CN202177101U - 一种自预热式辐射管燃气烧嘴 - Google Patents

一种自预热式辐射管燃气烧嘴 Download PDF

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Abstract

一种自预热式辐射管燃气烧嘴,属于燃气加热设备。烧嘴本体(4)的外部同轴套有一空气导管(5),空气导管(5)的外部同轴套有一换热管(10),烧嘴安装座(6)上还设置有废气排气口(13),空气导管(5)、换热管(10)和排气孔(14)三者之间均留有径向间隙,空气导管(5)的另一端收缩成火焰喷口(9),空气导管(5)中段的管壁上设置有一次进气孔(11),换热管(10)的另一端收缩成二次空气喷口(12),辐射管(2)内还放置有火焰管(15),使用高温废气来预热助燃空气,提高理论燃烧温度,同时卷吸部分废气参与燃烧,实现高温空气贫氧燃烧,使得火焰温度更均匀,减少有害气体的排放,达到节能环保的目的。

Description

一种自预热式辐射管燃气烧嘴
技术领域
本实用新型涉及一种加热炉或热处理设备的加热装置,具体来说涉及一种自预热式辐射管燃气烧嘴。属于燃气加热设备技术领域。
背景技术
中国专利公开号:CN101839484A,公开日:2010年9月22日,发明名称《辐射管的燃气烧嘴结构》,包括具有封盖并且在封盖上配置有空气引入接口和燃气引入管的辐射管管体,所述的燃气烧嘴结构包括燃气烧嘴本体,该燃气烧嘴本体与所述辐射管管体之间构成有空气进气间隙,所述的燃气烧嘴本体为圆锥状的筒形腔的构造,并且燃气烧嘴本体的小口径端为进气口,朝向所述的封盖,在燃气烧嘴本体的外表面设置有螺旋状导流片,在燃气烧嘴本体的容腔内设置有螺旋孔板,所述的燃气引入管的一端穿过螺旋的中心,另一端伸展到封盖外。该技术方案将空气和燃气二次混合燃烧结构与空气和燃气逐渐混合燃烧结构兼于一体,不仅燃烧稳定和控制方便,而且火焰长度较长。但该技术方案中进入燃气烧嘴本体的空气温度较低,燃气燃烧升温慢,能耗高,燃烧温度较低;另一方面该技术方案中燃烧的废气从U型辐射管的另一端排放,燃气混合不够均匀,燃气的燃烧也不够充分,加热效率还有待提高,另外,还存在火焰燃烧的区域过于集中,辐射管内的热量分布不够均匀的缺陷,难以满足直线型辐射管加热的需要,不适合直线型辐射管加热使用。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有辐射管烧嘴输入空气温度较低、燃气混合不够均匀,能耗高,燃烧温度较低,燃气的燃烧不够充分,热效率较低的缺陷和不足,提出一种输入空气温度较高,加热效率高,燃气燃烧充分,燃烧温度高,结构设计合理,且可适于直线型辐射管使用的自预热式辐射管燃气烧嘴。
本实用新型的目的是通过以下方式实现的:一种自预热式辐射管燃气烧嘴,包括设置在烧嘴安装座上的燃气管,空气进口和点火电极,燃气管的出口端设置有烧嘴本体,烧嘴本体为圆锥状的筒形腔的构造,并且烧嘴本体的小口径端为进气口,点火电极安装在烧嘴本体上,所述烧嘴本体的外部同轴套有一空气导管,所述空气导管的外部同轴套有一换热管,所述空气导管和换热管的一端均固定在烧嘴安装座上的排气孔中,所述的烧嘴安装座上还设置有废气排气口,所述的废气排气口与排气孔相连通,所述的空气导管、换热管和排气孔三者之间均留有径向间隙,所述空气导管的另一端在烧嘴本体大口径端的前方收缩成火焰喷口,空气导管中段的管壁上对应烧嘴本体的进气口设置有一次进气孔,所述换热管的另一端围绕在火焰喷口外部收缩成二次空气喷口,且所述空气导管和换热管的另一端插入辐射管中,所述的辐射管内还放置有火焰管,火焰管与辐射管之间留有径向间隙。
