CN212430854U - 一种低NOx蓄热平焰烧嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于工业燃烧器技术领域，具体地讲，涉及一种低NOx蓄热平焰烧嘴，适用于钢铁、有色、机械、陶瓷等行业的工业炉窑。本实用新型包括烧嘴头、烧嘴砖和燃气管，所述烧嘴头安装在烧嘴砖上，所述燃气管安装在烧嘴头上、且燃气管与烧嘴砖配合，其结构特点在于：所述烧嘴砖包括烧嘴砖腔体和烧嘴砖外壳，所述烧嘴砖腔体设置在烧嘴砖外壳内，所述烧嘴砖腔体包括出口段和入口段，所述入口段与出口段连通，所述烧嘴头安装在入口段上、且烧嘴头与入口段之间形成回流腔，所述烧嘴砖上设置有回流孔，所述回流孔与回流腔连通。本实用新型利用烧嘴本身特性进行烧嘴内回流，能够有效减少局部高温、降低火焰温度，显著降低NOx排放。

Description

一种低NOx蓄热平焰烧嘴

技术领域

本实用新型属于工业燃烧器（俗称“烧嘴”）技术领域，具体地讲，涉及一种低NOx蓄热平焰烧嘴，适用于钢铁、有色、机械、陶瓷等行业的工业炉窑。

背景技术

目前在国内外对工业炉窑大气污染物排放限制的大环境下，尤其是对NOx排放浓度的限制越来越苛刻，在工业炉窑上应用的核心设备烧嘴设计面临挑战，而蓄热平焰烧嘴辐射能力强，节能效果显著，但NOx排放一直居高不下，实用新型者和其他烧嘴公司一直在寻找降低NOx排放的最佳设计方案。

研究表明，减少局部高温、降低火焰温度和烟气回流能够显著降低NOx生成。目前通常普遍采用稀释燃烧、分级燃烧、烟气再循环（“GFR”，俗称外部强制烟气回流。即将一部分排气返回到送气系统，降低混合气中的氧浓度，起热量吸收体的作用，不致使燃烧温度变得过高，从而抑制氮氧化物的生成）、炉内烟气回流（俗称“卷吸回流”）、强制回流等方式来降低NOx生成。例如授权公告号为CN205957172U的专利：该烧嘴为采用外部强制烟气回流，虽然降低了NOx排放，但是系统复杂，造价高，空燃比控制难度大，使用还存在缺陷，并未实现超低NOx排放，因此有必要对现有的烧嘴及燃烧方法进行改进和优化。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，能极大降低NOx的蓄热平焰烧嘴。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该低NOx蓄热平焰烧嘴，包括烧嘴头、烧嘴砖和燃气管，所述烧嘴头安装在烧嘴砖上，所述燃气管安装在烧嘴头上、且燃气管与烧嘴砖配合，其结构特点在于：所述烧嘴砖包括烧嘴砖腔体和烧嘴砖外壳，所述烧嘴砖腔体设置在烧嘴砖外壳内，所述烧嘴砖腔体包括出口段和入口段，所述入口段与出口段连通，所述烧嘴头安装在入口段上、且烧嘴头与入口段之间形成回流腔，所述烧嘴砖上设置有回流孔，所述回流孔与回流腔连通。

进一步地，所述烧嘴砖腔体的外壁与烧嘴砖外壳的内壁设置有耐火材料。

进一步地，所述出口段呈喇叭状结构设置，所述出口段的内壁的半径为R、长度为L、且R＞L，所述入口段呈阶梯状结构设置，所述入口段的直径依次减小，所述入口段设置有喉部，所述喉部的直径为D，长度为L₁，2D≥L₁≥0.1D，所述回流腔的直径为D1，1.2D≤D1，所述回流孔的数量为m，2≤m≤8，作为优选，n=4。

进一步地，所述烧嘴头内设置有烧嘴头腔体和连接腔体，所述连接腔体的两端分别为连接腔体出口和连接腔体入口，所述连接腔体出口与烧嘴头腔体连通、且方向垂直向切，所述烧嘴头腔体出口直径为D2，D2≤D。

