CN220186814U - 一种工业炉用燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种工业炉用燃烧器，包括燃烧器本体和喷嘴，喷嘴远离燃烧器本体的端部表面为射流表面，喷嘴内部设有沿喷嘴中轴线方向贯穿喷嘴的燃料射流通道、第一氧化剂射流通道、第二氧化剂射流通道和第三氧化剂射流通道，燃料射流通道中至少邻近于射流表面的部分在射流表面上的投影为椭圆形状，第一氧化剂射流通道在射流表面上的投影位于燃料射流通道在射流表面上的投影上方，第二氧化剂射流通道在射流表面上的投影和第三氧化剂射流通道在射流表面上的投影位于燃料射流通道在射流表面上的投影下方。本实用新型能够形成在炉内不均匀分配的氧化剂射流，改善燃烧器的燃料燃烧情况。

Description

一种工业炉用燃烧器

技术领域

本实用新型涉及一种燃烧器，具体涉及一种工业炉用燃烧器，属于燃烧器技术领域。

背景技术

应用于工业炉场景的燃烧器通常以燃料油、石油焦粉、煤粉或者组合物等作为燃料，辅以供应氧化剂，使上述燃料进行燃烧。上述燃料的特性导致其不易燃烧且燃烧程度较低，影响燃烧效率。不完全燃烧的燃料也可能掉入炉内，影响炉内部件的正常运行，或掉落于炉内所加工的产品表面，影响产品质量。

现有技术中一般通过改进燃烧器氧化剂通道的结构而提高燃料燃烧效率，比如设置环绕于燃料通道的多个氧化剂通道，其典型的结构如同一申请人提交的申请号为2022232753442的中国实用新型专利所公开的一种氧化剂分级燃烧器，包括燃烧器本体和喷嘴，喷嘴与燃烧器本体的一端端部固定连接，喷嘴内部具有沿其长度方向延伸且相互独立的燃料射流通道、若干第一氧化剂射流通道和若干第二氧化剂射流通道，第一氧化剂射流通道的内径大于第二氧化剂射流通道的内径，若干第一氧化剂射流通道和若干第二氧化剂射流通道的至少之一内部设有用于改变各氧化剂射流通道内径的变径部，变径部的最大口径不大于各氧化剂射流通道内径，从而使多个氧化剂通道所输送的氧化剂射流的流速不同，使多股不同流速的氧化剂射流更好的渗透入位于氧化剂射流中心的燃料射流，提高燃料燃烧程度，改善燃料在熔炼炉或工业窑炉内的不完全燃烧情况。

上述技术方案虽然通过产生多股不同流速的氧化剂射流改善了燃料的燃烧情况，但应用于实际生产中时需要在氧化剂射流通道内加工变径部，从而提高了加工难度和制造成本，并且，上述技术方案中着重于通过改进氧化剂射流通道的结构改善燃料燃烧情况，缺乏对于燃料射流通道结构的有效改进。

实用新型内容

基于以上背景，本实用新型的目的在于提供一种工业炉用燃烧器，通过结合改进燃料射流通道结构和氧化剂射流通道结构，降低燃烧器加工难度，改善燃烧器的燃料燃烧情况。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种工业炉用燃烧器，包括燃烧器本体和喷嘴，所述燃烧器本体内部设有用于输送燃料的燃料输送通道和用于输送氧化剂的氧化剂输送通道，所述氧化剂输送通道环绕于所述燃料输送通道外部，所述喷嘴设于燃烧器本体的一端端部，喷嘴远离燃烧器本体的端部表面为射流表面，喷嘴内部设有沿喷嘴中轴线方向贯穿喷嘴的燃料射流通道、第一氧化剂射流通道、第二氧化剂射流通道和第三氧化剂射流通道，所述燃料射流通道连通于所述燃料输送通道，所述第一氧化剂射流通道、第二氧化剂射流通道和第三氧化剂射流通道分别独立连通于所述氧化剂输送通道；

所述燃料射流通道中至少邻近于射流表面的部分在射流表面上的投影为椭圆形状，所述第一氧化剂射流通道在射流表面上的投影位于燃料射流通道在射流表面上的投影上方，所述第二氧化剂射流通道在射流表面上的投影和所述第三氧化剂射流通道在射流表面上的投影位于燃料射流通道在射流表面上的投影下方；

