CN206786737U - 一种燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种燃烧器，包括一次燃料管、二次燃料管、一次空气管、二次空气管、一次燃烧室和二次燃烧室；在低温段小流量工作条件下，主要通过二次燃料气与一级空气燃烧来完成；在低温大流量工作条件下，二次燃料气与一级空气燃烧后形成高温燃气，通入过量的二次空气，二次空气与高温燃气进行掺混，形成低温大流量工作环境；在高温段大流量工作条件下，主要通过改变燃料气流量实现二级燃烧来完成。使得通过一个燃烧器，完成全方位烘炉要求，大大降低烘炉工艺的复杂程度，替代了以往至少需要多个燃烧器、不停更换燃烧器的现状。

Description

一种燃烧器

技术领域

本实用新型涉及燃烧器，尤其是一种适用于不同气体、宽范围工作的燃烧器。

背景技术

焦炉、高炉等大型炉的砌体主要是由耐火材料和保温材料组成，为保证砌体具有一定的机械强度、严密性和绝热性，需用泥浆胶或者直接用混泥土成型，砌体含有一定水分，需要对炉体进行烘烤，砌体经干燥、脱水和升温达到预定温度后，为焦炉过渡到生产状态做准备。烘炉过程中温度需从100℃升高到1000℃，需要烘炉燃烧器在不同流不同温度下稳定燃烧、提供所需功率的热量，燃烧器具备大范围工况下可靠工作、无极调节的能力。

由于气体燃料具有供给便捷、燃烧效率高、燃烧污染小和成本相对低等特点，逐渐在烘炉中得到广泛应用。气体燃料主要包括液化石油气、天然气、焦炉煤气等气体。此外，工业中存在大量含CO、H2、CH4等可燃气体的工业尾气，这些工业尾气在生产工作中具有可燃气体含量、工业尾气总量波动大等特点，这给工业尾气利用带来很大的困难，需要燃烧器适应于这种不断变化的工作条件。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种燃烧器，能够适应不同燃料气、工业尾气，以及大范围变工况条件，具有燃烧效率高、适应范围宽等显著特点。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种燃烧器，包括一次燃料管、二次燃料管、一次空气管、二次空气管、一次燃烧室和二次燃烧室；所述一次燃料管位于燃烧器的中心位置，一次燃料管的头端设有一次燃料入口，末端设有一次燃料出口，一次燃料管的末端通过二次燃料管的一端端面插入二次燃料管内；所述二次燃料管的头端设有二次燃料入口，末端设有二次燃料出口，二次燃料管的末端通过一次空气管的端面插入一次空气管内；所述一次空气管的头端设有一次空气入口，末端设有一次空气出口，一次空气管的末端通过二次空气管的端面插入二次空气管内且与一次燃烧室的一端连通；一次燃烧室位于二次燃烧室内，且一次燃烧室的一端与二次燃烧室连通；所述二次空气管的头端设有二次空气入口，末端与二次燃料管连接，所述一次燃烧室上于二次空气管与二次燃烧室的连接处套有二次空气旋流器，二次空气旋流器的内径与一次燃烧室外径相配合，二次空气旋流器的外径安装圆柱套筒，套筒与二次燃烧室内径之间留有间隙；二次燃料管的末端套有一次空气旋流器，一次空气旋流器的内径与二次燃料管外径相配合，一次空气旋流器的外径与一次空气管内径相配合。本实用新型工作原理：燃烧器应用于焦炉、高炉等大型炉的烘炉时，改变通入燃料气的流量，以及一次空气、二次空气的流量来实现全范围工作。其中，在低温段小流量工作条件下，主要通过二次燃料气与一级空气燃烧来完成；在低温大流量工作条件下，二次燃料气与一级空气燃烧后形成高温燃气，通入过量的二次空气，二次空气与高温燃气进行掺混，形成低温大流量工作环境；在高温段大流量工作条件下，主要通过改变燃料气流量实现二级燃烧来完成。使得通过一个燃烧器，完成全方位烘炉要求，大大降低烘炉工艺的复杂程度，替代了以往至少需要多个燃烧器、不停更换燃烧器的现状。

