CN220135459U - 一种低NOx烧嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低NOx烧嘴，适用于钢铁、有色、机械、陶瓷等行业的工业炉窑。本实用新型包括壳体、烧嘴砖、燃气管、导风筒和烧嘴芯，所述壳体内设置有壳体腔体，所述导风筒设置在壳体腔体内，所述壳体和导风筒均与烧嘴砖固定，所述燃气管与壳体、导风筒贯穿，所述燃气管的一端外露于壳体，所述燃气管的另一端与烧嘴芯连接，所述烧嘴芯位于烧嘴砖内，所述导风筒内设置有贯通腔体，其结构特点在于：所述烧嘴砖内设置有通道、腔体槽、二次空气通道、通孔和烧嘴砖腔体，所述贯通腔体与烧嘴砖腔体连通，所述烧嘴砖腔体与腔体槽连通，所述腔体槽和通孔均与通道连通，所述二次空气通道与壳体腔体连通。

Description

一种低NOx烧嘴

技术领域

本实用新型涉及一种低NOx烧嘴，适用于钢铁、有色、机械、陶瓷等行业的工业炉窑。

背景技术

目前在国内外对工业炉窑大气污染物排放限制的大环境下，尤其是对NOx排放浓度的限制越来越苛刻，在工业炉窑上应用的核心供热设备烧嘴设计面临挑战，新烧嘴设计要求在保证超低排放的同时，还需要实现高效节能和加热空间的温度均匀，有鉴于此，在申请号为202020748932.5的专利文献中公开了一种低NOx烧嘴，上述现有技术中引流芯采用嵌在烧嘴砖上的二部分配合组合而成的结构形式，难以保证回流空间的相关尺寸精度，因此各个烧嘴使用效果很难做到一致性，且使用寿命也难以达到预期。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的低NOx烧嘴。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该低NOx烧嘴，包括壳体、烧嘴砖、燃气管、导风筒和烧嘴芯，所述壳体内设置有壳体腔体，所述导风筒设置在壳体腔体内，所述壳体和导风筒均与烧嘴砖固定，所述燃气管与壳体、导风筒贯穿，所述燃气管的一端外露于壳体，所述燃气管的另一端与烧嘴芯连接，所述烧嘴芯位于烧嘴砖内，所述导风筒内设置有贯通腔体，其结构特点在于：所述烧嘴砖内设置有通道、腔体槽、二次空气通道、通孔和烧嘴砖腔体，所述贯通腔体与烧嘴砖腔体连通，所述烧嘴砖腔体与腔体槽连通，所述腔体槽与通孔、通道连通，所述二次空气通道与壳体腔体连通。

进一步地，所述壳体内设置有隔热材料，所述壳体上设置有空气入口，所述空气入口处设置有空气孔板，所述壳体的一端设置有端盖，所述壳体的另一端与烧嘴砖连接。

进一步地，所述烧嘴砖由耐火材料制成，所述烧嘴砖上设置有金属壳体，所述金属壳体与壳体的另一端连接。

进一步地，所述烧嘴砖腔体的两端分别为入口端和出口端，所述入口端和出口端均呈圆柱状结构设置，所述入口端和出口端之间呈收缩状结构设置。

进一步地，所述通道的一端呈圆柱状结构设置，所述通道的另一端呈喇叭口状结构设置。

进一步地，所述腔体槽的外侧连通设置有多个齿槽腔，多个齿槽腔呈圆周阵列排布，多个齿槽腔与腔体槽组成齿轮状结构，所述齿槽腔与通孔连通，所述齿槽腔的数量为m，8≥m≥2，作为优选m=4。

进一步地，所述二次空气通道倾斜设置在相邻两个齿槽腔之间，所述二次空气通道的数量为t，t=0或t=m，当t=m时，所述二次空气通道与烧嘴砖的中心线的夹角为α，20°≥α≥0°。

进一步地，所述通孔的截面形状为圆形、椭圆形、矩形或扇形，优选圆形，所述通孔数量为n，n=m，所述通孔倾斜设置，所述通孔与烧嘴砖的中心线的夹角为β，30°≥β≥0°。

