CN215175036U - 一种环保低排放循环式烧嘴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种环保低排放循环式烧嘴，包括外套管、燃气管、空气管、烟气管、空气导流管、喷嘴、多级空气导流器、燃烧室、热交换管，所述热交换管设于所述外套管与所述空气导流管之间，所述外套管、所述热交换管、所述空气导流管同轴设置，所述热交换管包括管体、以及沿所述管体的外壁的长度方向设有的若干个换热导流槽，所述换热导流槽的一侧与所述管体的内孔连通，所述热交换管将所述外套管与所述空气导流管之间的空腔分隔为烟气流道和空气流道；通过设置换热导流槽，使处于烟气流道的烟气与处于空气流道的空气具有更大的热交换面积，提高了热交换效率，提高了空气的预热温度，降低了氮氧化物的排放。
Description
技术领域
本实用新型涉及到工业炉燃烧器技术领域，具体涉及到一种环保低排放循环式烧嘴。
背景技术
现有的工业炉窖的燃烧器烧嘴大部分没有预热系统，或空气预热温度不高，当助燃空气进入燃烧室时温度很低，因此需要吸收大量的热，从而使得燃气的燃烧不充分不完全，影响系统的能量转换，烧嘴的火焰温度场也不均匀，严重影响到烧嘴的寿命，而且烟气出口速度不高，排出的烟气温度高，热损失大，烟气中NOx和未完全燃烧的CO排放量大，污染环境而且影响系统工作。
现有技术申请号为CN201720055903.9的中国实用新型专利于2017年01月18日公开了一种自预热低氮燃气烧嘴，外套管内与导流管外之间设有热交换管，热交换管的出口端接置燃烧室，热交换管的管壁内外分别置有若干列纵向排列的内、外翘片条，内、外翘片条均由突出于管壁内和外的径向凸片组成。但翅片在生产中经历蜡型制作、焊接、制壳，浇铸等工序都有可能存在各种各样的冷热变形过程，铸件尺寸精度得不到保证，导致后期焊接之前需要进行人工整形工作，生产效率低下，人工成本极高。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种环保低排放循环式烧嘴，通过设置换热导流槽，使处于烟气流道的烟气与处于空气流道的空气具有更大的热交换面积，提高了热交换效率，提高了空气的预热温度，降低了氮氧化物的排放。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种环保低排放循环式烧嘴，包括外套管、燃气管、空气管、烟气管、空气导流管、喷嘴、多级空气导流器、燃烧室、热交换管，所述热交换管设于所述外套管与所述空气导流管之间，所述外套管、所述热交换管、所述空气导流管同轴设置，所述热交换管包括管体、以及沿所述管体的外壁的长度方向设有的若干个换热导流槽，所述换热导流槽的一侧与所述管体的内孔连通，所述热交换管将所述外套管与所述空气导流管之间的空腔分隔为烟气流道和空气流道。
工作原理为，空气管导入空气，燃气管导入燃气，烟气管内为负压，空气经过空气导流管的外侧、由多级空气导流器导流到燃烧室，煤气经过燃气管、由多级空气导流器导流到燃烧室，空气与煤气在燃烧室中燃烧，燃烧后的烟气从喷嘴喷出，与此同时，由于烟气管的负压作用，部分高温烟气被吸入烟气流道，该部分烟气沿途释放热量，与经过空气流道的空气进行换热，使将要空气预升温；
本方案的关键发明点在于，通过设置换热导流槽，使处于烟气流道的烟气与处于空气流道的空气具有更大的热交换面积，提高了热交换效率，并且，与现有技术中在管体外设置翅片的方案相比，本方案的热交换管可以直接铸造成型，避免翅片在生产中不容易焊接、容易变形的缺点，降低生产成本。
另外，通过采用多级空气导流器，其内设有一阶以上向内收敛的径向缩口，多级空气导流器用于提高空气与燃气的混合速度，同时提高混合气体的流速，从而降低氮氧化物的生成。
进一步的，若干个所述换热导流槽的形状尺寸相同并且互相平行，若干个所述换热导流槽相对于所述管体的周向均匀的圆周阵列排布。使空气与烟气热交换更加均匀。
