CN217978801U - 低空燃比窑用燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型的低空燃比窑用燃烧器，稳焰轴向空气射流输送口产生的稳焰轴向空气射流与径向燃气射流输送口产生的径向燃气射流交互后，射流速度受到减缓并与燃气充分混合燃烧，形成适应范围更宽泛的火焰稳定结构；配合轴向燃气射流输送口产生的轴向燃气射流在合适的位置开始与径向燃气射流形成的火焰接触，并在燃烧室出口前将未燃燃气与已经燃烧的火焰部分充分混合，借助形成高速火焰的卷吸能力实现炉内烟气残余氧气充分燃烧，从而大幅度拓宽了燃烧器的工作范围，允许燃烧器在空气过剩系数0.4—1.5范围内正常工作，并保持一定的火焰形状和刚性，保持稳定的换热能力、充分利用炉膛内的残余氧气、降低能耗和有害气体排放。

Description

低空燃比窑用燃烧器

技术领域

本实用新型属于燃烧器技术领域，具体涉及低空燃比窑用燃烧器。

背景技术

在陶瓷隧道窑运行过程中，在初始的上游高温段工作过程中由于高温吸热输送产生负压的原因，外部空气从隧道窑外侧的空隙进入窑炉内，从而上游高温段向预热段输送的烟气含有大量氧气。因此在预热段的燃烧室内通常采取降低烟气含氧量的燃烧模式，以消耗炉内烟气中多余氧气，减少烟气排放量。目前在陶瓷行业窑炉所使用的窑用燃烧器，大多按正常燃烧的空燃比例设计(即空气过剩系数调节比>＝1.0)，具体是控制上游高温段输送烟气与供应的燃气量比例燃烧的能力，但是当实际操作时将窑炉的空气过剩系数控制在远小于1时(甚至低于0.5)，则会偏离窑用燃烧器的设计工作范围便无法正常工作，导致熄火、脱火、换热能力下降、能耗增加。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有的窑用燃烧器控制空气与燃气比例燃烧的能力范围小，不能实现低空燃比调节存在的问题，提供一种能够在控制低空燃比燃烧的低空燃比窑用燃烧器。

为了达到上述目的本实用新型采用以下技术方案：

低空燃比窑用燃烧器，包括燃烧器本体，燃烧器本体包括点火器、助燃气输送部和燃气输送部；助燃气输送部，位于燃烧器本体外围部分，设有若干环向布置的稳焰轴向空气射流输送口；燃气输送部位于燃烧器本体中部并延伸出助燃气输送部外侧，设有若干位于前侧环向布置的轴向燃气射流输送口和若干位于外侧周向布置的径向燃气射流输送口，若干轴向燃气射流输送口沿燃气输送部的中心轴线方向向外侧倾斜布置，若干径向燃气射流输送口与若干稳焰轴向空气射流输送口对应设置在同一径向方向上。

与现有技术相比，本实用新型的低空燃比窑用燃烧器，通过在助燃气输送部设置若干环向布置的稳焰轴向空气射流输送口以及在燃气输送部设置若干环向布置的轴向燃气射流输送口和径向燃气射流输送口，稳焰轴向空气射流输送口产生的稳焰轴向空气射流与径向燃气射流输送口产生的径向燃气射流交互后，射流速度受到减缓并与燃气充分混合燃烧，形成适应范围更宽泛的火焰稳定结构；配合轴向燃气射流输送口产生的轴向燃气射流在合适的位置开始与径向燃气射流形成的火焰接触，并在燃烧室出口前将未燃燃气与已经燃烧的火焰部分充分混合，借助形成高速火焰的卷吸能力实现炉内烟气残余氧气充分燃烧，从而大幅度拓宽了燃烧器的工作范围，允许燃烧器在空气过剩系数0.4—1.5范围内正常工作，并保持一定的火焰形状和刚性，保持稳定的换热能力、充分利用炉膛内的残余氧气、降低能耗和有害气体排放。

进一步的，所述助燃气输送部位于稳焰轴向空气射流输送口内侧设有若干环形布置的倾角空气射流输送口，所述倾角空气射流输送口向外侧方向倾斜布置，所述倾角空气射流输送口的法线与径向燃气射流输送口的法线相互交错布置；通过这样设置，倾角空气射流输送口产生的倾角空气射流与径向燃气射流输送口产生的径向燃气射流流股交错布置，作用是产生多个微小涡流稳焰结构，利用其引射能力将燃气沿径向外围输送，同时多个、环形、外张的射流构成更大的中心回流区，提高火焰稳定性。

