合媒气管道进行氮气吹扫、放散，吹扫前要确保车间混合煤气已经运送到加热炉前煤气管道总阀门前，煤气流路为：煤气总管-切断阀-快速切断阀-煤气压力调节阀-煤气总管-各段煤气支管-流量孔板-自动调节阀-各烧嘴前支管-手动球阀-手动蝶阀-烧嘴.吹扫时要保证烧嘴前的球阀和蝶阀关闭，吹扫时间为20-30分钟.吹扫后确保管道内氮气含量在1％以内.

向加热炉送混合煤气：关闭充氮及阀及天然气阀，逐步打开混合煤气接点阀门，及混合煤气各段调节阀，打开各段的放散阀，混合煤气管道内的氮气逐渐被混合煤气替换，而氮气则从放散管中被排除厂外，在其相对应阀处作防爆试验合格后，便可对加热炉进行点火操作。

Claims (8)

1.一种加热炉用混合煤气与天然气两用烧嘴，所述两用烧嘴为中心风喷管(1)、外套于中心风喷管(1)外周的混合煤气喷管(3)、热风管外壳及配风盘组成的套筒式结构，其特征在于，所述两用烧嘴还包括天然气喷管(2)；混合煤气喷管(3)及前端喷头、天然气喷管(2)及前端喷头以及中心风喷管(1)组成了烧嘴的燃料喷射系统，所述中心风喷管(1)通过法兰和螺栓被固定在天然气喷管(2)上，天然气喷管(2)通过法兰和螺栓被固定在混合煤气喷管(3)上；所述喷射系统通过底板及螺栓被焊接在热风管外壳的中心位置。

2.根据权利要求1所述的两用烧嘴，其特征在于，中心风喷管(1)：天然气喷管(2)：混合煤气喷管(3)：热风管喷管(4)的管径比例为1∶2∶4∶7。

3.根据权利要求1所述的两用烧嘴，其特征在于，所述配风盘(12)被固定在热风管外壳的中心处，其中配风盘(12)的中心管直径为220～230mm，所述配风盘(12)外围有6个管状通风口，其中管状通风口的直径为60～75mm。

4.根据权利要求1或3所述的两用烧嘴，其特征在于，所述配风盘(12)为耐火材料浇铸成型。

5.根据权利要求1所述的两用烧嘴，其特征在于，所述热风管的中间位置设置有一、二次风调节套管，配风盘(12)为一、二次风出口通道，一部分空气从配风盘的中心管处喷出，另一部分空气分别在配风盘(12)外围的6个通风口喷出。

6.根据权利要求1所述的两用烧嘴，其特征在于，在热风空气进气口处，设有半圆形的流量调节板(10)。

7.权利要求1所述的两用烧嘴相应配备的燃烧系统，其特征在于，所述燃烧系统采用混合煤气/天然气两路管道，天然气管路伴着原先的煤气管道布置。

8.根据权利要求7所述的燃烧系统，其特征在于，在所述两用烧嘴的各路进气管前段分别设置烧嘴前流量调节阀。

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