CN217329785U - 一种高效能低排放NOx的自身预热式烧嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于自身预热式烧嘴领域技术领域，具体公开了一种高效能低排放NOx的自身预热式烧嘴，能将助燃空气经由空气壳的空气入口端送入产品内，助燃空气到达空气壳内部后经过空气导管导向分流作用，将空气穿过换热管和空气导管间隙送达换热管出口后由环形间隙喷射而出，换热管表面分布有半球形凸起与半球形凹坑，增大换热管表面接触面积，增强助燃空气和烟气换热作用，充分对助燃空气预热，降低热量损耗，后续采用空气分级技术，助燃空气与燃气三次充分混合形成高速火焰，将回流烟气继续参与燃气的燃烧过程，延长了燃料与其他气体的反应时长，使燃烧在一个相对较均匀、低温、缓慢的条件下发生，降低含氧浓度，减少NOx的产生，起到低氮环保效果。

Description

一种高效能低排放NOx的自身预热式烧嘴

技术领域

本实用新型涉及自身预热式烧嘴领域，尤指一种高效能低排放NOx的自身预热式烧嘴。

背景技术

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，是推动社会进步的根本动力，但能源也是珍贵的，工业生产活动中，绝大部分能源都是不可再生的，如何高效利用现有的能源是一个永恒的课题，自身预热式烧嘴是一类典型的工业炉窑烧嘴，主要应用了逆流式换热器与高温空气燃烧技术，其中换热器使用较为广泛，技术原理也较为熟知，烧嘴既充当燃烧装置，也充当排烟装置，并且同时进行。高温空气燃烧技术主要特点就是利用一定装置或方法将烟气余热回收后传递给助燃空气，被预热的助燃空气与燃料混合后进行低氧氛围的延缓型燃烧，有效减少局部高温区的形成。常规烧嘴的燃烧方式单一，实际燃烧后的热量利用率很低，浪费了大部分热量，同时常规烧嘴燃烧后的产物中NOx等污染物生成量较大，并且难以处理，不满足当前国家环保标准。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种高效能低排放NOx的自身预热式烧嘴。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效能低排放NOx的自身预热式烧嘴，包括空气壳和燃气壳，所述空气壳的一侧通过燃气壳法兰连接燃气壳，所述燃气壳的内部设置有燃气管，所述燃气管的一端设置有喷头，所述燃气管的另一端通过燃气管法兰连接在燃气壳上，燃气管穿过空气壳的内部连接喷头，所述空气壳的内部设置有换热管法兰，所述的换热管法兰上连接有换热管，所述燃气壳的一侧套装有空气导管，空气导管位于换热管和燃气管之间，所述空气导管和换热管的出口为同心设置，空气导管表面设置有第一空气分流孔，所述空气导管出口小于换热管出口，空气导管出口与换热管出口形成环形间隙。

进一步，所述空气壳外部设置四个端口，四个所述端口分别设置为三个空气进气端口和一个烟气排气端口，所述空气进气端口的出口端设置有空气入口法兰，所述空气进气端口内部设置有空气通道，所述烟气排气端口内部设置有排烟通道，所述空气进气端口和口烟气排气端口都设置保温内衬。

进一步，所述空气壳外部设置四个端口，四个所述端口分别设置为三个空气进气端口和一个烟气排气端口，所述空气进气端口的出口端设置有空气入口法兰，所述空气进气端口内部设置有空气通道，所述烟气排气端口内部设置有排烟通道，所述空气进气端口和口烟气排气端口都设置保温内衬。

进一步，所述燃气壳的一端设置有点火电极，所述点火电极外部套接电极套管，所述点火电极点火端通过电极安装固定件安装在喷头处，所述点火电极的一端通过冷却风管连接空气壳。

进一步，所述空气壳的另一侧套装有保护壳体，所述保护壳体设置在换热管上方，所述保护壳与换热管之间气体流道。

进一步，所述燃气管法兰和空气入口法兰内部设置有孔板，所述燃气管法兰和空气入口法兰一端设置有测压嘴，所述燃气管法兰与燃气壳之间设置橡胶垫圈进行密封，所述空气入口法兰和空气壳之间设置橡胶垫圈进行密封。

