CN219933969U - 一种带有点火系统的分级燃烧器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种带有点火系统的分级燃烧器，该燃烧器包括燃烧器本体，该燃烧器本体包括：初级氧化剂燃料递送部件、二级氧化剂递送部件和三级氧化剂递送部件；该初级氧化剂燃料递送部件包括供燃料流动通过的至少一个燃料供给通道；以及供初级氧化剂流动通过的至少一个初级氧化剂供给通道，该初级氧化剂供给通道被构造成环绕该燃料供给通道的外壁；其中，点火系统设置在初级氧化剂燃料递送部件的下方。点火系统布局在燃烧器底部，可以有效地在点燃的区域内维持火焰，提供火种/点火火焰。

Description

一种带有点火系统的分级燃烧器

技术领域

本申请涉及一种带有点火系统的分级燃烧器。具体地，本申请涉及配置有对反应物流体提供点火火焰的点火系统的燃烧器。

背景技术

在冶金或者玻璃工业熔炉中，与传统的空气燃烧相比，氧燃料燃烧具有更低的投资成本、更高的燃烧效率、更低的NO_x排放和更高的产品质量。

在现有技术中，常见的分级氧燃料燃烧器具有至少一个燃料通道和至少一个氧化剂通道。通过氧气分级，可以将一部分氧气分流并由此延迟燃烧。燃烧器的喷嘴端产生大体上为扁平的富燃料火焰，分级喷嘴从富燃料火焰上方或下方引入一部分氧化剂，因此产生贫燃料火焰。

可靠的点火系统应当在合适位置处启动火花，使得燃料和氧化剂可以按照预期比例混合。而对于分级燃烧器，准确定位的点火系统尤为重要。

实用新型内容

本申请希望解决上述提及的现有技术中的技术问题，提供一种燃烧器，该燃烧器配置有可靠的点火系统。

为了实现上述目的，在本申请的第一方面，提供了一种带有点火系统的分级燃烧器，其中，该燃烧器包括燃烧器本体，该燃烧器本体在轴向方向上延伸，并且在该燃烧器本体的前端面处形成用于对被加热材料进行加热的火焰，该燃烧器本体包括：初级氧化剂燃料递送部件、二级氧化剂递送部件和三级氧化剂递送部件；

该二级氧化剂递送部件和该三级氧化剂递送部件布置在该初级氧化剂燃料递送部件的同一侧上，并且该二级氧化剂递送部件位于该三级氧化剂递送部件与该初级氧化剂燃料递送部件之间；

该初级氧化剂燃料递送部件包括供燃料流动通过的至少一个燃料供给通道；以及供初级氧化剂流动通过的至少一个初级氧化剂供给通道，该初级氧化剂供给通道被构造成环绕该燃料供给通道的外壁；

其中，点火系统设置在初级氧化剂燃料递送部件的下方。

进一步地，所述燃烧器还包括火焰检测器。

进一步地，所述火焰检测器设置在初级氧化剂燃料递送部件的下方。

进一步地，点火系统的主要轴线与初级氧化剂燃料递送部件的主要轴线可以形成一个0°到45°的角度。

进一步地，点火系统的主要轴线与初级氧化剂燃料递送部件的主要轴线可以形成一个0°到20°的角度。

进一步地，该二级氧化剂递送部件包括供二级氧化剂流动通过的至少一个二级氧化剂供给通道，该至少一个二级氧化剂供给通道的一个端部设有二级氧化剂喷嘴。

进一步地，该三级氧化剂递送部件包括供三级氧化剂流动通过的至少一个三级氧化剂供给通道，该至少一个三级氧化剂供给通道的一个端部设有三级氧化剂喷嘴。

本申请提供的带有点火系统的分级燃烧器具有以下优点：

1.本申请中点火系统的布局简单，可以与燃烧器主体分开加工，也可以一体化加工。

2.点火系统布局在燃烧器底部，可以有效地在点燃的区域内维持火焰，提供火种/点火火焰。

附图说明

关于本申请的优点和精神可以通过以下对本申请的详细描述及附图进一步了解。

图1示出了根据本申请的示例性燃烧器的横截面示意图。

图2示出了本申请的点火系统的安装位置示意图。

图3示出了本申请的点火系统的横截面示意图。

具体实施方式

下面将结合附图清楚且完整地描述本申请的技术方案。显然，所描述实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请的实施例，本领域的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他实施例都应当落入本申请的保护范围。

在本申请的描述中，必须解释的是，由诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”和“外”等术语指示的取向和位置关系是基于附图中所示的取向或位置关系，并且仅是旨在有利于描述本申请的简化描述，而不指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定取向或以特定取向构造和操作，并且因此不能理解为限制本申请。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”仅用于描述性目的，并且不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，必须解释的是，除非另外清楚地说明和限定，否则术语“安装”、“连接在一起”和“连接”应当做广义理解，例如，可以表示以固定方式连接，但也可以表示可移除地连接或一体连接；可以表示机械地连接；可以表示直接连接在一起，但也可以表示经由中间介质间接地连接在一起；并且可以表示两个元件之间的内部连通。本领域的技术人员可以根据特定情况理解上述术语在本申请中的特定含义。

