CN218065993U - 平焰燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平焰燃烧器，其涉及工业炉窑技术领域，所述平焰燃烧器包括：具有相对应的第一端面和第二端面的烧嘴，所述烧嘴包括连通所述第一端面和所述第二端面的第一通道、第一燃气喷出口、第二燃气喷出口和与所述第一燃气喷出口和所述第二燃气喷出口相连通的燃气支管；所述第一燃气喷出口位于所述第一通道的内侧壁上，所述第二燃气喷出口位于所述第二端面上，且位于所述第一通道的出口的外周处；旋流器，其设置在所述第一通道的进口处。本申请能够解决燃烧过程中产生的NOx偏多的问题。

Description

平焰燃烧器

技术领域

本实用新型涉及工业炉窑技术领域，特别涉及一种平焰燃烧器。

背景技术

在工业炉窑通常均采用常规平焰燃烧器对炉内进行加热，平焰燃烧器的燃烧具有温度均匀、炉膛升温和物料加热速度快等优点，因此，在台车炉、室式炉以及大型加热炉的上部空间加热上多有应用。结合一定的蓄热方式能极大的回收烟气余热，降低燃料消耗，所以说，蓄热式平焰燃烧器已为众多用户所选择。

采用蓄热燃烧方式时，燃烧器头部的流通空腔内周期性的流过高温烟气或高温预热的空气。对空气单蓄热的平焰燃烧装置而言，为了使高温空气产生旋流，当前结构多采用切向进气或径向旋流。当切向进气口少的时候，旋流效果不佳；而当切向进气口多的时候，设备外形尺寸偏大，不利于空间利用。同时，对于燃气通道而言，当前设计多放置在高温通道的中心处，这样会导致其容易受损，而言由于空气高温预热，燃烧过程中容易产生较多的NOx。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例所要解决的技术问题是提供了一种平焰燃烧器，其能够解决燃烧过程中产生的NOx偏多的问题。

本实用新型实施例的具体技术方案是：

一种平焰燃烧器，所述平焰燃烧器包括：

具有相对应的第一端面和第二端面的烧嘴，所述烧嘴包括连通所述第一端面和所述第二端面的第一通道、第一燃气喷出口、第二燃气喷出口和与所述第一燃气喷出口和所述第二燃气喷出口相连通的燃气支管；所述第一燃气喷出口位于所述第一通道的内侧壁上，所述第二燃气喷出口位于所述第二端面上，且位于所述第一通道的出口的外周处；

旋流器，其设置在所述第一通道的进口处。

优选地，所述第一通道包括第一段通道和第二段通道，所述第一段通道靠近所述第一通道的进口，所述第二段通道靠近所述第一通道的出口，所述第一段通道的内侧壁呈圆锥的外侧壁状，所述第二段通道的内侧壁在轴向方向的横截面上呈圆弧状。

优选地，所述第一燃气喷出口位于所述第一段通道的内侧壁上，所述第一燃气喷出口为多个，多个所述第一燃气喷出口绕所述第一段通道的轴线呈圆周分布。

优选地，所述第二燃气喷出口的朝向垂直于所述第二端面，所述第二燃气喷出口为多个，多个所述第二燃气喷出口绕所述第一通道的轴线呈圆周分布。

优选地，所述旋流器具有相对的两个端面、以及连通两个所述端面的多个绕所述旋流器的轴线呈周向分布的流道，所述旋流器在每一个所述流道中具有以使流经所述流道的流体能够产生旋流的切向旋流部。

优选地，所述流道为四个，所述流道在除去所述切向旋流部所在位置处的径向横截面呈扇形。

本实用新型的技术方案具有以下显著有益效果：

本申请中的平焰燃烧器将燃气通过第一燃气喷出口、第二燃气喷出口分两次供入，燃气的一次燃烧位于烧嘴内的第一通道内，大空燃比燃烧，燃烧峰值温度低，可抑制NOx的生成；燃气的二次喷入直接通过第二端面进入加热空间，形成空间燃烧，燃烧区域反应物浓度低，高温区域少，且氧浓度低，极大的降低了NOx的生成。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本实用新型实施例中平焰燃烧器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中旋流器的立体结构示意图。

以上附图的附图标记：

1、烧嘴；11、第一端面；12、第二端面；13、第一通道；131、第一段通道；132、第二段通道；133、台阶；14、第一燃气喷出口；15、第二燃气喷出口；16、燃气支管；17、流道；2、旋流器；21、旋流流道；22、切向旋流部；3、气体通道管；31、第二通道；32、端盖；33、第三通道；4、燃气总管。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了能够解决燃烧过程中产生的NOx偏多的问题，在本申请中提出了一种平焰燃烧器，图1为本实用新型实施例中平焰燃烧器的结构示意图，如图1所示，平焰燃烧器可以包括：烧嘴1，烧嘴1包括第一通道13、第一燃气喷出口14、第二燃气喷出口15和燃气支管16；以及旋流器2。