所述空气导管与烧嘴安装座连接的一端设置有进气管,进气管穿过换热管与烧嘴安装座上的空气进口相连通。
所述的火焰喷口轴心线与烧嘴本体的纵轴线同心,所述火焰喷口的直径为空气导管内径的1/5~1/2,所述火焰喷口至烧嘴本体大口径端的距离与烧嘴本体大口径端直径的比值为1~3。
所述火焰管的外表面上设置有与辐射管内壁相配合的径向凸起,所述径向凸起的高度是火焰管内径的1/4~1/8。
所述的火焰管至火焰喷口的距离与火焰管内径的比值为1/4~1。
所述的空气导管、换热管和火焰管均采用碳化硅制成。
与现有技术相比本实用新型具有以下明显的优点: 
1.本实用新型空气导管和换热管的设置,使空气从一次进气孔进入烧嘴本体实现了空气的一次助燃,再从二次空气喷口喷出,现实了对燃烧火焰的二次助燃,保证了燃气的充分燃烧。由于换热管的内壁流动低温空气,外壁流动高温废气,高温废气通过换热管对助燃空气进行预热,即可使用燃烧后的高温废气来预热助燃空气,提高理论燃烧温度,达到节能的目的。
2.本实用新型烧嘴整体的体积小,不占用辐射管的内部空间,火焰管导热性好,一是在火焰管的外壁与辐射管内壁之间构成了高温废气的流动通道,在辐射管内部形成了气体燃烧及流动循环的回路,增加了高温气体的流动性,也便于辐射管内部热量与外界的交换。二是避免了辐射管内局部过热的现象,使辐射管内的热量分布比较均匀,三是火焰管的设置,还可在火焰喷口与火焰管之间卷吸部分高温废气参与燃烧,实现高温空气贫氧燃烧,使得火焰温度更均匀,减少了氮氧化合物有害气体的排放,也达到环保的目的。
3.本实用新型的空气导管、换热管和火焰管都是采用反应烧结碳化硅制成,具有耐温高、导热好、质量轻、使用寿命长等优点。烧嘴安装底座采用铸造铝合金的双层壳体,它具有重量轻、散热好、结构紧凑、装卸方便等优点。
4.本实用新型烧嘴的结构简单,加工制作方便,成本较低。可适于各种气体燃料,如焦炉煤气、混合煤气、天然气等。可广泛用于钢铁冶金、建筑材料、耐火材料、玻璃、陶瓷等行业,特别适合炉内通保护气氛的热处理炉。    
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中,燃气管1,辐射管2,点火电极3,烧嘴本体4,空气导管5,烧嘴安装座6,进气管7,空气进口8,火焰喷口9,换热管10,一次进气孔11,二次空气喷口12,废气排气口13,排气孔14,火焰管15,径向凸起16。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述:
参见图1,本实用新型的一种自预热式辐射管燃气烧嘴,包括设置在烧嘴安装座6上的燃气管1,空气进口8和点火电极3,燃气管1的出口端设置有烧嘴本体4,烧嘴本体4为圆锥状的筒形腔的构造,并且烧嘴本体4的小口径端为进气口,点火电极3安装在烧嘴本体4上,所述烧嘴本体4的外部同轴套有一空气导管5,所述空气导管5的外部同轴套有一换热管10,所述空气导管5和换热管10的一端均固定在烧嘴安装座6上的排气孔14中,所述的烧嘴安装座6上还设置有废气排气口13,所述的废气排气口13与排气孔14相连通,所述的空气导管5、换热管10和排气孔14三者之间均留有径向间隙,其中,空气导管5与换热管10之间的径向间隙构成了空气流动的环形管道,所述空气导管5的另一端在烧嘴本体4大口径端的前方收缩成火焰喷口9,即在烧嘴本体4的前端形成一个燃烧室,空气导管5中段的管壁上对应烧嘴本体4的进气口设置有一次进气孔11,一次进气孔11开设在空气导管5的管壁上,上述空气环形通道中的空气从一次进气孔11,进入空气导管5的内孔中,再从烧嘴本体4的小口径端进入烧嘴本体4的筒形腔中,所述换热管10的另一端围绕在火焰喷口9外部收缩成二次空气喷口12,二次空气喷口12为环形,上述空气环形通道中的空气从围绕在火焰喷口9外壁上的二次空气喷口12喷出,对火焰喷口9喷出的燃烧气体进行第二次空气助燃,且所述空气导管5和换热管10的另一端插入辐射管2中,所述的辐射管2内还放置有火焰管15,火焰管15与辐射管2之间留有径向间隙。所述的烧嘴安装座6采用铸造铝合金的双层壳体,它具有重量轻、散热好、结构紧凑、装卸方便等优点。
