CN216897297U

CN216897297U - 自动点火可调火焰低氮明火烧嘴

Info

Publication number: CN216897297U
Application number: CN202220245775.5U
Authority: CN
Inventors: 周圣亮; 高阳; 秦凤华
Original assignee: Wisdri Wuhan Thermal Industry Co ltd
Current assignee: Wisdri Wuhan Thermal Industry Co ltd
Priority date: 2022-01-29
Filing date: 2022-01-29
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2032-01-29

Abstract

本实用新型公开了一种自动点火可调火焰低氮明火烧嘴，包括烧嘴砖、烧嘴安装法兰、空气外腔体、空气内腔体、一二次风隔离板、煤气通道、UV火焰检测器、煤气入口、空气入口、一二次风调节阀板、电极、电磁阀、手阀、空气管路、煤气管路、高压包；一二次风隔离板将助燃风流道隔离成通向空气内腔体及燃烧室的一次风流道和通向二次风孔的二次风流道，一二次风调节阀板能通过调整自身的旋转角度进而调整一二次风的供风比例，空气管路和煤气管路均带有电磁阀和手阀，UV火焰检测器、高压包、电磁阀与控制器电连接。该烧嘴能在线实时调节火焰长度，火焰稳定性好，显著降低生成烟气中的NOx排放水平，具有自动点火及UV火焰检测功能，功率调节比大，适应性强。

Description

自动点火可调火焰低氮明火烧嘴

技术领域

本实用新型涉及明火烧嘴，具体涉及一种自动点火可调火焰低氮明火烧嘴。

背景技术

氮氧化物(NOx)是造成大气污染源的主要污染源之一，会对人体、动物或植物造成致毒和损害作用，同时也是酸雨、酸雾以及光化学烟雾的主要成因之一，目前烧嘴的工业加热及热处理领域的应用中，如何在确保满足工艺要求的前提下有效降低NOx排放是当前环保政策下的一个重要课题。

明火烧嘴的应用领域比较广泛，几乎涵盖所有工业领域和部分民用领域，功率一般在20-5000kW之间，一般的明火烧嘴是空气与燃料混合后在炉内或燃烧室燃烧，燃烧过程分级不明显且燃烧分级不可调，导致一般的明火烧嘴NOx排放水平较高，往往仅能满足现行通用国家标准水平(≤300mg/Nm³，8％氧条件下)，无法满足某些更先进的地方和行业指标(≤100mg/Nm³，8％氧条件下)。并且，一般的明火烧嘴采用手动点火，无火焰自动监测功能，安全性较差，一般的明火烧嘴空煤气管道不设电磁阀，无安全切断。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种自动点火可调火焰低氮明火烧嘴，该烧嘴能在线实时调节火焰长度，火焰稳定性好，显著降低生成烟气中的NOx排放水平，具有自动点火及UV火焰检测功能，功率调节比大，适应性强。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种自动点火可调火焰低氮明火烧嘴，包括烧嘴安装法兰、火焰检测导管和电极，烧嘴安装法兰的一侧设有烧嘴砖、另一侧对接有空气外腔体，烧嘴砖内部的中心开设燃烧室、两侧开设二次风孔，空气外腔体的内部设有空气内腔体和一二次风隔离板、外侧对接有空气入口、腔体上支撑地穿入有煤气通道，空气内腔体支撑地穿过一二次风隔离板并在首端对接燃烧室，一二次风隔离板将助燃风流道隔离成通向空气内腔体及燃烧室的一次风流道和通向二次风孔的二次风流道，空气入口内一二次风隔离板端部设有一二次风调节阀板，一二次风调节阀板能通过调整自身的旋转角度进而调整一二次风的供风比例，煤气通道的内端从尾端伸入空气内腔体并安装煤气喷头、外端连接煤气入口；火焰检测导管的内端伸入燃烧室、外端连接UV火焰检测器，电极的内端定位在燃烧室内、外端电连接高压包，空气入口和煤气入口分别外接空气管路和煤气管路，空气管路和煤气管路均带有电磁阀和手阀，UV火焰检测器、高压包、电磁阀均与控制器电连接。

进一步地，一二次风调节阀板的根部可旋转的安装在一二次风隔离板端部，一二次风调节阀板能在一二次风隔离板的两侧作0-180°的旋转，一二次风调节阀板旋转至一二次风隔离板两侧的极限位置时分别将一次风流道和二次风流道完全封堵。

进一步地，两个二次风孔关于燃烧室对称设置，二次风孔从入口到出口逐渐偏离烧嘴中心线。

进一步地，二次风孔与烧嘴中心线成2°角。

进一步地，燃烧室的中间设有缩径段。

进一步地，煤气入口上设有煤气取压嘴，空气外腔体上设有与一次风流道对应的一次风取压嘴和与二次风流道对应的二次风取压嘴，煤气取压嘴、一次风取压嘴和二次风取压嘴上均接有气压表。