如图1所示，烧嘴1具有相对应的第一端面11和第二端面12的烧嘴1，第二端面12为接触加热空间的一面。第一通道13具有轴线，第一通道13连通第一端面11和第二端面12，第一通道13用于向加热空间中输入空气。作为可行的，第一通道13的轴线垂直于第一端面11和第二端面12。燃气支管16可以插入在烧嘴1中，利用烧嘴1中形成的流道17与第一燃气喷出口14和第二燃气喷出口15相连通，以便向第一燃气喷出口14和第二燃气喷出口15进行供气。燃气支管16与燃气总管4相连接。燃气总管4可以设置在烧嘴1第一端面11的外侧，同时燃气支管16通过烧嘴1中形成的流道17与第一燃气喷出口14和第二燃气喷出口15相连通，不直接连接，具有一定的距离，这样可以避免燃气支管16直接放置在高温区域中，没有高温侵蚀，装置结构简单、使用寿命长。

当燃烧器蓄热时，燃气总管4处于关闭状态，燃气不流动。当燃烧器供热燃烧时，燃气由燃气总管4均匀分配至燃气支管16，再经烧嘴1内所设的第一燃气喷出口14、第二燃气喷出口15喷出。

如图1所示，第一燃气喷出口14可以位于第一通道13的内侧壁上，第二燃气喷出口15位于第二端面12上，且位于第一通道13的出口的外周处。为了能够使得燃气经过第二燃气喷出口15能够尽可能的喷入加热空间，且在加热空间中能够进行充分的燃烧，第二燃气喷出口15的朝向可以垂直于第二端面12。

如图1所示，旋流器2设置在第一通道13的进口处。旋流器2用于将自旋流器2输入至第一通道13中的空气产生旋流。作为可行的，为了实现旋流器2与烧嘴1之间的可拆卸安装，第一通道13的进口处可以具有用于安装旋流器2的台阶133，旋流器2抵住台阶133以安装在第一通道13的进口处。

作为可行的，如图1所示，平焰燃烧器可以包括：与烧嘴1相连接的气体通道管3，气体通道管3具有沿直线方向延伸的第二通道31，第二通道31的一端与第一通道13的进口相连通。第二通道31的另一端设置有可拆卸的用于对第二通道31的另一端进行密封的端盖32。第二通道31与第一通道13位于同一直线上。气体通道管3可以连接在烧嘴1的第二端面12上，例如通过螺栓等将两者固定密封连接在一起。当旋流器2交替工作在高温烟气和高温预热空气流动的工况下，承受高温以及气流的冲刷，是燃烧器各部件中工况最为恶劣的部位，最易受损。当旋流器2损坏需要更换时，可以打开第二通道31的另一端的端盖32，将可拆卸的旋流器2拆卸下来更换上新的。

作为可行的，气体通道管3还具有第三通道33，第三通道33的一端与第二通道31连通，第三通道33的另一端用于与蓄热装置相连通。第三通道33可以与第一通道13相垂直设置，以便在气体通道管3的侧方具有足够的空间安装蓄热装置。蓄热装置可以为蜂窝体或小球类型，在工作时，烧嘴1周期进行蓄热排烟和供热燃烧，第三通道33则周期性的流过高温烟气和高温预热的空气。

在正常工作时，烧嘴1按换向周期交替进行排烟蓄热和供热燃烧。当烧嘴1进行排烟蓄热周期时，加热空间的高温烟气经烧嘴1的第一通道13进入，经旋流器2进入第二通道31和第三通道33，第三通道33与蓄热装置相连接，将高温烟气输送至蓄热装置完成蓄热过程。在排烟蓄热过程期间，燃气总管4处于关闭状态。

当蓄热周期结束，烧嘴1开始供热燃烧，助燃空气经第三通道33连接的蓄热装置预热后进入第二通道31，在第二通道31的末端进入旋流器2，再进入烧嘴1的第一通道13。同时，燃气支管16将通入来自燃气总管4供入的燃气，一部分燃气经第一燃气喷出口14进入第一通道13的内侧壁，与旋流的空气混合完成一次燃烧。另一部分燃气经第二燃气喷出口15从烧嘴1的第二端面12直接喷入加热空间，在加热空间扩散燃烧。

如图1所示，第一燃气喷出口14可以位于旋流器2的出口处。在该第一通道13处，与旋流器2流入的高温旋流空气产生混合、燃烧，燃气分为从第一燃气喷出口14、第二燃气喷出口15按照预设比例分配后向加热空间输出。通常第一燃气喷出口14输出的比例设置在20％至50％之间。在只有少量燃气供入的情况下，虽然经蓄热体预热的空气温度高，但燃烧区域的峰值温度得以控制，加上旋流扩散通道带来的回流效应，加热空间的低温炉气回流至旋流中心负压区，对燃烧产物进行稀释，也起到降低燃烧温度的作用，从而降低一次燃烧区域产生的NOx。

