CN203571740U - 带自动点火和火焰检测装置的高速烧嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种带自动点火和火焰检测装置的高速烧嘴。包括有烧嘴本体，烧嘴本体从外到内为三层结构依次是空气管道、芯部管道和煤气管道壳体，烧嘴本体的喷焰端安装有配风盘，烧嘴本体的另一端安装有芯部端板；所述的芯部管道末端从空气管道中心穿过伸入至配风盘，所述的煤气管道壳体内安装有煤气芯管，煤气芯管穿过芯部管道伸入至燃烧室内，所述的燃烧室两边呈现为环状、中间呈椎管的形状；所述的芯部端板上设有芯部隔热板、支撑架、窥视孔、两个电极安装导管，电极穿过导管，且电极末端定位于配风盘端部。本实用新型装置能形成稳定、均匀高速火焰，能实现炉温调节的精确性，并能快速、高效加热工件并且防止工件过热。

Description

带自动点火和火焰检测装置的高速烧嘴

技术领域

本实用新型涉及冶金技术领域，尤其涉及一种应用于以对流加热为主的快速加热炉和热处理炉的带自动点火和火焰检测装置的高速烧嘴。

背景技术

高速燃烧技术是在鼓风式燃烧技术基础上发展起来的一种燃烧技术，其特点是炉体小、加热速度快、热惯性小、加热工件质量高、热效率高并易于自动控制的燃烧技术。自上世纪70年代问世以来，在工业部门尤其在冶金工业得到广泛的应用。高速烧嘴它相当于一个鼓风式燃烧器，在其出口增设一个带有烟气缩口的燃烧室（火道）。燃气和空气在燃烧室内进行混合和燃烧，完全燃烧的高温烟气以非常高的速度喷进炉内，与物料进行强烈的对流换热。高速烧嘴与一般普通烧嘴相比有抑制NOx的生成、能燃烧低热值燃气、不存在灭火问题、负荷调节范围大、炉内的气氛易于调节、燃烧室内燃烧温度可达到或接近2000°C、炉内温度均匀、炉膛体积很小、炉膛结构简单、操作方便、节省燃料、可以减少燃烧器的数目等一系列优点，主要应用于以对流加热为主的工业炉上。

在国内钢铁冶金行业中，应用的高速烧嘴燃烧器很多，就空气和煤气的混合方式分，可分为预混式和非预混式两种。预混式燃烧器的调节范围小，它不能低于某一流量，否则会出现回火现象。非预混式不受此点限制，可以供给预热空气；按燃烧室的结构形式分为分为带有陶瓷燃烧室和带有金属燃烧室两种；按用途可分为，用于快速对流加热的不调温高速燃烧器和用于热处理及干燥炉的调温高速燃烧器两种，前者不供二次风，空气过剩系数变动不大，出口烟气温度调节范围小，后者大都供给二次风，空气过剩系数变化幅度大，出口烟气温度调节范围也大。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种形成稳定、均匀高速火焰，能实现炉温调节的精确性，并能快速、高效加热工件并且防止工件过热的带自动点火和火焰检测装置的高速烧嘴。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

带自动点火和火焰检测装置的高速烧嘴，包括有烧嘴本体，其形状为圆筒状结构，其特征在于：烧嘴本体从外到内为三层结构依次是空气管道、芯部管道和煤气管道壳体，其中所述的烧嘴本体的喷焰端安装有配风盘，配风盘呈现筒状结构，其侧壁端面与空气管道固定连接形成封头，烧嘴本体的另一端安装有芯部端板，将空气管道密封；所述的芯部管道末端从空气管道中心穿过伸入至配风盘，与配风盘套装连接，并在连接处设置有燃烧室，所述的煤气管道壳体内安装有煤气芯管，煤气芯管穿过芯部管道伸入至燃烧室内，煤气芯管一端面与煤气管道壳体连接，另一端面与煤气喷头固定连接，所述的燃烧室两边呈现为环状、中间呈椎管的形状，燃烧室大径端与芯部管道固定连接，燃烧室缩口小径从配风盘中心穿过与配风盘套装连接并与端面平齐；所述的芯部端板上设有芯部隔热板、支撑架、窥视孔、两个电极安装导管，电极穿过导管，且电极末端定位于配风盘端部。