进一步地，空气外腔体靠近烧嘴安装法兰的一端焊接固定法兰，法兰通过螺栓与烧嘴安装法兰连接，空气外腔体远离烧嘴安装法兰的一端通过煤气通道安装法兰封堵，煤气通道支撑地穿过煤气通道安装法兰并焊接固定，煤气通道安装法兰上设有窥视孔；空气内腔体焊接固定在一二风隔离板上，空气入口密封焊在空气外腔体上；空气入口采用双面密封焊固连用于外接的法兰，煤气入口采用双面密封焊固连用于外接的法兰。

进一步地，火焰检测导管安装固定在空气外腔体的侧部，火焰检测导管的内端通过空气外腔体、烧嘴安装法兰和烧嘴砖伸入燃烧室；电极安装固定在空气外腔体的侧部，电极的内端依次穿过空气外腔体和烧嘴砖后定位在燃烧室内。

进一步地，烧嘴砖采用重质浇注料，浇筑成型在烧嘴安装法兰上。

本实用新型的有益效果是：

该烧嘴的工作过程是：工作时，烧嘴安装法兰通过螺栓固定于炉体表面，烧嘴砖前端伸入炉内，烧嘴点火前，先通过空气管路和煤气管路上的手阀将空气和煤气的空煤气流量及配比调至合适状态；当控制器接到点火命令时，控制高压包放电使电极打火，同时空气管路和煤气管路上的电磁式阀打开，空煤气通入烧嘴混合燃烧；当一次风多时火焰偏短，当二次风多时火焰偏长，根据工艺要求的炉温和火焰长度，实时调整一二次风调节阀的旋转角度以调整一二次风的供风比例，进而调整火焰长度，其中，当助燃空气完全通过二次风流道鼓入时，烧嘴进入超低NOx运行模式；稳定燃烧后，UV火焰检测器通过紫外光谱检测的方式检测燃烧室是否有稳定火焰，如有稳定火焰，则向控制器返回一个约4～40μA大小的检测电流值，实现火焰的自动检测功能；当控制器接到熄火信号时，关闭空气管路和煤气管路上的电磁阀，火焰熄灭。

该烧嘴通过调节一二次助燃风的配比来实现烧嘴的火焰形态可调，能在线实时按工艺需求调节火焰长度，火焰稳定性好，满足工艺对冷炉时自动点火稳定性和高温下加热均匀性的要求；该烧嘴通过调节一二次风配比的结构设计可显著降低高炉温下火焰的核心温度，显著降低生成烟气中的NOx排放水平，可达≤80mg/Nm³(8％氧条件下)，环保效果好；该烧嘴具有自动点火及UV火焰检测功能，实现了火焰状态与空煤气管路上的电磁阀的安全联锁，提高烧嘴运行安全性的同时简化烧嘴前管道系统；该烧嘴整体采用模块化设计，使用和系统维护改造十分简便；该烧嘴功率调节比大，适应性强，不同规格的烧嘴可实现50～1000kw不等的加热能力，可以满足脉冲燃烧控制和比例燃烧控制的需求，可广泛应用于加热能力调节范围要求较宽的工业加热及热处理领域。