作为可行的，如图1所示，第一通道13包括第一段通道131和第二段通道132，第一段通道131靠近第一通道13的进口，第二段通道132靠近第一通道13的出口，第一段通道131的内侧壁呈圆锥的外侧壁状，第二段通道132的内侧壁在轴向方向的横截面上呈圆弧状。通过上述结构，在旋流空气的带动下，一次燃气也随之旋转，同时通过扩散产生的附壁效应，燃烧的火焰沿烧嘴1的第一通道13的第二段通道132的内侧壁向第二端面12展开，从而形成圆盘形火焰，也即平火焰状态。

在上述结构中，如图1所示，第一燃气喷出口14位于第一段通道131的内侧壁上，第一燃气喷出口14为多个，多个第一燃气喷出口14绕第一段通道131的轴线呈圆周分布。

如图1所示，第二燃气喷出口15位于烧嘴1的第二端面12。第二燃气喷出口15可以为多个，多个第二燃气喷出口15绕第一通道13的轴线呈圆周分布。相对应的，燃气支管16为多个，分别与第二燃气喷出口15、第一燃气喷出口14连通，多个燃气支管16与燃气总管4相连接。

部分燃气经第二燃气喷出口15直接喷入加热空间。二次燃气射流与烧嘴1第一通道13流出的沿第二端面12展开的“平火焰”气流相混，在加热空间进行二次燃烧。由于燃气射流自身的卷吸和稀释作用，反应区可燃成分浓度快速降低，同时在大空燃比的情况下，可有效降低反应区的峰值温度，从而降低NOx生成量；同时，沿端面展开的“平火焰”气流也卷吸加热空间的烟气，剩余氧浓度进一步得到降低，从而抑制NOx的生成，使得燃烧器整体NOx的生成量降低。

在一种优选的实施方式中，图2为本实用新型实施例中旋流器的立体结构示意图，如图2所示，旋流器2可以具有相对的两个端面、以及连通两个端面的多个绕旋流器2的轴线呈周向分布的旋流流道21，旋流器2在每一个流道17中具有以使流经旋流流道21的流体能够产生旋流的切向旋流部22。通过上述结构，旋流器2形成轴流切向旋流结构。轴流切向旋流结构相比传统的切向进气方式产生旋流，阻力变化小。可以通过调整切向旋流部22的角度和数量灵活改变旋流效果，获取满足加热设备所需的燃烧火焰形态。在一个具体的实施方式中，旋流流道21可以为四个，旋流流道21在除去切向旋流部22所在位置处的径向横截面呈扇形。

本申请中的平焰燃烧器将燃气通过第一燃气喷出口14、第二燃气喷出口15分两次供入，燃气的一次燃烧位于烧嘴1内的第一通道13内，大空燃比燃烧，燃烧峰值温度低，可抑制NOx的生成；燃气的二次喷入直接通过第二端面12进入加热空间，形成空间燃烧，燃烧区域反应物浓度低，高温区域少，且氧浓度低，极大的降低了NOx的生成。其次，本申请采用轴流切向旋流结构的旋流器2，具有所需通道尺寸小、旋流效果好、阻力小的优点，同时，其结构简单，易于采用耐高温的陶瓷材料制造，可提高设备使用寿命。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

以上所述仅为本实用新型的几个实施方式，虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种平焰燃烧器，其特征在于，所述平焰燃烧器包括：

具有相对应的第一端面和第二端面的烧嘴，所述烧嘴包括连通所述第一端面和所述第二端面的第一通道、第一燃气喷出口、第二燃气喷出口和与所述第一燃气喷出口和所述第二燃气喷出口相连通的燃气支管；所述第一燃气喷出口位于所述第一通道的内侧壁上，所述第二燃气喷出口位于所述第二端面上，且位于所述第一通道的出口的外周处；

旋流器，其设置在所述第一通道的进口处。

2.根据权利要求1所述的平焰燃烧器，其特征在于，所述第一通道包括第一段通道和第二段通道，所述第一段通道靠近所述第一通道的进口，所述第二段通道靠近所述第一通道的出口，所述第一段通道的内侧壁呈圆锥的外侧壁状，所述第二段通道的内侧壁在轴向方向的横截面上呈圆弧状。

3.根据权利要求2所述的平焰燃烧器，其特征在于，所述第一燃气喷出口位于所述第一段通道的内侧壁上，所述第一燃气喷出口为多个，多个所述第一燃气喷出口绕所述第一段通道的轴线呈圆周分布。

4.根据权利要求1所述的平焰燃烧器，其特征在于，所述第二燃气喷出口的朝向垂直于所述第二端面，所述第二燃气喷出口为多个，多个所述第二燃气喷出口绕所述第一通道的轴线呈圆周分布。

5.根据权利要求1所述的平焰燃烧器，其特征在于，所述旋流器具有相对的两个端面、以及连通两个所述端面的多个绕所述旋流器的轴线呈周向分布的流道，所述旋流器在每一个所述流道中具有以使流经所述流道的流体能够产生旋流的切向旋流部。

6.根据权利要求5所述的平焰燃烧器，其特征在于，所述流道为四个，所述流道在除去所述切向旋流部所在位置处的径向横截面呈扇形。

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