进一步的，稳焰轴向空气射流输送口与径向燃气射流输送口的空气和燃气输送比例为0.7至1.3,优选为0.8至1.2；通过这样设置，使径向燃气射流输送口产生的径向燃气射流保持在设计空气过剩系数条件下稳定和完全燃烧，起到保证稳焰和使燃烧器在低空燃比例设计的范围内稳定燃烧的作用。

进一步的，所述助燃气输送部位于稳焰轴向空气射流输送口外侧设有若干环形布置的旋转空气射流输送口，若干旋转空气射流输送口沿周向方向一侧倾斜布置；通过这样设置，旋转空气射流输送口产生的旋转空气射流的作用是强化空气与燃气的混合，促进充分燃烧。

进一步的，所述助燃气输送部还设有若干环形布置的外围轴向空气射流口；所述外围轴向空气射流口与所述旋转空气射流输送口设置在同一环向方向上，相隔至少一个旋转空气射流输送口设有一个所述外围轴向空气射流口；通过这样设置，旋转空气射流虽然有强化空气与燃气的混合，促进燃烧的作用，但强旋流容易造成中空火焰，降低了燃烧室的燃烧容积热强度，导致火焰稳定性变差，因此，加入适当比例的轴向空气射流口输送的轴向空气射流可以加大紊流程度，填补因旋流造成的中空现象，强化燃烧，增加燃烧室的容积利用率。

进一步的，所述助燃气输送部位于稳焰轴向空气射流输送口内侧设有若干环形布置的倾角空气射流输送口，所述倾角空气射流输送口向外侧方向倾斜布置，所述倾角空气射流输送口的法线与径向燃气射流输送口的法线相互交错布置；通过这样设置，倾角空气射流输送口产生的倾角空气射流与径向燃气射流输送口产生的径向燃气射流流股交错布置，作用是产生多个微小涡流稳焰结构，利用其引射能力将燃气沿径向外围输送，同时多个、环形、外张的射流构成更大的中心回流区，提高火焰稳定性。

进一步的，所述助燃气输送部位于稳焰轴向空气射流输送口外侧设有若干环形布置的旋转空气射流输送口，若干旋转空气射流输送口沿周向方向一侧倾斜布置；通过这样设置，旋转空气射流输送口产生的旋转空气射流的作用是强化空气与燃气的混合，促进充分燃烧。

进一步的，所述助燃气输送部还设有若干环形布置的外围轴向空气射流口；所述外围轴向空气射流口与所述旋转空气射流输送口设置在同一环向方向上，相隔至少一个旋转空气射流输送口设有一个所述外围轴向空气射流口；通过这样设置，旋转空气射流虽然有强化空气与燃气的混合，促进燃烧的作用，但强旋流容易造成中空火焰，降低了燃烧室的燃烧容积热强度，导致火焰稳定性变差，因此，加入适当比例的轴向空气射流口输送的轴向空气射流可以加大紊流程度，填补因旋流造成的中空现象，强化燃烧，增加燃烧室的容积利用率。

进一步的，若干所述轴向燃气射流输送口产生的轴向燃气射流占总的燃气量的25—75％；若干所述径向燃气射流输送口产生的径向燃气射流占总的燃气量的25—75％。

进一步的，所述轴向燃气射流输送口产生的轴向燃气射流流量与所述径向燃气射流输送口产生的径向燃气射流的流量比值为65:35；所述轴向燃气射流输送口的布置数量为6—24个，所述径向燃气射流输送口的布置数量为6—24个。