作为改进，所述一次燃料管的末端为多孔结构，一次燃料出口孔斜向外，角度为15-30°。

作为改进，二次燃料管的头端端面封闭，末端为敞口结构，二次燃料入口设置在二次燃料管的侧面。

作为改进，一次空气旋流器与二次空气旋流器的旋转方向相反。

作为改进，所述套筒与二次燃烧室的内径之间留有1-2mm间隙。

作为改进，所述一次燃烧室呈直筒状，其末尾为喇叭形机构，张角为15°~30°。

作为改进，所述二次空气管的二次空气入口端设置有均流板，均流板为同心圆多孔结构。

作为改进，所述燃烧器还包括供点火器插入的点火器套筒，点火器插入的一端位于一次燃烧室中靠近燃料气与一次空气相对掺混处。

本实用新型与现有技术相比所带来的有益效果是：

燃烧器应用于低热值工业尾气或废气利用时，主要通过供入一次高热值燃料气形成稳定的长明火，起到稳焰作用；这种分级燃烧技术不仅可以适用于不同尾气或废气，而且采用分级燃烧，避开热力型NOX生产的温度区间，减少常规尾气或废气处理过程中生成大量NOx等污染物的现状排放。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种适应多燃料大范围变工况燃烧器，其包括：一种燃烧器，包括一次燃料管1、二次燃料管3、一次空气管4、二次空气管7、一次燃烧室11、二次燃烧室10和点火器套筒13。所述一次燃料管1位于燃烧器的中心位置，一次燃料管1的头端设有一次燃料入口，末端设有一次燃料出口，一次燃料管1的末端通过二次燃料管3的一端端面插入二次燃料管3内；所述二次燃料管3的头端设有二次燃料入口2，末端设有二次燃料出口，二次燃料管3的末端通过一次空气管4的端面插入一次空气管4内；所述一次空气管4的头端设有一次空气入口5，末端设有一次空气出口，一次空气管4的末端通过二次空气管7的端面插入二次空气管7内且与一次燃烧室11的一端连通；一次燃烧室11位于二次燃烧室10内，且一次燃烧室11的一端与二次燃烧室10连通；所述二次空气管7的头端设有二次空气入口，末端与二次燃料管3连接。

一次燃料管1位于燃烧器的最中心，一次燃料管1的末端为多孔结构，一次燃料出口孔斜向外，角度为15-30°。一次燃料气通过小孔后达到节流增速的作用，一次燃料气能够以较高的速度穿透二次燃料气，达到一次空气处，与一次空气进行较好的掺混。

二次燃料管3夹在一次燃料管1与一次空气管4中间。二次燃料管3的头端端面为封闭结构，末端为敞口结构，这样使得二次燃料气的流速较低，一方面使得一次燃料气能够较好地穿过低速的二次燃料气，另一方面一次空气通过一次空气旋流器6增速后能够卷吸二次燃料气，达到较高的速度比，增强掺混。

二次燃料管3的二次燃料出口端安装一次空气旋流器6，一次空气旋流器6的内径与燃料管3外径相配合，一次空气旋流器6的外径与一次空气管4内径相配合。一次空气旋流器6选用弱旋流强度，方向为正向旋流。在一次燃烧室11中，一次空气卷吸燃料气进行充分的混合，有利于燃料气的充分掺混，同时形成回流区，卷吸着火区域的高温烟气回流加热燃料气，有利于燃料气的着火。

一次燃烧室11的直段末尾上于二次空气管7与二次燃烧室10的连接处套有二次空气旋流器9，二次空气旋流器9的内径与一次燃烧室11外径相配合。二次空气旋流器9的外径安装圆柱套筒12，套筒12与二次燃烧室10内径之间留有1-2mm间隙。二次空气旋流器9选用中等旋流强度，方向为反向旋流，与一次空气旋流器6的旋向相反，使得二次燃烧室10流场均匀。套筒12与二次燃烧室10内径之间留有0.512mm间隙，小部分空气通过套筒12平直通过，在二次燃烧室10的内壁面贴壁形成一层气膜，保护高温条件下不被烧蚀。

一次燃烧室11呈直筒状，其直段末尾为喇叭口张角，张角选用15°~30°。一方面扩张角使得一次燃烧室11的燃气扩张降速，一方面扩张角附近形成低速回流区，有利于二次燃烧的火焰稳定。

二次空气管7入口端设置均流板8，均流板为同心圆多孔结构，孔数由中心向外依次为1、6、12、24……。二次空气进入二次空气管7后经过均流板8后达到基本均匀的作用，相对均匀的二次空气经过二次空气旋流器9后，流场进一步均匀，避免二次燃烧室出现局部高温区域而烧蚀燃烧器。