进一步，所述换热管表面分布有半球形凸起与半球形凹坑。

进一步，所述喷头由耐高温不锈钢铸造，所述喷头整体呈空心锥型，所述喷头的表面设置有第二空气分流孔。

进一步，所述换热管和空气导管为耐高温陶瓷件。

进一步，所述的燃气壳上部开设有燃气入口，所述燃气壳表面安装有燃气调节旋钮，观火镜和电极预留孔位。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型在空气导管外表面套装换热管，助燃空气经由空气壳的空气入口端送入产品内，助燃空气到达空气壳内部后经过空气导管导向分流作用，将一部分空气穿过换热管和空气导管间隙送达换热管出口后由环形间隙喷射而出，后续在换热管表面分布有半球形凸起与半球形凹坑，有效的增大了换热管的表面的接触面积，进一步的增强了助燃空气和烟气的换热作用，充分对助燃空气进行预热，提高了温度，降低了热量损耗，起到了节能效果。

2．本实用新型使用空气分级技术，通过在空气导管表面设置有第一空气分流孔，能将部分的助燃空气经过换热管参与和换热管的对流换热，将助燃空气送达换热管出口，部分助燃空气从第一空气分流孔进入空气导管内部，穿过燃气管外表面到达喷头位置，一部分空气穿过喷头第二分流孔进去喷头内部先与燃气混合燃烧，另一部分空的气越过喷头环形台阶通过卷吸与燃气二次混合燃烧，能提高了燃烧效率，将混合后喷出空气导管出口，后送达加热空间内，同时部分经过换热作用从环形缝隙喷射出来的助燃空气与燃气三次充分混合形成高速火焰，同时卷吸周围的回流烟气继续参与燃气的燃烧过程，整个燃烧过程延长了燃料与其他气体的反应时长，扩大了反应空间，使燃烧在一个相对较均匀、低温、缓慢的条件下发生，尽可能减少火焰的局部高温区域，同时降低含氧浓度，从而减少NOx的产生，起到了低氮环保效果。

附图说明

图1为本实用新型内部结构剖视图一；

图2为本实用新型内部结构剖视图二；

图3为本实用新型燃气壳正面结构示意图；

图4为本实用新型内部气体流向结构示意图；

图5为本实用新型实施例一中采用直接明火加热的安装示意图；

图6为本实用新型实施例一中采用辐射管间接加热的安装示意图。

图中所示：空气壳1、燃气壳2、燃气壳法兰21、孔板22、测压嘴23、燃气入口24、燃气调节旋钮25、观火镜26、电极预留孔位27、燃气管3、燃气管法兰31、喷头32、第二空气分流孔33、换热管4、换热管法兰41、空气导管5、第一空气分流孔51、空气进气端口6、空气入口法兰61、烟气排气端口7、保温内衬8、点火电极9、电极套管91、冷却风管92、保护壳体10。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施案例一：

如附图1和2所示，本实用新型提供的一种高效能低排放NOx的自身预热式烧嘴，包括空气壳1和燃气壳2，空气壳1的一侧通过燃气壳法兰21连接燃气壳2，燃气壳2的内部设置有燃气管3，燃气管3的一端设置有喷头32，燃气管3的另一端通过燃气管法兰31连接在燃气壳2上，燃气管3穿过空气壳1的内部连接喷头32，空气壳1的内部设置有换热管法兰41，的换热管法兰41上连接有换热管4，燃气壳2的一侧套装有空气导管5，空气导管5位于换热管4和燃气管3之间，空气导管5和换热管4的出口为同心设置，空气导管5表面设置有第一空气分流孔51，所述空气导管5出口小于换热管4出口，空气导管5出口与换热管4出口形成环形间隙，助燃空气经由空气壳1的空气入口端送入烧嘴内，助燃空气到达空气壳1内部后经过空气导管5导向分流作用，将一部分空气穿过换热管和空气导管5间隙送达换热管4出口后由环形间隙喷射而出，后续换热管4表面分布有半球形凸起与半球形凹坑，有效的增大了换热管的表面的接触面积，增大了换热管表面积，进一步的增强了助燃空气和烟气的换热作用，充分对助燃空气进行预热，提高了温度，降低了热量损耗，起到了节能效果。