进一步地，所述烧嘴头腔体和连接腔体与烧嘴头之间均设置有隔热保温耐火材料。

进一步地，所述低NOx蓄热平焰烧嘴还包括燃气管保护装置，所述燃气管保护装置安装在烧嘴头上，所述燃气管安装在燃气管保护装置上。

进一步地，所述低NOx蓄热平焰烧嘴还包括蓄热箱体和空气接口，所述空气接口安装在蓄热箱体上，所述蓄热箱体安装在烧嘴头上，所述蓄热箱体内设置有箱体蓄热腔，所述箱体蓄热腔与蓄热箱体之间设置有箱体保温层，所述箱体蓄热腔设置有蓄热体。

进一步地，所述燃气管的一端安装有燃气接口，所述燃气管的另一端设置有燃气喷孔，所述燃气喷孔沿燃气管圆周均匀交错分布、且燃气喷孔的轴线与燃气管的轴线垂直，所述燃气管材质为碳化硅、碳氮化硅或氮化硅，所述燃气管的直径为d，所述燃气喷孔的数量为多个，多个燃气喷孔呈环状均匀排布，环数为n，2≤n≤4，作为优选，n=3，每环燃气喷孔的数量3～8，作为优选，燃气喷孔的数量为4；当n=2时，燃气喷孔均设在出口段内，当n=3或4时，2环燃气喷孔设在出口段内，（n-2）环燃气喷孔设在入口段内，燃气管在出口段内的燃气喷孔与出口段的端面间距为l，两环燃气喷孔间距为l₀，l≤L/2，l₀≤d。

进一步地，所述烧嘴砖安装在工业炉窑上，所述工业炉窑的内侧为加热空间。

进一步地，所述低NOx蓄热平焰烧嘴还包括点火装置和火焰监测装置，所述点火装置和火焰监测装置安装在烧嘴砖上。

相比现有技术，本实用新型具有以下优点：本实用新型利用烧嘴本身特性进行烧嘴内回流，仅靠烧嘴气助燃空气喷射及旋转产生的负压，通过回流腔吸入烟气，从而形成烟气烧嘴内部自回流，且烧嘴定型后能够根据烧嘴输出功率大小调整回流量，即回流率基本保持一定，结构简单易行。能够有效减少局部高温、降低火焰温度，显著降低NOx排放。

附图说明

图1是本实用新型实施例的低NOx蓄热平焰烧嘴的主视结构示意图。

图2是本实用新型实施例的烧嘴头的左视结构示意图。

图3是本实用新型实施例的烧嘴砖的主视结构示意图。

图4是本实用新型实施例的烧嘴砖的左视结构示意图。

图中：烧嘴头1、烧嘴砖2、燃气管3、燃气管保护装置4、蓄热箱体5、空气接口6、工业炉窑7、点火装置8、火焰监测装置9、

烧嘴头腔体10、隔热保温耐火材料11、连接腔体100、连接腔体出口101、连接腔体入口102、

烧嘴砖腔体20、烧嘴砖外壳21、耐火材料22、回流孔23、出口段201、入口段202、回流腔203、

燃气接口30、燃气喷孔31、

箱体蓄热腔50、箱体保温层51、蓄热体52、

加热空间70。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图4所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若有引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

本实施例中的低NOx蓄热平焰烧嘴，包括烧嘴头1、烧嘴砖2、燃气管3、燃气管保护装置4、蓄热箱体5、空气接口6、点火装置8和火焰监测装置9，烧嘴砖2安装在工业炉窑7上，工业炉窑7的内侧为加热空间70。

本实施例中的烧嘴头1安装在烧嘴砖2上，燃气管3安装在烧嘴头1上、且燃气管3与烧嘴砖2配合，燃气管保护装置4安装在烧嘴头1上，燃气管3安装在燃气管保护装置4上，空气接口6安装在蓄热箱体5上，蓄热箱体5安装在烧嘴头1上，蓄热箱体5内设置有箱体蓄热腔50，箱体蓄热腔50与蓄热箱体5之间设置有箱体保温层51，箱体蓄热腔50设置有蓄热体52，点火装置8和火焰监测装置9安装在烧嘴砖2上。

