CN218914928U - 一种加热炉烧嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种加热炉烧嘴，包括：壳体，包括第一腔体和第二腔体，第一腔体设有燃气出口；第二腔体设有气口、第一空气出口和第二空气出口；燃气管，设于第一腔体中，并与燃气出口相接；分流板，设于第二腔体中，空气可被分流板分流后分别进入第一空气出口和第二空气出口；烧嘴砖，设于壳体的端部，包括与燃气出口相接的燃气通道、第一空气通道以及第二空气通道；由第一空气通道的第一空气喷口喷出的空气与燃气通道的燃气喷口喷出的燃气进行一次混合并燃烧，由第二空气通道的第二空气喷口喷出的空气与燃气经燃烧后过剩的燃气进行二次混合并燃烧。本实用新型通过空气分级，确保一次燃烧时燃气过剩，有效降低氮氧化物的排放。

Description

一种加热炉烧嘴

技术领域

本实用新型涉及燃气燃烧技术领域，特别涉及一种加热炉烧嘴。

背景技术

我国工业加热炉常用的燃气烧嘴基本属于喷射、涡流、套管式的结构，即燃气与助燃空气首先在烧嘴内部半预混或完全混合，然后在燃烧室燃烧并喷向炉膛，通过配置结构合理的烧嘴，可在炉膛内形成可控制的高温炉气循环，致使炉内温度均匀、除辐射传热外，明显提高对流给热，有利于提高产品的生产率和质量。然而，这种烧嘴由于燃气与空气只进行一次空气混合的结构，燃烧火焰温度高，热力型氮氧化物(NO_X)生成量十分高。

随着国家对环保和能耗要求的日益重视，低能耗与低NO_X排放是钢铁行业工业炉窑需要满足的两大必要条件，因此研制低氮氧化物排放的燃气烧嘴是必要的也是可行的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种加热炉烧嘴，以降低氮氧化合物的产生。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现：一种加热炉烧嘴，包括：壳体，包括第一腔体和第二腔体，所述第一腔体上设有燃气出口；所述第二腔体上设有气口、第一空气出口和第二空气出口；燃气管，设于所述第一腔体中，并与所述燃气出口相接；分流板，设于所述第二腔体中，自所述气口进入所述第二腔体中的空气可被所述分流板分流后分别进入所述第一空气出口和所述第二空气出口；烧嘴砖，设于所述壳体的端部，其包括与所述燃气出口相接的燃气通道、与所述第一空气出口相接的第一空气通道以及与所述第二空气出口相接的第二空气通道；其中，由所述第一空气通道的第一空气喷口喷出的空气与所述燃气通道的燃气喷口喷出的燃气进行一次混合并燃烧，由所述第二空气通道的第二空气喷口喷出的空气与燃气经燃烧后过剩的燃气进行二次混合并燃烧。

进一步地，所述燃气通道、所述第一空气通道和所述第二空气通道沿垂直烧嘴的第一轴线的方向并列排布。

进一步地，所述燃气通道朝向所述第一空气通道倾斜，所述第一空气通道和所述第二空气通道均朝向所述燃气通道倾斜。

进一步地，所述第一空气通道和所述第二空气通道的倾斜角度一致。

进一步地，所述燃气通道、所述第一空气通道和所述第二空气通道的数量为两组，且沿垂直所述第一轴线的方向并排排布，所述燃气出口、所述第一空气出口和所述第二空气出口的数量对应为两组。

进一步地，所述燃气喷口、所述第一空气喷口和所述第二空气喷口为椭圆形喷口。

进一步地，所述第一空气通道经所述分流板分流后流入80％的空气，所述第二空气通道经所述分流板分流后流入剩余20％的空气。

进一步地，所述第二腔体内设有蓄热体。

进一步地，所述壳体的出口端设有环形槽，所述烧嘴砖嵌设在所述环形槽中，所述烧嘴砖与环形槽的槽壁和槽底之间均设有绝热材料，所述环形槽的槽底为阶梯型，所述烧嘴砖与所述环形槽的槽底贴合处对应为阶梯型。

进一步地，所述壳体内浇注有高强度耐热浇注料，并形成所述第一腔体和所述第二腔体。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型通过设置第二腔体和位于第二腔体内的分流板，空气可自第二腔体的气口进入，并由分流板分流后分别自第一空气出口和第二空气出口流入烧嘴砖的第一空气通道和第二空气通道，当燃气自烧嘴砖喷出后，其首先与第一空气喷口的空气接触并燃烧，再使燃烧后过剩的部分与第二空气喷口的空气接触燃烧，通过空气的流量控制，实现燃气与空气分段混合燃烧，达到了分级燃烧，由于燃烧偏离理论当量比，避免局部高温区的出现，因此有效降低了NO_X的产生；此外，燃气和空气在壳体外混合燃烧，相较于在壳体内混合燃烧，也能够提高烧嘴的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型加热炉烧嘴在主视方向上的剖面示意图。