在上述方案中，所述的配风盘端部设有一圈斜孔，斜孔朝向燃烧室末端出口方向的中心聚集，配风盘圆周边沿设有使气体形成贴壁旋流的一圈斜槽孔；

在上述方案中，所述的煤气喷头呈现筒状结构，侧壁设有一圈环孔；

在上述方案中，所述的空气管道侧面设有空气进气口和空气壳体，空气进气口与空气管道连通；煤气管道壳体上设有煤气进气口，煤气进气口与煤气芯管连接；

在上述方案中，所述的电极与高压包电连接，高压包通过电磁阀与控制器电连接；电极线接入检测装置，检测装置与控制器电连接，煤气芯管设有电磁式阀门，电磁式阀门的控制端与控制器电连接。

在上述方案中，所述煤气喷头为一端开口一端封闭的筒状结构，开口端与所述的煤气芯管连通，封闭端设有锥台结构，在燃烧室大径端部边缘平齐位置设有一圈开口垂直于轴向的环孔。

在上述方案中，所述的芯部管道侧壁设有垂直于轴向的槽孔，配风盘端部设有一圈斜孔，燃烧室的小径喷口与喷封盘的合理装配，使燃烧根据要求，按照一定比例行成一、二、三次风。

在上述方案中，所述空气壳体和煤气管道壳体上分别设有第一取压气嘴、第二取压气嘴，取压气嘴处均连接有气压表。

在上述方案中，所述的烧嘴芯部端板端面开有窥视孔，窥视孔处包含窥视镜。

在上述方案中，所述煤气芯管和空气管道上均设有手阀。

在上述方案中，所述的空气壳体内部设有具有一定形状的耐火材料填充。

在上述方案中，所述电极安装导管在烧嘴芯部端板与固定端板之间固定连接，呈现一定的角度。

本实用新型装置的原理是，在保留高速烧嘴固有的优点的同时，创造性的增加芯部隔热板及空气壳体隔热板，减少了炉子的热量损失，实现了高效、快速加热工件并且减少了炉子的热惯性，减少了工件过热的现象，尽量避免了钢材的氧化及脱碳现象；设计独特燃烧室与配风盘装配恰当关系及芯部管道壳体与燃烧室的固定连接，可以形成稳定的高速火焰，确保了火焰结构的稳定性、均匀性、精确性；烧嘴整体采用模块化设计，使用和系统维护改造十分简便；在保留平焰烧嘴固有优点的同时，创造性的增加自动点火及火焰检测功能，实现了开关控制，为使用平焰烧嘴的燃烧系统实现脉冲控制提供了基本的条件。

本实用新型的主要有益效果是：

本实用新型装置能形成稳定、均匀高速火焰，能实现炉温调节的精确性，并能快速、高效加热工件并且防止工件过热。

附图说明

图1为本实用新型实施例整体结构图

图2为本实用新型实施例配风盘结构图

图3为本实用新型实施例芯部端板结构图

图中：1. 第二取压气嘴；2. 煤气进气口； 3. 煤气管道壳体；4. 电极；5.芯部隔热板；6. 芯部管道;7. 空气管道；8. 煤气芯管； 9. 煤气喷头；10. 燃烧室；11. 配风盘；12. 第一壳体平板；13. 第二壳体平板；14. 固定端板；15.支撑架；16. 空气进气口；17. 空气壳体；18. 芯部端板；19. 导管。 

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本实用新型实施例作进一步的说明：

如图1图2图3所示的带自动点火和火焰检测装置的高速烧嘴，包括有烧嘴本体，其形状为圆筒状结构，烧嘴本体从外到内为三层结构依次是空气管道7、芯部管道6和煤气管道壳体3，其中所述的烧嘴本体的喷焰端安装有配风盘11，配风盘11呈现筒状结构，其侧壁端面与空气管道7固定连接形成封头，烧嘴本体的另一端安装有芯部端板18，将空气管道7密封；所述的芯部管道6末端从空气管道7中心穿过伸入至配风盘11，与配风盘11套装连接，并在连接处设置有燃烧室10，所述的煤气管道壳体3内安装有煤气芯管8，煤气芯管8穿过芯部管道6伸入至燃烧室10内，煤气芯管8一端面与煤气管道壳体3连接，另一端面与煤气喷头9固定连接，所述的燃烧室10两边呈现为环状、中间呈椎管的形状，燃烧室10大径端与芯部管道6固定连接，燃烧室10缩口小径从配风盘11中心穿过与配风盘11套装连接并与端面平齐；所述的芯部端板18上设有芯部隔热板5、支撑架15、窥视孔、两个电极4安装导管19，电极4穿过导管，且电极4末端定位于配风盘11端部。