本实施例中的烧嘴砖2包括烧嘴砖腔体20和烧嘴砖外壳21，烧嘴砖腔体20设置在烧嘴砖外壳21内，烧嘴砖腔体20包括出口段201和入口段202，入口段202与出口段201连通，烧嘴头1安装在入口段202上、且烧嘴头1与入口段202之间形成回流腔203，烧嘴砖2上设置有回流孔23，回流孔23与回流腔203连通，烧嘴砖腔体20的外壁与烧嘴砖外壳21的内壁设置有耐火材料22。

本实施例中的出口段201呈喇叭状结构设置，出口段201的内壁的半径为R、长度为L、且R＞L，入口段202呈阶梯状结构设置，入口段202的直径依次减小，入口段202设置有喉部，喉部的直径为D，长度为L₁，2D≥L₁≥0.1D，回流腔203的直径为D1，1.2D≤D1，回流孔23的数量为m，2≤m≤8，作为优选，n=4。

本实施例中的烧嘴头1内设置有烧嘴头腔体10和连接腔体100，连接腔体100的两端分别为连接腔体出口101和连接腔体入口102，连接腔体出口101与烧嘴头腔体10连通、且方向垂直向切，烧嘴头腔体10出口直径为D2，D2≤D，烧嘴头腔体10和连接腔体100与烧嘴头1之间均设置有隔热保温耐火材料1。

本实施例中的燃气管3的一端安装有燃气接口30，燃气管3的另一端设置有燃气喷孔31，燃气喷孔31沿燃气管3圆周均匀交错分布、且燃气喷孔31的轴线与燃气管3的轴线垂直，燃气管3材质为碳化硅、碳氮化硅或氮化硅，燃气管3的直径为d，燃气喷孔31的数量为多个，多个燃气喷孔31呈环状均匀排布，环数为n，2≤n≤4，作为优选，n=3，每环燃气喷孔31的数量3～8，作为优选，燃气喷孔31的数量为4。

本实施例中，当n=2时，燃气喷孔31均设在出口段201内，当n=3或4时，2环燃气喷孔31设在出口段201内，（n-2）环燃气喷孔31设在入口段202内，燃气管3在出口段201内的燃气喷孔31与出口段201的端面间距为l，两环燃气喷孔31间距为l₀，l≤L/2，l₀≤d。

本实施例中的低NOx蓄热平焰烧嘴的燃烧控制方法如下，设定：出口段201为第一燃烧区，工业炉窑7内的加热空间70为第二燃烧区。

本实施例中，当工业炉窑7内的加热空间70的温度低于燃料燃点时，助燃空气通过烧嘴头1上的空气接口6进入蓄热箱体5内部的箱体蓄热腔50中，并与蓄热体52进行热交换后，由连接腔体100沿切线方向进入烧嘴头腔体10，经烧嘴头腔体10形成高速旋流喷出，经过回流腔203、卷吸由回流孔23吸入加热空间70内的烟气一起进入烧嘴砖2的入口段202的喉部（靠助燃空气喷射及旋转在回流腔产生负压，通过回流孔吸入烟气，从而形成烟气烧嘴内部自回流，结构简单易行），燃气由燃气接口30进入燃气管3后，由燃气管3上的燃气喷孔31喷出，进入入口段202的喉部的助燃空气和烟气混合气与燃气喷孔31喷出的一部分燃气在出口段201的第一燃烧区进行混合，经设在烧嘴砖2上的点火装置8点燃，再与位于出口段201的燃气喷孔31喷出的另一部分燃气混合燃烧，贴着出口段201的壁面，在工业炉窑7内的加热空间70中形成稳定盘状火焰，即进入第二燃烧区。