如附图1和2所示，空气壳1外部设置四个端口，四个端口分别设置为三个空气进气端口6和一个烟气排气端口7，空气进气端口6的出口端设置有空气入口法兰61，空气进气端口6内部设置有空气通道，烟气排气端口7内部设置有排烟通道，空气进气端口6和口烟气排气端口7都设置保温内衬8，通过空气壳1内部空间的巧妙设计，将回流烟气引导到空气壳1的烟气排气端口7，一体化设计极大化地缩小了燃烧系统结构的体积，化简了生产操作程序，降低了设备故障率，并在内部安装有保温内衬8，隔绝了烟气和空气壳1的直接接触，减少了热量的溢出，降低了空气壳1的表面温度，提高了产品寿命的同时也降低了能源的损耗，提高了产品节能水平。

如附图1和2所示，空气壳1外部设置四个端口，四个端口分别设置为三个空气进气端口6和一个烟气排气端口7，其中两个空气进气端口6能使用堵板进行封堵，现场管道可以根据需求随意选择入口安装，极大方便了工作现场安装，提高了产品的工作适用性，燃气管法兰31和空气入口法兰61一端设置有测压嘴23，可以对空气压力进行监测。

如附图1和3所示，燃气壳2的一端设置有点火电极9，点火电极9外部套接电极套管91，点火电极9点火端通过电极安装固定件安装在喷头32处，点火电极9的一端通过冷却风管92连接空气壳1，冷却风管92能将冷气从燃气壳2表面直接引出，穿过的电极丝间隙起到冷却点火电极9的作用，防止点火电极9在长期高温工作环境中被高温损毁或造成形变，影响点火电极9的正常点火和正常火焰检测。

如附图1所示，空气壳1的另一侧套装有保护壳体10，保护壳体10设置在换热管4上方，保护壳与换热管4之间气体流道。

如附图1和2所示，喷头32由耐高温不锈钢铸造，喷头32整体呈空心锥型，喷头32的表面设置有第二空气分流孔33，能使喷头32适用于高温工业环境，增大了产品适用范围，提高了产品使用寿命，节省了后期维护费用，更具经济性。

如附图1、2和3所示，所述的燃气壳2上部开设有燃气入口24，燃气壳2表面安装有燃气调节旋钮24，观火镜25和电极预留孔位26，燃气调节旋钮24可以根据实际需求对燃气流量进行微调，以达到理想火焰效果；观火镜25可以观测烧嘴实时火焰燃烧状态，方便后期调试；点火电极9预留孔位可以在后期点火电极9出故障时更换安装位置。

如附图1所示，换热管4和空气导管5为耐高温陶瓷件，在换热管4和空气导管5的连接处放置有纤维垫片，降低产品在运输、磕碰或者高温工作过程中形变对陶瓷管壳造成碎裂风险。

本实施案例一的工作原理：

本实用新型通过在空气导管5外表面套装换热管4，助燃空气经由空气壳1的空气入口端送入产品内，助燃空气到达空气壳1内部后经过空气导管5导向分流作用，将一部分空气穿过换热管4和空气导管5间隙送达换热管4出口后由环形间隙喷射而出，后续在换热管4表面分布有半球形凸起与半球形凹坑，有效的增大了换热管4的表面的接触面积，进一步的增强了助燃空气和烟气的换热作用，进一步在空气导管5表面设置有第一空气分流孔51，能将部分的助燃空气经过换热管4参与和换热管4的对流换热，将助燃空气送达换热管4出口，部分助燃空气从第一空气分流孔51进入空气导管5内部，穿过燃气管3外表面到达喷头32位置，一部分空气穿过喷头32第二分流孔进去喷头32内部先与燃气混合燃烧，另一部分空的气越过喷头32环形台阶通过卷吸与燃气二次混合燃烧，能提高了燃烧效率，后续将混合后喷出空气导管5出口，后送达加热空间内，同时部分经过换热作用从环形缝隙喷射出来的助燃空气与燃气三次充分混合形成高速火焰，同时卷吸周围的回流烟气继续参与燃气的燃烧过程，整个燃烧过程延长了燃料与其他气体的反应时长，扩大了反应空间。