进一步的，所述轴向燃气射流输送口与助燃气输送部轴线的张角角度为[5,45]度。

进一步的，所述倾角空气射流输送口与助燃气输送部轴线的张角角度为[0,30]度。

进一步的，所述稳焰轴向空气射流输送口的直径与倾角空气射流输送口的直径比例关系为：1：9—1：1。

进一步的，稳焰轴向空气射流输送口产生稳焰轴向空气射流的与旋转空气射流输送口产生的旋转空气射流的流量比值为1：1—1：10。

附图说明

图1为低空燃比窑用燃烧器的侧向剖视图

图2为低空燃比窑用燃烧器的正视图

图3为图2中H-H的剖视图

图4为低空燃比窑用燃烧器在燃烧室内的示意图

图5为低空燃比窑用燃烧器燃烧时随着燃气输送量增加空气过剩系数的变化量的曲线图

图6为低空燃比窑用燃烧器工作时燃气压力随流量增加时的曲线图

图7为低空燃比窑用燃烧器工作时空气压力随流量增加时的曲线图

具体实施方式

以下结合附图说明本实用新型的技术方案：

参见图1之后图7，本实用新型的低空燃比窑用燃烧器，包括燃烧器本体1，燃烧器本体1包括点火器2、助燃气输送部3和燃气输送部4；助燃气输送部3，位于燃烧器本体1外围部分，设有若干环向布置的稳焰轴向空气射流输送口31；燃气输送部4位于燃烧器本体1中部并延伸出助燃气输送部3外侧，设有若干位于前侧环向布置的轴向燃气射流输送口41和若干位于外侧周向布置的径向燃气射流输送口42，若干轴向燃气射流输送口41沿燃气输送部4的中心轴线方向向外侧倾斜布置，若干径向燃气射流输送口42与若干稳焰轴向空气射流输送口31对应设置在同一径向方向上，稳焰轴向空气射流输送口31与径向燃气射流输送口42的空气和燃气输送比例为0.8至1.2。

与现有技术相比，本实用新型的低空燃比窑用燃烧器，通过在助燃气输送部3设置若干环向布置的稳焰轴向空气射流输送口31以及在燃气输送部4设置若干环向布置的轴向燃气射流输送口41和径向燃气射流输送口42，稳焰轴向空气射流输送口31产生的稳焰轴向空气射流与径向燃气射流输送口42产生的径向燃气射流交互后，射流速度受到减缓并与燃气充分混合燃烧，形成适应范围更宽泛的火焰稳定结构；配合轴向燃气射流输送口41产生的轴向燃气射流在合适的位置开始与径向燃气射流形成的火焰接触，并在燃烧室5出口前将未燃燃气与已经燃烧的火焰部分充分混合，借助形成高速火焰的卷吸能力实现炉内烟气残余氧气充分燃烧，从而大幅度拓宽了燃烧器的工作范围，允许燃烧器在空气过剩系数0.4—1.5范围内正常工作，并保持一定的火焰形状和刚性，保持稳定的换热能力、充分利用炉膛内的残余氧气、降低能耗和有害气体排放。

参见图1和图2，在一种实施例中，所述燃气输送部4内侧设有连通所述轴向燃气射流输送口41和径向燃气射流输送口42的燃气输送腔43，所述助燃气输送部3和燃气输送部4为一体结构。

参见图1至图4，在一种实施例中，所述助燃气输送部3位于稳焰轴向空气射流输送口31内侧设有若干环形布置的倾角空气射流输送口32，所述倾角空气射流输送口32向外侧方向倾斜布置，所述倾角空气射流输送口32的法线与径向燃气射流输送口42的法线相互交错布置；通过这样设置，倾角空气射流输送口32产生的倾角空气射流与径向燃气射流输送口42产生的径向燃气射流流股交错布置，作用是产生多个微小涡流稳焰结构，利用其引射能力将燃气沿径向外围输送，同时多个、环形、外张的射流构成更大的中心回流区，提高火焰稳定性。

参见图1至图3，在一种实施例中，所述助燃气输送部3位于稳焰轴向空气射流输送口31外侧设有若干环形布置的旋转空气射流输送口33，若干旋转空气射流输送口33沿周向方向一侧倾斜布置，例如器倾斜角度为30至60°；通过这样设置，旋转空气射流输送口33产生的旋转空气射流的作用是强化空气与燃气的混合，促进充分燃烧。

参见图1至图4，在进一步的实施例中，所述助燃气输送部3还设有若干环形布置的外围轴向空气射流口34；所述外围轴向空气射流口34与所述旋转空气射流输送口33设置在同一环向方向上，相隔至少一个旋转空气射流输送口33设有一个所述外围轴向空气射流口34，在本实施例中，每隔三个旋转空气射流输送口33设有一个所述外围轴向空气射流口34；通过这样设置，旋转空气射流虽然有强化空气与燃气的混合，促进燃烧的作用，但强旋流容易造成中空火焰，降低了燃烧室5的燃烧容积热强度，导致火焰稳定性变差，因此，加入适当比例的轴向空气射流口输送的轴向空气射流可以加大紊流程度，填补因旋流造成的中空现象，强化燃烧，增加燃烧室5的容积利用率。

参见图1至图3，在一种实施例中，若干所述轴向燃气射流输送口41产生的轴向燃气射流占总的燃气量的25—75％；若干所述径向燃气射流输送口42产生的径向燃气射流占总的燃气量的25—75％。优选的，若干所述轴向燃气射流输送口41产生的轴向燃气射流占总的燃气量的35％，若干所述径向燃气射流输送口42产生的径向燃气射流占总的燃气量的65％。

参见图1至图3，在一种实施例中，所述轴向燃气射流输送口41的布置数量为6—24个，所述径向燃气射流输送口42的布置数量为6—24个，优选的，稳焰轴向空气射流输送口31与径向燃气射流输送口42的空气和燃气输送比例为0.9至1.0。