进一步地，所述燃气管的两端分别为燃气入口和燃气出口，所述燃气入口处设置有燃气孔板，所述燃气出口与烧嘴芯连接。

进一步地，所述导风筒的轴线与壳体腔体的轴线重合，所述导风筒上设置有圆环，所述圆环与烧嘴砖固定，所述圆环上设置有导风孔，所述导风孔的数量为z，z=m，所述导风孔与二次空气通道连通。

相比现有技术，本实用新型具有以下优点：该低NOx烧嘴在烧嘴砖上的二次空气通道，通过调整二次空气通道与烧嘴砖中心线间的夹角，将夹角控制在0°≤α≤20°，可使得二次空气通道根据烧嘴功率大小调整其二次空气喷入量和喷入角度，混合和燃烧更充分，有利于控制燃烧产物中的氧含量，使用效果更佳；该低NOx烧嘴中的引流芯与烧嘴砖一体制作成为一个整体结构形式，能够有效保证回流空间的相关尺寸精度，提高各烧嘴的一致性，使用效果得到进一步提高，而且也延长了烧嘴砖使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例的低NOx烧嘴的剖面结构示意图1。

图2是本实用新型实施例的低NOx烧嘴的剖面结构示意图2。

图3是本实用新型实施例的低NOx烧嘴的结构示意图。

图4是本实用新型实施例的烧嘴芯的结构示意图1。

图5是本实用新型实施例的烧嘴芯的结构示意图2。

图6是本实用新型实施例的烧嘴砖的主视结构示意图。

图7是图6中的A-A剖面结构示意图。

图8是图6中的C-C剖面结构示意图。

图9是图7中的B-B剖面结构示意图。

图10是图6中的D-D斜视结构示意图。

图11是图7中的B-B斜视结构示意图。

标号说明：壳体1、烧嘴砖2、燃气管3、导风筒4、烧嘴芯5、

端盖11、空气入口12、隔热材料13、壳体腔体10、空气孔板120、

金属壳体21、耐火材料22、通道23、腔体槽24、二次空气通道25、通孔26、齿槽腔27、烧嘴砖腔体20、入口端201、出口端202、

燃气入口31、燃气出口32、燃气孔板310、

圆环41、贯通腔体40、

风孔51、喷气管52、气帽53、风盘54、内腔530、喷孔531、管状喷嘴532。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例

参见图1至图11所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若有引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

本实施例中的低NOx烧嘴，包括壳体1、烧嘴砖2、燃气管3、导风筒4和烧嘴芯5，壳体1内设置有壳体腔体10，导风筒4设置在壳体腔体10内，壳体1和导风筒4均与烧嘴砖2固定，燃气管3与壳体1、导风筒4贯穿，燃气管3的一端外露于壳体1，燃气管3的另一端与烧嘴芯5连接，烧嘴芯5位于烧嘴砖2内，导风筒4内设置有贯通腔体40。

本实施例中的壳体1内设置有隔热材料13，壳体1上设置有空气入口12，空气入口12处设置有空气孔板120，壳体1的一端设置有端盖11，壳体1的另一端与烧嘴砖2连接。

本实施例中的烧嘴砖2内设置有通道23、腔体槽24、二次空气通道25、通孔26和烧嘴砖腔体20，贯通腔体40与烧嘴砖腔体20连通，烧嘴砖腔体20与腔体槽24连通，腔体槽24与通孔26、通道23连通，二次空气通道25与壳体腔体10连通。

本实施例中的烧嘴砖2由耐火材料22制成，烧嘴砖2上设置有金属壳体21，金属壳体21与壳体1的另一端连接；烧嘴砖腔体20的两端分别为入口端201和出口端202，入口端201和出口端202均呈圆柱状结构设置，入口端201和出口端202之间呈收缩状结构设置；通道23的一端呈圆柱状结构设置，通道23的另一端呈喇叭口状结构设置。

本实施例中的腔体槽24的外侧连通设置有多个齿槽腔27，多个齿槽腔27呈圆周阵列排布，多个齿槽腔27与腔体槽24组成齿轮状结构，齿槽腔27与通孔26连通，齿槽腔27的数量为m，8≥m≥2，作为优选m=4。