本实施例中，当工业炉窑7内的加热空间70的温度高于燃料燃点时，助燃空气通过烧嘴头1上的空气接口6进入蓄热箱体5内部的箱体蓄热腔50中，并与蓄热体52进行热交换后，由连接腔体100沿切线方向进入烧嘴头腔体10，经烧嘴头腔体10形成高速旋流喷出，经过回流腔203、卷吸由回流孔23吸入加热空间70内的烟气一起进入烧嘴砖2的入口段202的喉部，燃气由燃气接口30进入燃气管3后，由燃气管3上的燃气喷孔31喷出，进入入口段202的喉部的助燃空气和烟气混合气与燃气喷孔31喷出的一部分燃气在出口段201的进行混合，再与位于出口段201的燃气喷孔31喷出的另一部分燃气再混合，贴着出口段201的壁面进入工业炉窑7内的加热空间70中边混合边燃烧，即进入第二燃烧区在高温炉气下形成无明显火焰的扩散燃烧。

具体的说，烧嘴砖2设有烧嘴砖外壳21和耐火材料22，烧嘴砖外壳21的材质为金属，烧嘴砖2具有烧嘴砖腔体20，烧嘴砖2固定在工业炉窑7上，烧嘴头1安装在烧嘴砖外壳21上，烧嘴头1具有烧嘴头腔体10，烧嘴头1内设有隔热保温耐火材料11，烧嘴头1还设有连接腔体100，连接腔体100的连接腔体出口101与烧嘴头腔体10连通，方向垂直向切；燃气管保护装置4固定在烧嘴头1的另一端，所属燃气管保护装置4置于烧嘴头腔体10的一端；燃气管3的一端固定在燃气管保护装置4上，燃气管3穿过燃气管保护装置4和烧嘴头腔体10，燃气管3的另一端位于烧嘴砖腔体20中；蓄热箱体5的一端与烧嘴头1连接，另一端与空气接口6相连，蓄热箱体5具有箱体蓄热腔50，蓄热箱体5设有箱体保温层51，箱体蓄热腔50设有蓄热体52，箱体蓄热腔50的一端与空气接口6相通，另一端与连接腔体入口102相通。

烧嘴砖2的出口段201呈扩散结构的喇叭状，喇叭状的扩散半径为R，扩散段长度为L，R＞L；入口段202呈向内收缩的阶梯状，阶梯状的喉部直径为D，长度为L₁，2D≥L₁≥0.1D，烧嘴头1的出口端置于入口段202内，烧嘴头1的出口端与烧嘴砖腔体20形成一个回流腔203，回流腔203的直径为D1，1.2D≤D1，烧嘴头腔体10的出口直径为D2，D2≤D，烧嘴砖2上还设有回流孔23，回流孔23的一端与回流腔203相通，回流孔23的另一端与加热空间70相通，回流孔23的数量为m，2≤m≤8，作为优选，m=4。

燃气接口30固定在燃气管保护装置4上，燃气接口30并与燃气管3连通，燃气管3的材质为碳化硅、碳氮化硅、氮化硅；燃气管3的直径为d，燃气管3设有n环燃气喷孔31，2≤n≤4，作为优选，n=3；当n=2时，燃气喷孔31均设在出口段201内，当n=3，4时，2环喷孔设在出口段201内，（n-2）环喷孔设在入口段202内，燃气喷孔31沿燃气管3圆周均匀交错分布，且与燃气管3垂直，每环喷孔数3～8，作为优选，燃气喷孔31数为4，燃气管3在出口段201的燃气喷孔31与出口段201的端面间距为l，两环燃气喷孔31间距为l₀，l≤L/2，l₀≤d。

烧嘴砖2上设有点火装置8和火焰监测装置9。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种低NOx蓄热平焰烧嘴，包括烧嘴头（1）、烧嘴砖（2）和燃气管（3），所述烧嘴头（1）安装在烧嘴砖（2）上，所述燃气管（3）安装在烧嘴头（1）上、且燃气管（3）与烧嘴砖（2）配合，其特征在于：所述烧嘴砖（2）包括烧嘴砖腔体（20）和烧嘴砖外壳（21），所述烧嘴砖腔体（20）设置在烧嘴砖外壳（21）内，所述烧嘴砖腔体（20）包括出口段（201）和入口段（202），所述入口段（202）与出口段（201）连通，所述烧嘴头（1）安装在入口段（202）上、且烧嘴头（1）与入口段（202）之间形成回流腔（203），所述烧嘴砖（2）上设置有回流孔（23），所述回流孔（23）与回流腔（203）连通。