当换热管10插入辐射管2中,并将烧嘴安装座6固定在辐射管2上时,火焰管15与辐射管2之间的径向间隙和换热管10与排气孔14间的径向间隙就构成了高温废气排出的通道。所述排气孔14的直径与辐射管2的内径相等。所述火焰管15的外表面上设置有与辐射管2内壁相配合的径向凸起16,所述径向凸起16的高度是火焰管15内径的1/4~1/8。
径向凸起16的设置不应阻碍气体在火焰管15外表面与辐射管2内壁之间的轴向流动。,在火焰管15的横截面上,径向凸起16一般等分均布,径向凸起16的长度和宽度均较小。在辐射管2中,所述的火焰管15至火焰喷口9的距离与火焰管15内径的比值为1/4~1。火焰管15与火焰喷口9留出一定的距离,通过燃烧火焰的射流,可卷吸部分废气参与燃烧,降低了有害气体的排放,环保效果好。
当烧嘴本体4中的燃气燃烧时,其空气从换热管10的内壁向辐射管2一端流动,而燃烧后的高温废气,沿换热管10的外壁向烧嘴安装座6一端流动,将高温废气的热量传递给流入的空气,即对助燃空气进行预热,提高助燃空气的温度,达到节能的目的。
为保证上述的空气环形通道与烧嘴安装座6上的空气进口8相连通,所述空气导管5与烧嘴安装座6连接的一端设置有进气管7,进气管7穿过换热管10与烧嘴安装座6上的空气进口8相连通。
为保证烧嘴本体4内的燃气在燃烧室内充分燃烧,所述火焰喷口9至烧嘴本体4大口径端的距离与烧嘴本体4大口径端直径的比值为1~3。
所述火焰喷口9的直径为空气导管5内径的1/5~1/2。火焰喷口9的直径越大,喷口外,燃烧火焰的长度越短,气体流速越慢;火焰喷口9的直径越小,喷口外,燃烧火焰的长度越长,气体流速越快。
为保证燃烧室中的火焰从火焰喷口9顺利喷出,所述的火焰喷口9轴心线与烧嘴本体4的纵轴线同心。
所述的空气导管5、换热管10和火焰管15均采用碳化硅制成,具有耐温高、导热好、质量轻、使用寿命长等优点。
本实用新型的工作过程是:燃气通过燃气管1进入烧嘴本体4中,助燃空气从空气进口8进入空气导管5和换热管10之间的空气环形通道中,并从一次进气孔进入烧嘴本体4中,导通点火电极3,点火电极3发火点燃燃气,火焰先在空气导管5内部的燃烧室内燃烧,再从火焰喷口9喷出,助燃空气从空气环形通道中的空气流至火焰喷口9外壁的二次空气喷口12,对燃烧火焰进行二次助燃。从火焰喷口9喷出的燃烧火焰射入辐射管2内部的火焰管15管孔中,并向辐射管2的前端流动,燃烧后的高温废气从火焰管15管孔的另一端流出并从火焰管15的外壁向回返流,当高温废气流至火焰管15和火焰喷口9之间时,火焰喷口9喷出燃烧火焰的射流,会卷吸部分高温废气参与燃烧,余下的高温废气继续向烧嘴安装座6一端流动,并通过换热管10外壁对换热管10内壁中流动的空气进行加热,然后高温废气再经排气孔14从废气排气口13排出。
经过试验:本实用新型烧嘴的燃气压力:4-7KPa,空气压力:4-7KPa,适应于各种气体燃料,如焦炉煤气、混合煤气、天然气等,输出功率在30-60KW范围内可调,燃烧温度为1150-1300℃。可广泛用于钢铁冶金、建筑材料、耐火材料、玻璃、陶瓷等行业,特别适合炉内通保护气氛的热处理炉。
本实用新型烧嘴体积小,使用方便,辐射管2内的加热温度比较均匀,燃烧效率高,降低了氮氧化合物有害气体的排放,节能及环保效益明显,烧嘴的使用寿命长。