点火器采用电火花塞点火装置，安装在点火器套筒13内，点火器从点火器套筒插入，其火花塞端位于一次燃烧室中靠近燃料气宇一次空气相对掺混均匀、流速较低的部位。

本实用新型燃烧器可以实现大于1：20功率调节能力，其工作原理在于：

（1）对于高热值的天然气、或液化石油气、或焦炉煤气、或高炉煤气，燃气从二次燃料气入口进入，一次燃料气关闭。在低功率燃烧条件下，小流量燃料气从二次燃料入口直接进入，与一次空气进行掺混；一次空气经过一次空气管、一次空气旋流器，在一定旋流强度旋向作用下，卷吸燃料气，与之进行充分混合，并在末端进行燃烧。在高功率工作条件下，大流量燃料气与一次空气经过掺混、燃烧，由于空气中的氧气不足，因此形成的燃气为富油燃气；二次空气经过二次空气管、二次空气旋流器，反向卷吸未完全燃烧的气体，并进一步掺混，具有一定温度的富油燃气与具有一定旋流强度的二次空气充分混合，并进行二次燃烧，实现大范围调节。

（2）对于低热值的其它工业尾气，或工业废气，如含有一定浓度CO、H2、CH4、以及其它成分气体。由于热值较低，并且在工作过程不同时间段的可燃成分、每种可燃成分浓度、以及总流量随工业生产的进行，有一定的波动。因此，一次燃料气通入天然气、或液化石油气、或焦炉煤气、或高炉煤气等高热值燃料气体，低热值气体从二次燃料入口进入。小流量高热值燃料气从一次燃料入口直接进入，一次空气经过一次空气管、一次空气旋流器，小流量高热值燃料气与一次空气进行掺混，并具备稳定燃烧的条件，形成长明火焰；与此同时，大流量低热值燃料气经过二次燃料入口进入，也与一次空气经过掺混。这样，即使低热值燃料气成分或流量波动较大，由于小流量高热值燃料气具备稳定燃烧的条件，仍然能够保持火焰稳定燃烧。由于一次空气中的氧气不足，根据低热值燃料气的种类、可然气体成分调整二次空气进入流量，二次空气经过二次空气管、二次空气旋流器，反向卷吸未完全燃烧的气体，经过掺混，并进行二次燃烧。

Claims (8)

1.一种燃烧器，其特征在于：包括一次燃料管、二次燃料管、一次空气管、二次空气管、一次燃烧室和二次燃烧室；所述一次燃料管位于燃烧器的中心位置，一次燃料管的头端设有一次燃料入口，末端设有一次燃料出口，一次燃料管的末端通过二次燃料管的一端端面插入二次燃料管内；所述二次燃料管的头端设有二次燃料入口，末端设有二次燃料出口，二次燃料管的末端通过一次空气管的端面插入一次空气管内；所述一次空气管的头端设有一次空气入口，末端设有一次空气出口，一次空气管的末端通过二次空气管的端面插入二次空气管内且与一次燃烧室的一端连通；一次燃烧室位于二次燃烧室内，且一次燃烧室的一端与二次燃烧室连通；所述二次空气管的头端设有二次空气入口，末端与二次燃料管连接，所述一次燃烧室上于二次空气管与二次燃烧室的连接处套有二次空气旋流器，二次空气旋流器的内径与一次燃烧室外径相配合，二次空气旋流器的外径安装圆柱套筒，套筒与二次燃烧室内径之间留有间隙；二次燃料管的末端套有一次空气旋流器，一次空气旋流器的内径与二次燃料管外径相配合，一次空气旋流器的外径与一次空气管内径相配合。

2.根据权利要求1所述的一种燃烧器，其特征在于：所述一次燃料管的末端为多孔结构，一次燃料出口孔斜向外，角度为15-30°。

3.根据权利要求1所述的一种燃烧器，其特征在于：二次燃料管的头端端面封闭，末端为敞口结构，二次燃料入口设置在二次燃料管的侧面。

4.根据权利要求1所述的一种燃烧器，其特征在于：一次空气旋流器与二次空气旋流器的旋转方向相反。

5.根据权利要求1所述的一种燃烧器，其特征在于：所述套筒与二次燃烧室的内径之间留有1-2mm间隙。

6.根据权利要求1所述的一种燃烧器，其特征在于：所述一次燃烧室呈直筒状，其末尾为喇叭形机构，张角为15°~30°。

7.根据权利要求1所述的一种燃烧器，其特征在于：所述二次空气管的二次空气入口端设置有均流板，均流板为同心圆多孔结构。

8.根据权利要求7所述的一种燃烧器，其特征在于：所述燃烧器还包括供点火器插入的点火器套筒，点火器插入的一端位于一次燃烧室中靠近燃料气与一次空气相对掺混处。