实施案例二：

如附图6所示，本产品可以配合辐射管对介质间接加热的操作方式，本实施例二与实施例一工作原理的不同之处在于，使用射管对介质间接加热需要在出口端连接辐射管，后续通过燃烧火焰加热辐射管，再通过辐射管将热量以热辐射、对流换热等形式加热炉膛内部空间，辐射管可以根据需求采用I型、P型、双P型等形式的辐射管。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高效能低排放NOx的自身预热式烧嘴，包括空气壳（1）和燃气壳（2），其特征在于：所述空气壳（1）的一侧通过燃气壳法兰（21）连接燃气壳（2），所述燃气壳（2）的内部设置有燃气管（3），所述燃气管（3）的一端设置有喷头（32），所述燃气管（3）的另一端通过燃气管法兰（31）连接在燃气壳（2）上，燃气管（3）穿过空气壳（1）的内部连接喷头（32），所述空气壳（1）的内部设置有换热管法兰（41），所述的换热管法兰（41）上连接有换热管（4），所述燃气壳（2）的一侧套装有空气导管（5），空气导管（5）位于换热管（4）和燃气管（3）之间，所述空气导管（5）和换热管（4）的出口为同心设置，空气导管（5）表面设置有第一空气分流孔（51），所述空气导管（5）出口小于换热管（4）出口，空气导管（5）出口与换热管（4）出口形成环形间隙。

2.根据权利要求1所述的一种高效能低排放NOx的自身预热式烧嘴，其特征在于：所述空气壳（1）外部设置四个端口，四个所述端口分别设置为三个空气进气端口（6）和一个烟气排气端口（7），所述空气进气端口（6）的出口端设置有空气入口法兰（61），所述空气进气端口（6）内部设置有空气通道，所述烟气排气端口（7）内部设置有排烟通道，所述空气进气端口（6）和口烟气排气端口（7）都设置保温内衬（8）。

3.根据权利要求1所述的一种高效能低排放NOx的自身预热式烧嘴，其特征在于：所述燃气壳（2）的一端设置有点火电极（9），所述点火电极外部套接电极套管（91），所述点火电极（9）点火端通过电极安装固定件安装在喷头（32）处，所述点火电极（9）的一端通过冷却风管（92）连接空气壳（1）。

4.根据权利要求1所述的一种高效能低排放NOx的自身预热式烧嘴，其特征在于：所述空气壳（1）的另一侧套装有保护壳体（10），所述保护壳体（10）设置在换热管（4）上方，所述保护壳与换热管（4）之间气体流道。

5.根据权利要求1所述的一种高效能低排放NOx的自身预热式烧嘴，其特征在于：所述燃气管法兰（31）和空气入口法兰（61）内部设置有孔板（22），所述燃气管法兰（31）和空气入口法兰（61）一端设置有测压嘴（23），所述燃气管法兰（31）与燃气壳（2）之间设置橡胶垫圈进行密封，所述空气入口法兰（61）和空气壳（1）之间设置橡胶垫圈进行密封。

6.根据权利要求1所述的一种高效能低排放NOx的自身预热式烧嘴，其特征在于：所述换热管（4）表面分布有半球形凸起与半球形凹坑。

7.根据权利要求1所述的一种高效能低排放NOx的自身预热式烧嘴，其特征在于：所述喷头（32）由耐高温不锈钢铸造，所述喷头（32）整体呈空心锥型，所述喷头（32）的表面设置有第二空气分流孔（33）。

8.根据权利要求1所述的一种高效能低排放NOx的自身预热式烧嘴，其特征在于：所述换热管（4）和空气导管（5）为耐高温陶瓷件。

9.根据权利要求1所述的一种高效能低排放NOx的自身预热式烧嘴，其特征在于：所述的燃气壳（2）上部开设有燃气入口（24），所述燃气壳（2）表面安装有燃气调节旋钮（25），观火镜（26）和电极预留孔位（27）。

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