2.根据权利要求1所述的低NOx蓄热平焰烧嘴，其特征在于：所述烧嘴砖腔体（20）的外壁与烧嘴砖外壳（21）的内壁设置有耐火材料（22）。

3.根据权利要求1所述的低NOx蓄热平焰烧嘴，其特征在于：所述出口段（201）呈喇叭状结构设置，所述出口段（201）的内壁的半径为R、长度为L、且R＞L，所述入口段（202）呈阶梯状结构设置，所述入口段（202）的直径依次减小，所述入口段（202）设置有喉部，所述喉部的直径为D，长度为L₁，2D≥L₁≥0.1D，所述回流腔（203）的直径为D1，1.2D≤D1，所述回流孔（23）的数量为m，2≤m≤8。

4.根据权利要求1所述的低NOx蓄热平焰烧嘴，其特征在于：所述烧嘴头（1）内设置有烧嘴头腔体（10）和连接腔体（100），所述连接腔体（100）的两端分别为连接腔体出口（101）和连接腔体入口（102），所述连接腔体出口（101）与烧嘴头腔体（10）连通、且方向垂直向切，所述烧嘴头腔体（10）出口直径为D2，D2≤D。

5.根据权利要求4所述的低NOx蓄热平焰烧嘴，其特征在于：所述烧嘴头腔体（10）和连接腔体（100）与烧嘴头（1）之间均设置有隔热保温耐火材料（11）。

6.根据权利要求1所述的低NOx蓄热平焰烧嘴，其特征在于：所述低NOx蓄热平焰烧嘴还包括燃气管保护装置（4），所述燃气管保护装置（4）安装在烧嘴头（1）上，所述燃气管（3）安装在燃气管保护装置（4）上。

7.根据权利要求1所述的低NOx蓄热平焰烧嘴，其特征在于：所述低NOx蓄热平焰烧嘴还包括蓄热箱体（5）和空气接口（6），所述空气接口（6）安装在蓄热箱体（5）上，所述蓄热箱体（5）安装在烧嘴头（1）上，所述蓄热箱体（5）内设置有箱体蓄热腔（50），所述箱体蓄热腔（50）与蓄热箱体（5）之间设置有箱体保温层（51），所述箱体蓄热腔（50）设置有蓄热体（52）。

8.根据权利要求1所述的低NOx蓄热平焰烧嘴，其特征在于：所述燃气管（3）的一端安装有燃气接口（30），所述燃气管（3）的另一端设置有燃气喷孔（31），所述燃气喷孔（31）沿燃气管（3）圆周均匀交错分布、且燃气喷孔（31）的轴线与燃气管（3）的轴线垂直，所述燃气管（3）材质为碳化硅、碳氮化硅或氮化硅，所述燃气管（3）的直径为d，所述燃气喷孔（31）的数量为多个，多个燃气喷孔（31）呈环状均匀排布，环数为n，2≤n≤4，每环燃气喷孔（31）的数量3～8；

当n=2时，燃气喷孔（31）均设在出口段（201）内，当n=3或4时，2环燃气喷孔（31）设在出口段（201）内，（n-2）环燃气喷孔（31）设在入口段（202）内，燃气管（3）在出口段（201）内的燃气喷孔（31）与出口段（201）的端面间距为l，两环燃气喷孔（31）间距为l₀，l≤L/2，l₀≤d。

9.根据权利要求1所述的低NOx蓄热平焰烧嘴，其特征在于：所述烧嘴砖（2）安装在工业炉窑（7）上，所述工业炉窑（7）的内侧为加热空间（70）。

10.根据权利要求1所述的低NOx蓄热平焰烧嘴，其特征在于：所述低NOx蓄热平焰烧嘴还包括点火装置（8）和火焰监测装置（9），所述点火装置（8）和火焰监测装置（9）安装在烧嘴砖（2）上。

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