附图说明

图1是本实用新型实施例中自动点火可调火焰低氮明火烧嘴的结构示意图。

图2是本实用新型实施例中自动点火可调火焰低氮明火烧嘴的左视图。

图3是本实用新型实施例中自动点火可调火焰低氮明火烧嘴应用时的燃烧系统示意图。

图4是本实用新型实施例的控制原理示意图。

图中：1-烧嘴砖；2-烧嘴安装法兰；3-空气外腔体；4-空气内腔体；5-二次风取压嘴；6-一二次风隔离板；7-一次风取压嘴；8-煤气通道安装法兰；9-煤气通道；10-UV火焰检测器；11-煤气入口；12-空气入口；13-一二次风调节阀板；14-煤气取压嘴；15-窥视孔；16-电极；17-烧嘴；18-电磁阀；19-手阀；20-空气管路；21-煤气管路；22-高压包；23-炉体表面；101-燃烧室；102-二次风孔；1201-一次风流道；1202-二次风流道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1至图4所示，一种自动点火可调火焰低氮明火烧嘴17，包括烧嘴安装法兰2、火焰检测导管和电极16，烧嘴安装法兰2的一侧设有烧嘴砖1、另一侧对接有空气外腔体3，烧嘴砖1内部的中心开设燃烧室101、两侧开设二次风孔102，空气外腔体3的内部设有空气内腔体4和一二次风隔离板6、外侧对接有空气入口12、腔体上支撑地穿入有煤气通道9，空气内腔体4支撑地穿过一二次风隔离板6并在首端对接燃烧室101，一二次风隔离板6将助燃风流道隔离成通向空气内腔体4及燃烧室101的一次风流道1201和通向二次风孔102的二次风流道1202，空气入口12内一二次风隔离板6端部设有一二次风调节阀板13，一二次风调节阀板13能通过调整自身的旋转角度进而调整一二次风的供风比例，煤气通道9的内端从尾端伸入空气内腔体4并焊接固定煤气喷头、外端通过弯头连接煤气入口11；火焰检测导管的内端伸入燃烧室101、外端通过加工的螺纹接口连接UV火焰检测器10，电极16的内端定位在燃烧室101内、外端电连接高压包22，电极16定位安装以保证打火效果，空气入口12和煤气入口11分别外接空气管路20和煤气管路21，空气管路20和煤气管路21均带有电磁阀18和手阀19，UV火焰检测器10、高压包22、电磁阀18均与控制器电连接，烧嘴17的接地端子与控制器的地线端子电连接。

该烧嘴17的工作过程是：工作时，烧嘴安装法兰2通过螺栓固定于炉体表面23，烧嘴砖1前端伸入炉内，烧嘴17点火前，先通过空气管路20和煤气管路21上的手阀19将空气和煤气的空煤气流量及配比调至合适状态；当控制器接到点火命令时，控制高压包22放电使电极16打火，同时空气管路20和煤气管路21上的电磁式阀18打开，空煤气通入烧嘴17混合燃烧；当一次风多时火焰偏短，当二次风多时火焰偏长，根据工艺要求的炉温和火焰长度，实时调整一二次风调节阀13的旋转角度以调整一二次风的供风比例，进而调整火焰长度，其中，当助燃空气完全通过二次风流道1202鼓入时，烧嘴17进入超低NOx运行模式；稳定燃烧后，UV火焰检测器10通过紫外光谱检测的方式检测燃烧室101是否有稳定火焰，如有稳定火焰，则向控制器返回一个约4～40μA大小的检测电流值，实现火焰的自动检测功能；当控制器接到熄火信号时，关闭空气管路20和煤气管路21上的电磁阀18，火焰熄灭。

如图1所示，在本实施例中，一二次风调节阀板13的根部可旋转的安装在一二次风隔离板6端部，一二次风调节阀板13能在一二次风隔离板6的两侧作0-180°的旋转，一二次风调节阀板13旋转至一二次风隔离板6两侧的极限位置时分别将一次风流道1201和二次风流道1202完全封堵。

如图1所示，在本实施例中，两个二次风孔102关于燃烧室101对称设置，二次风孔102从入口到出口逐渐偏离烧嘴17中心线，二次风孔102与烧嘴17中心线成2°角。

如图1所示，在本实施例中，燃烧室101的中间设有缩径段，用于提升燃烧烟气喷流速度，形成稳定火焰。

如图1和图2所示，在本实施例中，煤气入口11上设有煤气取压嘴14，空气外腔体3上设有与一次风流道1201对应的一次风取压嘴7和与二次风流道1202对应的二次风取压嘴5，煤气取压嘴14、一次风取压嘴7和二次风取压嘴5上均接有气压表。

如图1所示，在本实施例中，空气外腔体3靠近烧嘴安装法兰2的一端焊接固定法兰，法兰通过螺栓与烧嘴安装法兰2连接，空气外腔体3远离烧嘴安装法兰2的一端通过煤气通道安装法兰8封堵，煤气通道9支撑地穿过煤气通道安装法兰8并焊接固定，煤气通道安装法兰8上设有窥视孔15；空气内腔体4焊接固定在一二风隔离板6上，空气入口12密封焊在空气外腔体3上；空气入口12采用双面密封焊固连用于外接的法兰，煤气入口11采用双面密封焊固连用于外接的法兰。

如图2所示，在本实施例中，火焰检测导管安装固定在空气外腔体3的侧部，火焰检测导管的内端通过空气外腔体3、烧嘴安装法兰2和烧嘴砖1伸入燃烧室101；电极16安装固定在空气外腔体3的侧部，电极16的内端依次穿过空气外腔体3和烧嘴砖1后定位在燃烧室101内。

在本实施例中，烧嘴砖1采用重质浇注料，浇筑成型在烧嘴安装法兰2上。烧嘴砖1一般水平放置，一端与烧嘴安装法兰2固定、另一端伸入炉体内，根据设计功率确定燃烧室101和二次风孔102的内径出口尺寸，根据炉体炉墙厚度确定烧嘴砖1的长度。