在本实施例中，所述的配风盘11端部设有一圈斜孔，斜孔朝向燃烧室10末端出口方向的中心聚集，配风盘11圆周边沿设有使气体形成贴壁旋流的一圈斜槽孔；所述的煤气喷头9呈现筒状结构，侧壁设有一圈环孔；所述的空气管道7侧面设有空气进气口16和空气壳体17，空气进气口16与空气管道7连通；煤气管道壳体3上设有煤气进气口2，煤气进气口与煤气芯管8连接；所述的电极4与高压包电连接，高压包通过电磁阀与控制器电连接；电极线接入检测装置，检测装置与控制器电连接，煤气芯管8设有电磁式阀门，电磁式阀门的控制端与控制器电连接。所述煤气喷头9为一端开口一端封闭的筒状结构，开口端与所述的煤气芯管8连通，封闭端设有锥台结构，在燃烧室10大径端部边缘平齐位置设有一圈开口垂直于轴向的环孔。所述的芯部管道6侧壁设有垂直于轴向的槽孔，配风盘11端部设有一圈斜孔，燃烧室10的小径喷口与喷封盘的合理装配，使燃烧根据要求，按照一定比例行成一、二、三次风；所述空气壳体17和煤气管道壳体3上分别设有第一取压气嘴、第二取压气嘴1，取压气嘴处均连接有气压表。所述的芯部端板18端面开有窥视孔，窥视孔处包含窥视镜；所述煤气芯管8和空气管道7上均设有手阀。

如图2所示的配风盘11是由1Cr25Ni20Si2精密铸造成筒状结构，水平放置。经过精细加工成型，常年使用1080°C不氧化，连续使用温度1150°C，最高温度1300°C；配风盘11的斜孔槽直径、数量是根据烧嘴功率及火焰形成的必要条件计算确定，配风盘11侧壁的端面与空气管道7固定通过中心孔连接，中心孔的直径是根据燃烧室10的直径及装配关系确定，中心孔是燃烧室10缩口小径从配风盘11中心穿过与配风盘的端面平齐。

空气壳体17整体主要有第一壳体平板12、第二壳体平板13、壳体隔热板焊接填充组成，空气壳体17是底面呈三角形的柱体，两侧面均设有连接法兰并通过连接法兰分别连接空气管道7和芯部端板18，空气壳体17上设有空气进气口16，空气进气口16与空气管道7相通。芯部端板18采用碳钢加工成型，芯部端板18有煤气芯管安装孔、电极导管安装孔、窥视孔安装孔、接地螺旋安装孔，分别安装有电极4、窥视孔、接地螺栓。芯管端板18与芯部管道6壳体固定连接，在柱体的底部安装开有小孔，通过安装的取压嘴与压力表连接，耐火材料的材质为氧化锆，氧化锆具有良好的化学稳定性，延长Fe等金属离子对耐火材料制品的腐蚀，室温为1400°C室温快速递循环热条件下长期使用，具有一定形状填充在壳体的内部。

燃烧室10是由1Cr25Ni20Si2精密铸造成两边呈为环状、中间呈椎管的形状，水平放置。经过精细加工成型，常年使用1080°C不氧化，连续使用温度1150°C，最高温度1300°C，燃烧室10带有烟气缩口喷孔，燃烧室10的缩口喷孔孔径大小是根据设计需要的速度、烟气的温度等条件计算确定，燃气与空气在燃烧室内进行强烈混合和燃烧，完全燃烧的高温烟气以非常高的速度喷进炉内；燃烧室10大径端与芯部管道6固定连接。

芯部管道6采用数控加工成型，芯部管道6侧壁设有一圈空气进气孔，燃烧室10的小径端与配风盘11装配，一次风经空气管道换热后从芯部管道6进气孔进入，二次风经空气管道7换热后从燃烧室10与配风盘11装配的空隙处喷出，三次风通过配风盘11的斜槽孔喷出；少量的二次风、三次风通过配风盘11及配风盘11的间隙环形喷出，主要去冷却燃烧室10、配风盘11和修整火焰形状的作用。

煤气芯管8首端从空气管道7、芯部端板18、芯部隔热板5、芯部管道6及支撑架15中心穿过，深入到燃烧室10内与煤气喷头9焊接固定。末端固定煤气管道壳体3，煤气管道壳体3上设有煤气进气口2、取压嘴安装孔，煤气进气口2与煤气芯管8连通。

煤气喷头9由材质为1Cr25Ni20Si2的圆柱体经数控机床加工成型，直侧面开有一圈环孔，端面呈锥台形状，喷孔处在燃烧室内并且有两个喷孔直对打火电极的打火处，煤气喷头9的一端与煤气芯管8连接，煤气由煤气芯管8进入煤气喷头9，喷出的煤气由喷孔喷进燃烧室10。