除非另外清楚地指示，否则这里限定的每个方面或实施例可以与任何其他方面或实施例组合。特别地，所指示的任何优选或有利特征可以与所指示的任何其他优选或有利特征组合。

如在此使用的，表达“围绕”或“环绕”基本上表示形成环形，大致上表示内环被包围在外环内，使得内层与外层之间存在一定间隙。此间隙可以是环形间隙或非环形间隙。如在此使用的，这可以表示初级氧化剂供给通道环绕燃料供给通道的部分周长(例如，多于一半)，或者初级氧化剂供给通道环绕燃料供给通道的整个周长。后一种情况可以解释为意指初级氧化剂供给通道被布置成使得在周向方向上完全环绕燃料供给通道的周长。燃料喷嘴和环形喷嘴的设计可以按类似方式理解。

如在此使用的，表达“分级”表示使燃料和氧化剂在不同时间和不同位置处混合，使得可以实现低氮氧化物排放和对靠近熔融材料表面的气体气氛的控制。分级的意思是可以经由与燃料喷嘴间隔开的另一个喷嘴以不同的比率或流速供给氧化剂。例如，当二级氧化剂和三级氧化剂的分级为95％时，这表示将剩余5％的氧化剂与燃料一起供给到初级氧化剂燃料递送部件。

如在此使用的，表达“燃料”表示可以相互替代使用或结合使用的气体、液体或固体燃料。气体燃料可以是天然气(主要是甲烷)、丙烷、氢气或任何其他烃化合物和/或含硫化合物。固体或液体燃料可以主要是含碳和/或烃和/或含硫形式的任何化合物。固体燃料可以选自石油焦、煤粉、生物质颗粒或其它化石燃料，固体燃料一般需要载气(例如空气或二氧化碳)形成输送风输送。液体燃料可以选自液体烃类或煤焦油。本领域的技术人员可以根据需要决定气体、液体或固体燃料的引入方式。本申请不意图在此方面强加任何限制。在此呈现的数据中的一些使用天然气作为燃料，但结果被认为适用于其他燃料，例如氢气和其他气体燃料。

如在此使用的，表达“氧化剂”可以由诸如空气或富氧空气等氧化剂构成。氧化剂优选地由摩尔氧浓度为至少50％、优选地至少80％、更优选地至少90％、且最优选地至少95％的氧化剂构成。这些氧化剂包括包含至少50体积％氧气的富氧空气，诸如低温空气分离装置产生的99.5％的纯氧，或通过真空变压吸附过程产生的非纯氧(88体积％或更大)，或任何其他来源产生的氧气。

在此，含氧燃料的使用可以清除熔融操作中的氮气，并且将NO_x和颗粒排放降低到低于标准。氧燃料燃烧器的使用可以获得不同的火焰动量、熔体覆盖率和火焰辐射特性。在炉内，氮气的主要来源是空气泄漏、从真空变压吸附设备或变压吸附设备供给的低纯度氧气、燃料(例如天然气)中的氮气或装填在加热炉中的熔融原材料中所含的氮气。

如在此使用的，燃料供给通道、初级氧化剂供给通道、二级氧化剂供给通道和三级氧化剂供给通道可以是大体上环形的通道，并且可以具有入口和出口的区域。当从垂直于轴向流动方向的平面的横截面观察时，大体上环形的通道中的每一个优选地是环形的，但是此形状也可以是非环形的。

申请号为CN202080084376.9的中国发明专利申请公开了一种用于燃料燃烧的燃烧器及其燃烧方法，其公开内容及其全部内容并入本申请中。

应当指出的是，初级氧化剂料流为零并不是理想的；这将在初级氧化剂供给通道中产生空隙或真空，因此吸入热腐蚀性炉气，这将非常快速地毁坏燃烧器并且导致火焰不稳定性。此外，如果初级氧化剂料流太小，则火焰稳定性也将下降；而且，气体燃料与氧化剂的混合状态将变差，使得难以获得实用的火焰。在某些情况下，二级氧化剂料流或三级氧化剂料流可以接近于零；在这种情况下，燃烧器基本上接近或相当于双级燃烧器，并且对应的燃烧效果和特性可以根据本领域的技术人员的知识进行预测和调节。

图1示出了根据本申请的示例性燃烧器的横截面的示意图。该示例性燃烧器具有总燃料入口和总氧化剂入口。燃烧器金属构件3可以是插入大体上长方体形状的燃烧器块2中的金属本体，这些共同形成燃烧器本体的一部分。燃烧器金属构件3设有总燃料入口、总氧化剂入口、氧化剂分级控制机构和分离通道。氧化剂分级控制机构和分离通道可以允许燃料或氧化剂按比例递送到燃料供给通道11、初级氧化剂供给通道12、二级氧化剂供给通道21和三级氧化剂供给通道31。其中用于初级氧化剂流动的初级氧化剂供给通道12，围绕燃料供给通道11的外壁，并与该燃料供给通道11同轴。初级氧化剂供给通道12的一端设置有环绕燃料喷嘴111的环形喷嘴121。环形喷嘴121的出口端可以终止于燃烧器本体的前端面，形成对被加热物进行加热的火焰。