参见图1至图3，在一种实施例中，所述轴向燃气射流输送口41与燃气输送部4轴线的张角角度为[5,45]度，优选的，所述轴向燃气射流输送口41与燃气输送部4轴线的张角角度为35度。

参见图1至图3，在一种实施例中，所述倾角空气射流输送口32与助燃气输送部3轴线的张角角度为[0,30]度，优选的，所述倾角空气射流输送口32与助燃气输送部3轴线的张角角度为15度。

在一种实施例中，所述稳焰轴向空气射流输送口31的直径与倾角空气射流输送口32的直径比例关系为：1：9—1：1，优选为1：4。

在一种实施例中，稳焰轴向空气射流输送口31产生稳焰轴向空气射流的与旋转空气射流输送口33产生的旋转空气射流的流量比值为1：1—1：10；优选为1:3。

参见图5至图7，应用本实用新型的低空燃比窑用燃烧器，燃烧器的综合性能得到大幅度提升，极大拓宽了燃烧器有效工作区间，提升了陶瓷制品品质、降低了燃气消耗、提高了生产率。经试验测试，如图表所示，燃烧器可以稳定运行的最低空气过剩系数达到0.4，火焰仍然维持一定的出口流速、火焰刚性，不脱火、熄火。在最大助燃空气量下，燃气负荷可以从最大连续降低至额定功率的5％，燃烧器调节比超过1:20。可以适应现场的低风压、低燃气压力，燃烧器。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.低空燃比窑用燃烧器，其特征在于，包括燃烧器本体，燃烧器本体包括：

点火器；

助燃气输送部，位于燃烧器本体外围部分，设有若干环向布置的稳焰轴向空气射流输送口；

燃气输送部，位于燃烧器本体中部并延伸出助燃气输送部外侧，设有若干位于前侧环向布置的轴向燃气射流输送口和若干位于外侧周向布置的径向燃气射流输送口，若干轴向燃气射流输送口沿燃气输送部的中心轴线方向向外侧倾斜布置，若干径向燃气射流输送口与若干稳焰轴向空气射流输送口对应设置在同一径向方向上。

2.根据权利要求1所述的低空燃比窑用燃烧器，其特征在于，所述助燃气输送部位于稳焰轴向空气射流输送口内侧设有若干环形布置的倾角空气射流输送口，所述倾角空气射流输送口向外侧方向倾斜布置，所述倾角空气射流输送口的法线与径向燃气射流输送口的法线相互交错布置；

稳焰轴向空气射流输送口与径向燃气射流输送口的空气和燃气输送比例为0.7至1.3。

3.根据权利要求1或2所述的低空燃比窑用燃烧器，其特征在于，所述助燃气输送部位于稳焰轴向空气射流输送口外侧设有若干环形布置的旋转空气射流输送口，若干旋转空气射流输送口沿周向方向一侧倾斜布置。

4.根据权利要求3所述的低空燃比窑用燃烧器，其特征在于，所述助燃气输送部还设有若干环形布置的外围轴向空气射流口；所述外围轴向空气射流口与所述旋转空气射流输送口设置在同一环向方向上，相隔至少一个旋转空气射流输送口设有一个所述外围轴向空气射流口。

5.根据权利要求1所述的低空燃比窑用燃烧器，其特征在于，若干所述轴向燃气射流输送口产生的轴向燃气射流占总的燃气量的25—75％；

若干所述径向燃气射流输送口产生的径向燃气射流占总的燃气量的25—75％。

6.根据权利要求1或5所述的低空燃比窑用燃烧器，其特征在于，所述轴向燃气射流输送口产生的轴向燃气射流流量与所述径向燃气射流输送口产生的径向燃气射流的流量比值为65:35；

所述轴向燃气射流输送口的布置数量为6—24个，所述径向燃气射流输送口的布置数量为6—24个。

7.根据权利要求1所述的低空燃比窑用燃烧器，其特征在于，所述轴向燃气射流输送口与助燃气输送部轴线的张角角度为[5,45]度。

8.根据权利要求2所述的低空燃比窑用燃烧器，其特征在于，所述倾角空气射流输送口与助燃气输送部轴线的张角角度为[0,30]度。

9.根据权利要求2所述的低空燃比窑用燃烧器，其特征在于，所述稳焰轴向空气射流输送口的直径与倾角空气射流输送口的直径比例关系为：1：9—1：1。

10.根据权利要求1所述的低空燃比窑用燃烧器，其特征在于，稳焰轴向空气射流输送口产生稳焰轴向空气射流的与旋转空气射流输送口产生的旋转空气射流的流量比值为1：1—1：10。

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