图2是本实用新型在侧视方向上的示意图。

图3是本实用新型加热炉烧嘴在俯视方向上的剖面示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1至图3所示，对应于本实用新型一种较佳实施例的加热炉烧嘴，包括：壳体100，包括第一腔体11和第二腔体12，第一腔体11上设有燃气出口111；第二腔体12上设有气口121、第一空气出口122和第二空气出口123；燃气管(图未示)，设于第一腔体11中，并与燃气出口111相接；分流板200，设于第二腔体12中，自气口121进入第二腔体12中的空气可被分流板200分流后分别进入第一空气出口122和第二空气出口123；烧嘴砖300，设于壳体100的端部，其包括与燃气出口111相接的燃气通道31、与第一空气出口122相接的第一空气通道32以及与第二空气出口123相接的第二空气通道33；其中，由第一空气通道32的第一空气喷口321喷出的空气与燃气通道31的燃气喷口311喷出的燃气进行一次混合并燃烧，由第二空气通道33的第二空气喷口331喷出的空气与燃气经燃烧后过剩的燃气进行二次混合并燃烧。

本实用新型通过设置第二腔体12和位于第二腔体12内的分流板200，空气可自第二腔体12的气口121进入，并由分流板200分流后分别自第一空气出口122和第二空气出口123流入烧嘴砖300的第一空气通道32和第二空气通道33，当燃气自烧嘴砖300喷出后，其首先与第一空气喷口321的空气接触并燃烧，再使燃烧后过剩的部分与第二空气喷口331的空气接触燃烧，通过空气的流量控制，实现燃气与空气分段混合燃烧，达到了分级燃烧，由于燃烧偏离理论当量比，避免局部高温区的出现，因此有效降低了NO_X的产生；此外，燃气和空气在壳体100外混合燃烧，相较于在壳体100内混合燃烧，也能够提高烧嘴的使用寿命。

进一步地，第一空气通道32经分流板200分流后流入80％的空气，第二空气通道33经分流板200分流后流入剩余20％的空气。

进一步地，燃气通道31、第一空气通道32和第二空气通道33沿垂直烧嘴的第一轴线400的方向并列排布。第一空气通道32和第二空气通道33的空气喷射路径均与燃气通道31的喷射路径相交汇，且第一空气通道32与燃气通道31的喷射交汇点更靠近烧嘴砖300。

燃气通道31朝向第一空气通道32倾斜，第一空气通道32和第二空气通道33均朝向燃气通道31倾斜，以便于燃气和空气的交汇。在本实施例中，第一空气通道32和第二空气通道33的倾斜角度一致，从而避免第一空气通道32和第二空气通道33喷出的空气相交汇。

优选地，燃气通道31远离壳体100的一端朝向第一空气通道32倾斜，第一空气通道32和第二空气通道33远离壳体100的一端均朝向燃气通道31倾斜，相较于通道的整体倾斜，部分倾斜结构更便于烧嘴砖300与壳体100的对接。

进一步地，在本实施例中，燃气通道31、第一空气通道32和第二空气通道33的数量为两组，且沿垂直第一轴线400的方向并排排布，燃气出口111、第一空气出口122和第二空气出口123的数量对应为两组。通过采用多条燃气通道31和第一空气通道32和第二空气通道33，燃气喷口311、第一空气喷口321和第二空气喷口331具有多个，相较于单一的大喷口，采用多个出口的结构，燃气和空气混合更均匀。

优选地，燃气喷口311、第一空气喷口321和第二空气喷口331为椭圆形喷口，椭圆形喷口使得可燃气体点燃后形成的火焰呈扁平状，扁平状火焰铺展面积宽，不易导致烧嘴砖300出口处的局部高温，可以进一步抑制NOx的生成，减少对环境的污染。

进一步地，第二腔体12内设有蓄热体(图未示)，第二腔体12内的空气经蓄热体加热后流入第一空气出口122和第二空气出口123。通过设置蓄热体，其能够利用烟气余热而提升温度，再由蓄热体对空气进行加热，以节约能源。具体的，气口121还可控烟气流出，气口121可通过换向阀(图未示)分别连接排烟机和鼓风机，以实现空气自气口121流入或者烟气自气口121流出。蓄热时，加热炉中的热烟气依次自第一空气喷口321、第二空气喷口331进入第二腔体12，以加热蓄热体，并自气口121排出；燃烧时，空气自气口121进入第二腔体12，并通过蓄热体进行加热后流入烧嘴砖300并喷出。