进一步的，若干个所述换热导流槽组成有第一轮廓圆、第二轮廓圆，所述第一轮廓圆、所述第二轮廓圆的圆心与所述热交换管的圆心重合，所述第一轮廓圆的半径为所述换热导流槽与所述圆心之间的最大距离，所述第一轮廓圆的半径为所述换热导流槽与所述圆心之间的最小距离；所述第一轮廓圆与所述热交换管的外侧围成第一面积S1，所述第二轮廓圆与所述换热导流槽围成第二面积S2。根据实际情况，通过控制第一面积S1与第二面积S2的数值比，来控制烟气与空气的流通量的比例，当增大第一面积S1时，烟气流通量大，空气流通量小，预加热效果增加，但空气供给不足时容易不完全燃烧，当增大第二面积S2时，烟气流通量小，空气流通量大，预加热效果降低，但空气供给量充足。
进一步的，所述第一面积S1与所述第二面积S2的比值为1、0.5或者2。
进一步的，所述第一轮廓圆与所述外套管的内侧壁之间的间隔有第一距离，所述第二轮廓圆与所述空气导流管的内侧壁之间的间隔有第二距离，所述第一距离等于所述第二距离。通过设置第一距离与第二距离的数值比，可以进一步调节空气与烟气的流通量的比例。
进一步的，所述管体与换热导流槽为一体成型结构。相比于焊接的方式，降低了成本。
进一步的，所述换热导流槽的横截面为矩形、三角形、或者半圆形。
进一步的，所述换热导流槽的数目为5～12个。
进一步的，所述换热导流槽沿所述管体的长度方向螺旋排列设置。使烟气与空气的热交换面积进一步增大，增加了热交换效率
进一步的，所述换热导流槽沿所述管体的长度方向螺旋排列设置的螺旋角为20度。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、通过设置换热导流槽，使处于烟气流道的烟气与处于空气流道的空气具有更大的热交换面积，提高了热交换效率，提高了空气的预热温度，降低了氮氧化物的排放；
2、本方案的热交换管可以直接铸造成型，与现有技术中在管体外设置翅片的方案相比，避免翅片在生产中不容易焊接、容易变形的缺点，降低生产成本；
3、通过采用多级空气导流器，其内设有一阶以上向内收敛的径向缩口，多级空气导流器用于提高空气与燃气的混合速度，同时提高混合气体的流速，从而降低氮氧化物的生成；
4、通过控制第一面积S1与第二面积S2的数值比，来控制烟气与空气的流通量的比例，提升预加热效果。
附图说明
图1为本实用新型的一种环保低排放循环式烧嘴的整体示意图；
图2为本实用新型的A-A的截面图；
图中：1、外套管；2、燃气管；3、空气管；4、烟气管；5、空气导流管；6、喷嘴；7、多级空气导流器；8、燃烧室；9、热交换管；10、管体；11、换热导流槽；12、烟气流道；13、空气流道；14、第一轮廓圆；15、第二轮廓圆。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中间”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1至图2所示，一种环保低排放循环式烧嘴，包括外套管1、燃气管2、空气管3、烟气管4、空气导流管5、喷嘴6、多级空气导流器7、燃烧室8、热交换管9，所述热交换管9设于所述外套管1与所述空气导流管5之间，所述外套管1、所述热交换管9、所述空气导流管5同轴设置，所述热交换管9包括管体10、以及沿所述管体10的外壁的长度方向设有的若干个换热导流槽11，所述换热导流槽11的一侧与所述管体10的内孔连通，所述热交换管9将所述外套管1与所述空气导流管5之间的空腔分隔为烟气流道12和空气流道13。
工作原理为，空气管3导入空气，燃气管2导入燃气，烟气管4内为负压，空气经过空气导流管5的外侧、由多级空气导流器7导流到燃烧室8，煤气经过燃气管2、由多级空气导流器7导流到燃烧室8，空气与煤气在燃烧室8中燃烧，燃烧后的烟气从喷嘴喷出，与此同时，由于烟气管4的负压作用，部分高温烟气被吸入烟气流道12，该部分烟气沿途释放热量，与经过空气流道13的空气进行换热，使将要空气预升温；
本方案的关键发明点在于，通过设置换热导流槽11，使处于烟气流道12的烟气与处于空气流道13的空气具有更大的热交换面积，提高了热交换效率，并且，与现有技术中在管体10外设置翅片的方案相比，本方案的热交换管9可以直接铸造成型，避免翅片在生产中不容易焊接、容易变形的缺点，降低生产成本。
另外，通过采用多级空气导流器7，其内设有一阶以上向内收敛的径向缩口，多级空气导流器7用于提高空气与燃气的混合速度，同时提高混合气体的流速，从而降低氮氧化物的生成。