Claims (6)

1.一种自预热式辐射管燃气烧嘴,包括设置在烧嘴安装座(6)上的燃气管(1),空气进口(8)和点火电极(3),燃气管(1)的出口端设置有烧嘴本体(4),烧嘴本体(4)为圆锥状的筒形腔的构造,并且烧嘴本体(4)的小口径端为进气口,点火电极(3)安装在烧嘴本体(4)上,其特征在于:所述烧嘴本体(4)的外部同轴套有一空气导管(5),所述空气导管(5)的外部同轴套有一换热管(10),所述空气导管(5)和换热管(10)的一端均固定在烧嘴安装座(6)上的排气孔(14)中,所述的烧嘴安装座(6)上还设置有废气排气口(13),所述的废气排气口(13)与排气孔(14)相连通,所述的空气导管(5)、换热管(10)和排气孔(14)三者之间均留有径向间隙,所述空气导管(5)的另一端在烧嘴本体(4)大口径端的前方收缩成火焰喷口(9),空气导管(5)中段的管壁上对应烧嘴本体(4)的进气口设置有一次进气孔(11),所述换热管(10)的另一端围绕在火焰喷口(9)外部收缩成二次空气喷口(12),且所述空气导管(5)和换热管(10)的另一端插入辐射管(2)中,所述的辐射管(2)内还放置有火焰管(15),火焰管(15)与辐射管(2)之间留有径向间隙。
2.根据权利要求1所述的一种自预热式辐射管燃气烧嘴,其特征在于:所述空气导管(5)与烧嘴安装座(6)连接的一端设置有进气管(7),进气管(7)穿过换热管(10)与烧嘴安装座(6)上的空气进口(8)相连通。
3.根据权利要求1所述的一种自预热式辐射管燃气烧嘴,其特征在于:所述的火焰喷口(9)轴心线与烧嘴本体(4)的纵轴线同心,所述火焰喷口(9)的直径为空气导管(5)内径的1/5~1/2,所述火焰喷口(9)至烧嘴本体(4)大口径端的距离与烧嘴本体(4)大口径端直径的比值为1~3。
4.根据权利要求1所述的一种自预热式辐射管燃气烧嘴,其特征在于:所述火焰管(15)的外表面上设置有与辐射管(2)内壁相配合的径向凸起(16),所述径向凸起(16)的高度是火焰管(15)内径的1/4~1/8。
5.根据权利要求1或4所述的一种自预热式辐射管燃气烧嘴,其特征在于:所述的火焰管(15)至火焰喷口(9)的距离与火焰管(15)内径的比值为1/4~1。
6.根据权利要求1所述的一种自预热式辐射管燃气烧嘴,其特征在于:所述的空气导管(5)、换热管(10)和火焰管(15)均采用碳化硅制成。
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