进一步地，壳体100的出口端设有环形槽13，烧嘴砖300嵌设在环形槽13中，烧嘴砖300与环形槽13的槽壁和槽底之间均设有绝热材料。在本实施例中，绝热材料具体为含锆纤维绳或毡。优选地，环形槽13的槽底为阶梯型结构，烧嘴砖300与环形槽13相贴合处对应为阶梯型结构，通过采用阶梯型槽底，能够增大环形槽13与烧嘴砖300的贴合面积，且二者贴合更为紧密，进一步提高二者的密封性，避免热量损失。

进一步地，壳体100内浇注有高强度耐热浇注料101，并形成第一腔体11和第二腔体12。高强度耐热浇注料101能够增强壳体100的强度和耐热性，提高烧嘴的使用寿命。

本实用新型烧嘴工作时，燃气沿着燃气管、燃气出口111和燃气通道31喷出烧嘴砖300，同时，空气自气口121流入第二腔体12，分流板200将理论空气量分成两部分，80％的空气通过第一空气出口122流入第一空气通道32并被喷出，20％的空气通过第二空气出口123流入第二空气通道33并被喷出；80％的空气首先与燃气混合进行燃烧，20％空气与燃烧后的过剩燃气进行再次燃烧。

综上所述，本实用新型烧嘴结构简单，成本低；采用空气分级技术，可以有效确保一次燃烧时燃气过剩，有效降低氮氧化物的排放，更节能环保，在燃烧后端，二次空气把过剩燃气燃烧充分，避免浪费。

上述仅为本实用新型的一个具体实施方式，其它基于本实用新型构思的前提下做出的任何改进都视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种加热炉烧嘴，其特征在于，包括：

壳体(100)，包括第一腔体(11)和第二腔体(12)，所述第一腔体(11)上设有燃气出口(111)；所述第二腔体(12)上设有气口(121)、第一空气出口(122)和第二空气出口(123)；

燃气管，设于所述第一腔体(11)中，并与所述燃气出口(111)相接；

分流板(200)，设于所述第二腔体(12)中，自所述气口(121)进入所述第二腔体(12)中的空气可被所述分流板(200)分流后分别进入所述第一空气出口(122)和所述第二空气出口(123)；

烧嘴砖(300)，设于所述壳体(100)的端部，其包括与所述燃气出口(111)相接的燃气通道(31)、与所述第一空气出口(122)相接的第一空气通道(32)以及与所述第二空气出口(123)相接的第二空气通道(33)；

其中，由所述第一空气通道(32)的第一空气喷口(321)喷出的空气与所述燃气通道(31)的燃气喷口(311)喷出的燃气进行一次混合并燃烧，由所述第二空气通道(33)的第二空气喷口(331)喷出的空气与燃气经燃烧后过剩的燃气进行二次混合并燃烧。

2.如权利要求1所述的加热炉烧嘴，其特征在于，所述燃气通道(31)、所述第一空气通道(32)和所述第二空气通道(33)沿垂直烧嘴的第一轴线(400)的方向并列排布。

3.如权利要求2所述的加热炉烧嘴，其特征在于，所述燃气通道(31)朝向所述第一空气通道(32)倾斜，所述第一空气通道(32)和所述第二空气通道(33)均朝向所述燃气通道(31)倾斜。

4.如权利要求3所述的加热炉烧嘴，其特征在于，所述第一空气通道(32)和所述第二空气通道(33)的倾斜角度一致。

5.如权利要求2所述的加热炉烧嘴，其特征在于，所述燃气通道(31)、所述第一空气通道(32)和所述第二空气通道(33)的数量为两组，且沿垂直所述第一轴线(400)的方向并排排布，所述燃气出口(111)、所述第一空气出口(122)和所述第二空气出口(123)的数量对应为两组。

6.如权利要求1所述的加热炉烧嘴，其特征在于，所述燃气喷口(311)、所述第一空气喷口(321)和所述第二空气喷口(331)为椭圆形喷口。

7.如权利要求1所述的加热炉烧嘴，其特征在于，所述第一空气通道(32)经所述分流板(200)分流后流入80％的空气，所述第二空气通道(33)经所述分流板(200)分流后流入剩余20％的空气。

8.如权利要求1所述的加热炉烧嘴，其特征在于，所述第二腔体(12)内设有蓄热体。

9.如权利要求1所述的加热炉烧嘴，其特征在于，所述壳体(100)的出口端设有环形槽(13)，所述烧嘴砖(300)嵌设在所述环形槽(13)中，所述烧嘴砖(300)与环形槽(13)的槽壁和槽底之间均设有绝热材料，所述环形槽(13)的槽底为阶梯型，所述烧嘴砖(300)与所述环形槽(13)的槽底贴合处对应为阶梯型。

10.如权利要求1所述的加热炉烧嘴，其特征在于，所述壳体(100)内浇注有高强度耐热浇注料(101)，并形成所述第一腔体(11)和所述第二腔体(12)。

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