本实施例中的二次空气通道25倾斜设置在相邻两个齿槽腔27之间，二次空气通道25的数量为t，t=0或t=m，当t=m时，二次空气通道25与烧嘴砖2的中心线的夹角为α，20°≥α≥0°；通孔26的截面形状为圆形、椭圆形、矩形或扇形，优选圆形，通孔26数量为n，n=m，通孔26倾斜设置，通孔26与烧嘴砖2的中心线的夹角为β，30°≥β≥0°。

本实施例中的燃气管3的两端分别为燃气入口31和燃气出口32，燃气入口31处设置有燃气孔板310，燃气出口32与烧嘴芯5连接。

本实施例中的导风筒4的轴线与壳体腔体10的轴线重合，导风筒4上设置有圆环41，圆环41与烧嘴砖2固定，圆环41上设置有导风孔，导风孔的数量为z，z=m，导风孔与二次空气通道25连通。

本实施例中的烧嘴芯5包括喷气管52、气帽53、风盘54和管状喷嘴532，喷气管52和气帽53均垂直设置在风盘54上，风盘54上设置有风孔51，管状喷嘴532设置在气帽53上，气帽53上设置有内腔530和喷孔531。

本实施例中的风孔51的数量为t，t≥4，t个风孔51呈环状排布，风孔51的轴线与风盘54的轴线夹角为θ，60°≥θ≥0°；喷气管52的数量为y，y=t或2t，y个喷气管52呈环状排布，环数为1或2环，喷气管52的内径为d，喷气管52的长度为l，l≥2d；气帽53的四周设有喷孔531，喷孔531与气帽53垂直，喷孔531数量为r， r=t，内腔530与燃气出口32相通，管状喷嘴532与风盘54同轴，管状喷嘴532的直径D，管状喷嘴532的长度L，L≥2D。

该低NOx烧嘴低排放燃烧过程包括以下步骤：

A）当加热空间的温度低于燃料燃点时例如天然气780℃，助燃空气通过壳体1的空气入口12经空气孔板120进入壳体腔体10，通过导风筒4把助燃空气分成两路，一路助燃空气经过导风筒4的贯通腔体40进入烧嘴砖腔体20的入口端201，并通过烧嘴芯5上的风孔51和喷气管52进入烧嘴砖腔体20的第一燃烧区，另一部分助燃空气通过导风孔由烧嘴砖2上的二次空气通道25进入加热空间的第二燃烧区；燃气由燃气入口31经燃气孔板310通过燃气管3进入烧嘴芯5后进入到气帽53的内腔530，燃气一部分经喷孔531进入烧嘴砖腔体20与进入第一燃烧区的助燃空气混合，经电极放电燃烧，燃烧产物和经管状喷嘴532喷出的另一部分燃气由烧嘴砖腔体20的出口端202喷出，形成明显且稳定的火焰，高速火焰经过腔体槽24时，在和腔体槽24连通的齿槽腔27内产生负压，把加热空间内的燃烧产物经通孔26吸入，经带扩散角圆柱形的通道23进入加热空间的第二燃烧区，与另一部分助燃空气在第二燃烧区继续混合燃烧；通过助燃空气分级燃烧、强制燃烧产物回流稀释和降低火焰温度实现低NOx排放。