燃料经由总燃料入口递送到燃料供给通道11；燃料供给通道11终止于燃料喷嘴111处。燃料喷嘴111可以具有圆形横截面，或者可以具有一定长宽比的非圆形横截面。所有氧化剂都经由总氧化剂入口递送至燃烧器金属构件3；燃烧器金属构件3中的氧化剂分级控制机构将总氧化剂按比例分配到初级氧化剂供给通道12、二级氧化剂供给通道21和三级氧化剂供给通道31中的至少一者。如图1所示的用于初级氧化剂流动通过的初级氧化剂供给通道12环绕燃料供给通道11的外壁，并且与燃料供给通道11同轴。环绕燃料喷嘴111的环形喷嘴121设置在初级氧化剂供给通道12的一个端部处。

用于二级氧化剂流动的二级氧化剂供给通道21，其端部设置有二级氧化剂喷嘴211。

三级氧化剂流动的三级氧化剂供给通道31，其端部设置有三级氧化剂喷嘴311。

燃料供给通道11、二级氧化剂供给通道21及三级氧化剂供给通道31上自下而上依次布置。

本申请的燃烧器中，燃烧器本体可以置于耐火砖中。耐火砖一般具有向燃烧器内扩散的外廓。火焰根部位于燃料和氧化剂相遇并混合的区域内。为了使得在温度低于燃料自燃温度的封闭环境内点燃，可以配置点火系统。点火系统可以在设在耐火砖的一个通道内并在通过耐火砖的通道中露出。

本申请的点火系统位于初级氧化剂燃料递送部件的下方，其整体可伸向燃料和初级氧化剂汇合的区域倾斜。这尤其适用于当人们不希望燃烧器的底部的还原气氛太强的情况。点火系统的主要轴线与初级氧化剂燃料递送部件的主要轴线可以形成一个0°到45°的角度，较佳地为0°到20°的角度。目的是为了在点燃的区域内维持火焰。示例性地，如图2和图3所示，点火器201可以通过点火器通道在朝向初级氧化剂燃料递送部件的方向提供火种/点火火焰。

本申请的火焰检测器可以是典型的UV火焰检测器，其能通过独立的火焰检测通道检测燃烧器下游火焰的出现或者消失。该火焰检测器的有无是可选的。

尽管已经通过上述优选实施例详细呈现本申请的内容，但应当理解，上文的描述不应当视为限制本申请。本领域的技术人员在阅读上述内容后，将明白对本申请的各种修改和替换。因此，本申请的保护范围应当由所附权利要求书限定。

Claims (7)

1.一种带有点火系统的分级燃烧器，其特征在于，该燃烧器包括燃烧器本体，该燃烧器本体在轴向方向上延伸，并且在该燃烧器本体的前端面处形成用于对被加热材料进行加热的火焰，该燃烧器本体包括：初级氧化剂燃料递送部件、二级氧化剂递送部件和三级氧化剂递送部件；

该二级氧化剂递送部件和该三级氧化剂递送部件布置在该初级氧化剂燃料递送部件的同一侧上，并且该二级氧化剂递送部件位于该三级氧化剂递送部件与该初级氧化剂燃料递送部件之间；

该初级氧化剂燃料递送部件包括供燃料流动通过的至少一个燃料供给通道；以及供初级氧化剂流动通过的至少一个初级氧化剂供给通道，该初级氧化剂供给通道被构造成环绕该燃料供给通道的外壁；

其中，点火系统设置在初级氧化剂燃料递送部件的下方。

2.如权利要求1所述的分级燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括火焰检测器。

3.如权利要求2所述的分级燃烧器，其特征在于，所述火焰检测器设置在初级氧化剂燃料递送部件的下方。

4.如权利要求1所述的分级燃烧器，其特征在于，点火系统的主要轴线与初级氧化剂燃料递送部件的主要轴线可以形成一个0°到45°的角度。

5.如权利要求1所述的分级燃烧器，其特征在于，点火系统的主要轴线与初级氧化剂燃料递送部件的主要轴线可以形成一个0°到20°的角度。

6.如权利要求1所述的分级燃烧器，其特征在于，该二级氧化剂递送部件包括供二级氧化剂流动通过的至少一个二级氧化剂供给通道，该至少一个二级氧化剂供给通道的一个端部设有二级氧化剂喷嘴。

7.如权利要求1所述的分级燃烧器，其特征在于，该三级氧化剂递送部件包括供三级氧化剂流动通过的至少一个三级氧化剂供给通道，该至少一个三级氧化剂供给通道的一个端部设有三级氧化剂喷嘴。