电极4通过煤气管道壳体3上的电极安装孔穿入，依次通过煤气管道壳体3、空气管道7和配风盘11之后按严格的装配尺寸控制电极端部的位置，以保证与煤气喷头9稳焰器的打火效果，电极4与高压包电连接，高压包与控制器电连接；电极电接入检测装置，检测装置与控制器电连接，煤气管道的电磁式阀门，电磁式阀门的控制端与控制器电连接。

本实用新型的实施过程为：高速烧嘴通过空气壳体安装法兰固定于加热设备的炉体表面上，煤气管路和空气管路上均设有手阀，通过手阀可调整单个烧嘴的空煤气流量及配比，以达到比较理想的燃烧效果。烧嘴点火前先将空气手阀调至合适位置，当控制器接到点火命令时，控制高压包放电使电极打火，同时煤气管路上的电磁式阀门打开，煤气通入烧嘴，与一直通入烧嘴的助燃空气在燃烧室内混合燃烧火焰稳定后通过电极返回检测电流。当烧嘴接到熄火信号时，关闭煤气管路上的电磁式阀门，火焰熄灭，助燃空气继续通入起到冷却保护烧嘴的作用。这种带自动点火和火焰检测装置的高速烧嘴火焰稳定性好，火焰温度分布均匀，NO₁ 、NO₂生成排放量少，工件加热快，可以大幅降低被加热工件的氧化，且可以实现开关控制，可广泛应用于需要进行脉冲燃烧控制的快速加热和热处理领域。

本实用新型的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围内，则本实用新型的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (9)

1.带自动点火和火焰检测装置的高速烧嘴，包括有烧嘴本体，其形状为圆筒状结构，其特征在于：烧嘴本体从外到内为三层结构依次是空气管道、芯部管道和煤气管道壳体，其中所述的烧嘴本体的喷焰端安装有配风盘，配风盘呈现筒状结构，其侧壁端面与空气管道固定连接形成封头，烧嘴本体的另一端安装有芯部端板，将空气管道密封；所述的芯部管道末端从空气管道中心穿过伸入至配风盘，与配风盘套装连接，并在连接处设置有燃烧室，所述的煤气管道壳体内安装有煤气芯管，煤气芯管穿过芯部管道伸入至燃烧室内，煤气芯管一端面与煤气管道壳体连接，另一端面与煤气喷头固定连接，所述的燃烧室两边呈现为环状、中间呈椎管的形状，燃烧室大径端与芯部管道固定连接，燃烧室缩口小径从配风盘中心穿过与配风盘套装连接并与端面平齐；所述的芯部端板上设有芯部隔热板、支撑架、窥视孔、两个电极安装导管，电极穿过导管，且电极末端定位于配风盘端部。

2.如权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的高速烧嘴，其特征在于：所述的配风盘端部设有一圈斜孔，斜孔朝向燃烧室末端出口方向的中心聚集，配风盘圆周边沿设有使气体形成贴壁旋流的一圈斜槽孔。

3.如权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的高速烧嘴，其特征在于：所述的煤气喷头呈现筒状结构，侧壁设有一圈环孔。

4.如权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的高速烧嘴，其特征在于：所述的空气管道侧面设有空气进气口和空气壳体，空气进气口与空气管道连通；煤气管道壳体上设有煤气进气口，煤气进气口与煤气芯管连接。

5.如权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的高速烧嘴，其特征在于：所述的电极与高压包电连接，高压包通过电磁阀与控制器电连接；电极线接入检测装置，检测装置与控制器电连接，煤气芯管设有电磁式阀门，电磁式阀门的控制端与控制器电连接。

6.如权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的高速烧嘴，其特征在于：所述煤气喷头为一端开口一端封闭的筒状结构，开口端与所述的煤气芯管连通，封闭端设有锥台结构，在燃烧室大径端部边缘平齐位置设有一圈开口垂直于轴向的环孔。

7.如权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的高速烧嘴，其特征在于：所述的芯部管道侧壁设有垂直于轴向的槽孔，配风盘端部设有一圈斜孔，燃烧室的小径喷口与喷封盘的合理装配，使燃烧根据要求，按照一定比例行成一、二、三次风。

8.如权利要求4所述的带自动点火和火焰检测装置的高速烧嘴，其特征在于：所述空气壳体和煤气管道壳体上分别设有第一取压气嘴、第二取压气嘴，取压气嘴处均连接有气压表。

9.如权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的高速烧嘴，其特征在于：所述的烧嘴芯部端板端面开有窥视孔，窥视孔处包含窥视镜。

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