该烧嘴17通过调节一二次助燃风的配比来实现烧嘴17的火焰形态可调，能在线实时按工艺需求调节火焰长度，火焰稳定性好，满足工艺对冷炉时自动点火稳定性和高温下加热均匀性的要求；该烧嘴17通过调节一二次风配比的结构设计可显著降低高炉温下火焰的核心温度，显著降低生成烟气中的NOx排放水平，可达≤80mg/Nm³(8％氧条件下)，环保效果好；该烧嘴17具有自动点火及UV火焰检测功能，实现了火焰状态与空煤气管路上的电磁阀18的安全联锁，提高烧嘴17运行安全性的同时简化烧嘴17前管道系统；该烧嘴17整体采用模块化设计，使用和系统维护改造十分简便；该烧嘴17功率调节比大，适应性强，不同规格的烧嘴17可实现50～1000kw不等的加热能力，可以满足脉冲燃烧控制和比例燃烧控制的需求，可广泛应用于加热能力调节范围要求较宽的工业加热及热处理领域。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种自动点火可调火焰低氮明火烧嘴，其特征在于：包括烧嘴安装法兰、火焰检测导管和电极，烧嘴安装法兰的一侧设有烧嘴砖、另一侧对接有空气外腔体，烧嘴砖内部的中心开设燃烧室、两侧开设二次风孔，空气外腔体的内部设有空气内腔体和一二次风隔离板、外侧对接有空气入口、腔体上支撑地穿入有煤气通道，空气内腔体支撑地穿过一二次风隔离板并在首端对接燃烧室，一二次风隔离板将助燃风流道隔离成通向空气内腔体及燃烧室的一次风流道和通向二次风孔的二次风流道，空气入口内一二次风隔离板端部设有一二次风调节阀板，一二次风调节阀板能通过调整自身的旋转角度进而调整一二次风的供风比例，煤气通道的内端从尾端伸入空气内腔体并安装煤气喷头、外端连接煤气入口；火焰检测导管的内端伸入燃烧室、外端连接UV火焰检测器，电极的内端定位在燃烧室内、外端电连接高压包，空气入口和煤气入口分别外接空气管路和煤气管路，空气管路和煤气管路均带有电磁阀和手阀，UV火焰检测器、高压包、电磁阀均与控制器电连接。

2.如权利要求1所述的自动点火可调火焰低氮明火烧嘴，其特征在于：一二次风调节阀板的根部可旋转的安装在一二次风隔离板端部，一二次风调节阀板能在一二次风隔离板的两侧作0-180°的旋转，一二次风调节阀板旋转至一二次风隔离板两侧的极限位置时分别将一次风流道和二次风流道完全封堵。

3.如权利要求1所述的自动点火可调火焰低氮明火烧嘴，其特征在于：两个二次风孔关于燃烧室对称设置，二次风孔从入口到出口逐渐偏离烧嘴中心线。

4.如权利要求3所述的自动点火可调火焰低氮明火烧嘴，其特征在于：二次风孔与烧嘴中心线成2°角。

5.如权利要求1所述的自动点火可调火焰低氮明火烧嘴，其特征在于：燃烧室的中间设有缩径段。

6.如权利要求1所述的自动点火可调火焰低氮明火烧嘴，其特征在于：煤气入口上设有煤气取压嘴，空气外腔体上设有与一次风流道对应的一次风取压嘴和与二次风流道对应的二次风取压嘴，煤气取压嘴、一次风取压嘴和二次风取压嘴上均接有气压表。

7.如权利要求1至6任一所述的自动点火可调火焰低氮明火烧嘴，其特征在于：空气外腔体靠近烧嘴安装法兰的一端焊接固定法兰，法兰通过螺栓与烧嘴安装法兰连接，空气外腔体远离烧嘴安装法兰的一端通过煤气通道安装法兰封堵，煤气通道支撑地穿过煤气通道安装法兰并焊接固定，煤气通道安装法兰上设有窥视孔；空气内腔体焊接固定在一二风隔离板上，空气入口密封焊在空气外腔体上；空气入口采用双面密封焊固连用于外接的法兰，煤气入口采用双面密封焊固连用于外接的法兰。

8.如权利要求1至6任一所述的自动点火可调火焰低氮明火烧嘴，其特征在于：火焰检测导管安装固定在空气外腔体的侧部，火焰检测导管的内端通过空气外腔体、烧嘴安装法兰和烧嘴砖伸入燃烧室；电极安装固定在空气外腔体的侧部，电极的内端依次穿过空气外腔体和烧嘴砖后定位在燃烧室内。

9.如权利要求1至6任一所述的自动点火可调火焰低氮明火烧嘴，其特征在于：烧嘴砖采用重质浇注料，浇筑成型在烧嘴安装法兰上。