进一步的，若干个所述换热导流槽11的形状尺寸相同并且互相平行，若干个所述换热导流槽11相对于所述管体10的周向均匀的圆周阵列排布。使空气与烟气热交换更加均匀。
进一步的，若干个所述换热导流槽11组成有第一轮廓圆14、第二轮廓圆15，所述第一轮廓圆14、所述第二轮廓圆15的圆心与所述热交换管9的圆心重合，所述第一轮廓圆14的半径为所述换热导流槽11与所述圆心之间的最大距离，所述第一轮廓圆14的半径为所述换热导流槽11与所述圆心之间的最小距离；所述第一轮廓圆14与所述热交换管9的外侧围成第一面积S1，所述第二轮廓圆与所述换热导流槽围成第二面积S2。根据实际情况，通过控制第一面积S1与第二面积S2的数值比，来控制烟气与空气的流通量的比例，当增大第一面积S1时，烟气流通量大，空气流通量小，预加热效果增加，但空气供给不足时容易不完全燃烧，当增大第二面积S2时，烟气流通量小，空气流通量大，预加热效果降低，但空气供给量充足。
进一步的，所述第一面积S1与所述第二面积S2的比值为1、0.5或者2。当S1与S2的比值为1时，空气流通量与预加热效果为最平衡状态。
进一步的，所述第一轮廓圆14与所述外套管1的内侧壁之间的间隔有第一距离，所述第二轮廓圆15与所述空气导流管5的内侧壁之间的间隔有第二距离，所述第一距离等于所述第二距离。通过设置第一距离与第二距离的数值比，可以进一步调节空气与烟气的流通量的比例。
进一步的，所述管体10与换热导流槽11为一体成型结构。相比于焊接的方式，降低了成本。
进一步的，所述换热导流槽11的横截面为矩形、三角形、或者半圆形。
进一步的，所述换热导流槽11的数目为5～12个。
进一步的，所述换热导流槽11沿所述管体10的长度方向螺旋排列设置。使烟气与空气的热交换面积进一步增大，增加了热交换效率
进一步的，所述换热导流槽11沿所述管体10的长度方向螺旋排列设置的螺旋角为20度。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种环保低排放循环式烧嘴，包括外套管、燃气管、空气管、烟气管、空气导流管、喷嘴、多级空气导流器、燃烧室、热交换管，所述热交换管设于所述外套管与所述空气导流管之间，所述外套管、所述热交换管、所述空气导流管同轴设置，其特征在于，所述热交换管包括管体、以及沿所述管体的外壁的长度方向设有的若干个换热导流槽，所述换热导流槽的一侧与所述管体的内孔连通，所述热交换管将所述外套管与所述空气导流管之间的空腔分隔为烟气流道和空气流道。
2.根据权利要求1所述的一种环保低排放循环式烧嘴，其特征在于，若干个所述换热导流槽的形状尺寸相同并且互相平行，若干个所述换热导流槽相对于所述管体的周向均匀的圆周阵列排布。
3.根据权利要求2所述的一种环保低排放循环式烧嘴，其特征在于，若干个所述换热导流槽组成有第一轮廓圆、第二轮廓圆，所述第一轮廓圆、所述第二轮廓圆的圆心与所述热交换管的圆心重合，所述第一轮廓圆的半径为所述换热导流槽与所述圆心之间的最大距离，所述第一轮廓圆的半径为所述换热导流槽与所述圆心之间的最小距离；所述第一轮廓圆与所述热交换管的外侧围成第一面积，所述第二轮廓圆与所述换热导流槽围成第二面积。
4.根据权利要求3所述的一种环保低排放循环式烧嘴，其特征在于，所述第一面积与所述第二面积的比值为1、0.5或者2。
5.根据权利要求3所述的一种环保低排放循环式烧嘴，其特征在于，所述第一轮廓圆与所述外套管的内侧壁之间的间隔有第一距离，所述第二轮廓圆与所述空气导流管的内侧壁之间的间隔有第二距离，所述第一距离等于所述第二距离。
6.根据权利要求1所述的一种环保低排放循环式烧嘴，其特征在于，所述管体与换热导流槽为一体成型结构。
7.根据权利要求1所述的一种环保低排放循环式烧嘴，其特征在于，所述换热导流槽的横截面为矩形、三角形、或者半圆形。
8.根据权利要求1所述的一种环保低排放循环式烧嘴，其特征在于，所述换热导流槽的数目为5～12个。
9.根据权利要求1所述的一种环保低排放循环式烧嘴，其特征在于，所述换热导流槽沿所述管体的长度方向螺旋排列设置。
10.根据权利要求9所述的一种环保低排放循环式烧嘴，其特征在于，所述换热导流槽沿所述管体的长度方向螺旋排列设置的螺旋角为20度。
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