B）当加热空间温度高于燃料燃点时例如天然气780℃，助燃空气通过壳体1的空气入口12经空气孔板120进入壳体腔体10，通过导风筒4把助燃空气分成两路，一路助燃空气经过导风筒4的贯通腔体40进入烧嘴砖腔体20的入口端201，并通过烧嘴芯5上的风孔51和喷气管52进入烧嘴砖腔体20，另一部分助燃空气通过导风筒4由烧嘴砖2上的二次空气通道25进入加热空间；燃气由燃气入口31经燃气孔板310通过燃气管3进入烧嘴芯5后进入到气帽53的内腔530，燃气经喷孔531和管状喷嘴532进入烧嘴砖腔体20与助燃空气混合，由烧嘴砖腔体20的出口端202喷出，由烧嘴砖腔体20的出口端202高速喷出的混合物经过腔体槽24时，在和腔体槽24连通的齿槽腔27内产生负压，把加热空间内的燃烧产物经通孔26吸入，并与出口端202喷出的混合物一起，经带扩散角圆柱形的通道23进入加热空间，与另一部分助燃空气在加热空间在高温作用下形成稳定无明显火焰的扩散燃烧；通过助燃空气分级提供、强制燃烧产物回流、扩散燃烧等手段实现超低NOx排放。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种低NOx烧嘴，包括壳体（1）、烧嘴砖（2）、燃气管（3）、导风筒（4）和烧嘴芯（5），所述壳体（1）内设置有壳体腔体（10），所述导风筒（4）设置在壳体腔体（10）内，所述壳体（1）和导风筒（4）均与烧嘴砖（2）固定，所述燃气管（3）与壳体（1）、导风筒（4）贯穿，所述燃气管（3）的一端外露于壳体（1），所述燃气管（3）的另一端与烧嘴芯（5）连接，所述烧嘴芯（5）位于烧嘴砖（2）内，所述导风筒（4）内设置有贯通腔体（40），其特征在于：所述烧嘴砖（2）内设置有通道（23）、腔体槽（24）、二次空气通道（25）、通孔（26）和烧嘴砖腔体（20），所述贯通腔体（40）与烧嘴砖腔体（20）连通，所述烧嘴砖腔体（20）与腔体槽（24）连通，所述腔体槽（24）与通孔（26）、通道（23）连通，所述二次空气通道（25）与壳体腔体（10）连通。

2.根据权利要求1所述的低NOx烧嘴，其特征在于：所述壳体（1）上设置有空气入口（12），所述空气入口（12）处设置有空气孔板（120），所述壳体（1）的一端设置有端盖（11），所述壳体（1）的另一端与烧嘴砖（2）连接。

3.根据权利要求1所述的低NOx烧嘴，其特征在于：所述烧嘴砖（2）上设置有金属壳体（21），所述金属壳体（21）与壳体（1）的另一端连接。

4.根据权利要求1所述的低NOx烧嘴，其特征在于：所述烧嘴砖腔体（20）的两端分别为入口端（201）和出口端（202），所述入口端（201）和出口端（202）均呈圆柱状结构设置，所述入口端（201）和出口端（202）之间呈收缩状结构设置。

5.根据权利要求1所述的低NOx烧嘴，其特征在于：所述通道（23）的一端呈圆柱状结构设置，所述通道（23）的另一端呈喇叭口状结构设置。

6.根据权利要求1所述的低NOx烧嘴，其特征在于：所述腔体槽（24）的外侧连通设置有多个齿槽腔（27），多个齿槽腔（27）呈圆周阵列排布，所述齿槽腔（27）与通孔（26）连通，所述齿槽腔（27）的数量为m，8≥m≥2。

7.根据权利要求1所述的低NOx烧嘴，其特征在于：所述二次空气通道（25）倾斜设置在相邻两个齿槽腔（27）之间，所述二次空气通道（25）的数量为t，t=0或t=m，当t=m时，所述二次空气通道（25）与烧嘴砖（2）的中心线的夹角为α，20°≥α≥0°。

8.根据权利要求1所述的低NOx烧嘴，其特征在于：所述通孔（26）的截面形状为圆形、椭圆形、矩形或扇形，所述通孔（26）数量为n，n=m，所述通孔（26）倾斜设置，所述通孔（26）与烧嘴砖（2）的中心线的夹角为β，30°≥β≥0°。

9.根据权利要求1所述的低NOx烧嘴，其特征在于：所述燃气管（3）的两端分别为燃气入口（31）和燃气出口（32），所述燃气入口（31）处设置有燃气孔板（310），所述燃气出口（32）与烧嘴芯（5）连接。

10.根据权利要求1所述的低NOx烧嘴，其特征在于：所述导风筒（4）的轴线与壳体腔体（10）的轴线重合，所述导风筒（4）上设置有圆环（41），所述圆环（41）与烧嘴砖（2）固定，所述圆环（41）上设置有导风孔，所述导风孔的数量为z，z=m，所述导风孔与二次空气通道（25）连通。