所述第二氧化剂射流通道的数量与所述第三氧化剂射流通道的数量之和大于所述第一氧化剂射流通道的数量，所述第三氧化剂射流通道的内径分别大于所述第一氧化剂射流通道的内径和所述第二氧化剂射流通道的内径，所述第二氧化剂射流通道和所述第三氧化剂射流通道中的至少之一的至少一部分相对于所述燃料射流通道倾斜设置，其倾斜方向的延长线与沿着燃料射流方向的喷嘴中轴线形成第一夹角，所述第一夹角为锐角。

该工业炉用燃烧器适用于较多种类的燃料，如气体燃料、气化后的液体燃料、气体输送的固体颗粒燃料，包括但不限于天然气、煤焦油、重油、煤粉、石油焦、固体生物质燃料或者可燃固废物，氧化剂可以是纯氧或富氧空气；

在使用时，燃料由燃烧器本体的燃料输送通道进入喷嘴的燃料射流通道，在喷出射流表面后形成的燃料区域呈现宽度大高度小的扁平特点；而相同初始流速的氧化剂由燃烧器本体的氧化剂输送通道进入喷嘴的第一氧化剂射流通道、第二氧化剂射流通道和第三氧化剂射流通道，由于各射流通道的数量设置以及内径设置不同，在射出射流表面后的一部分氧化剂射流处于燃料区域上方，其流通面积小，具有较快的第一流速；另一部分氧化剂射流处于燃料区域下方，该部分氧化剂射流分为两股，第二氧化剂射流通道的流通面积小，具有较快的第二流速，第三氧化剂射流通道的流通面积大，具有较慢的第三流速，两股不同流速的氧化剂射流中的至少一股以倾斜方向从下方汇入燃烧区域，形成对于燃料区域下方的有效撞击，再结合扁平燃料区域和燃料区域上方较快的第一流速的一部分氧化剂射流的作用，形成在炉内不均匀分配的氧化剂射流，各部分氧化剂射流能够更好的渗透入燃料区域的中心部位，保证氧化剂射流和燃料射流的良好混合，导致更高效和更有效的燃料燃烧，并减少可能掉入炉内的不完全燃烧的燃料颗粒。

作为优选，所述第一夹角的角度为3°～12°。

作为优选，所述燃料射流通道包括沿燃料射流方向依次设置的等径部和缩径部，所述等径部在射流表面上的投影为圆形，所述缩径部邻近于射流表面设置，缩径部在射流表面上的投影为椭圆形状，缩径部的最小内径沿燃料射流方向逐渐缩小。

作为优选，所述缩径部内壁在喷嘴径向截面的投影轮廓线与等径部内壁在喷嘴径向截面的投影轮廓线形成第二夹角，所述第二夹角的角度为8°～40°。

作为优选，所述第一氧化剂射流通道的内径与所述燃料射流通道的最小内径之比为1：6～10，所述第二氧化剂射流通道的内径与所述燃料射流通道的最小内径之比为1：8～12，所述第三氧化剂射流通道的内径与所述燃料射流通道的最小内径之比为1：2～5。

作为优选，所述第一氧化剂射流通道的数量至少为三个，至少一个第一氧化剂射流通道的中轴线位于射流表面的径向轴线上，至少两个第一氧化剂射流通道对称分布于射流表面的径向轴线两侧。

作为优选，所述第二氧化剂射流通道的数量至少为两个，且其数量小于第一氧化剂射流通道的数量以及第三氧化剂射流通道的数量，至少两个第二氧化剂射流通道对称分布于射流表面的径向轴线两侧。

作为优选，所述第三氧化剂射流通道的数量至少为三个，且其数量大于第二氧化剂射流通道的数量，至少一个第三氧化剂射流通道的中轴线位于射流表面的径向轴线上，至少两个第三氧化剂射流通道对称分布于射流表面的径向轴线两侧，至少一个第二氧化剂射流通道位于相邻的两个第三氧化剂射流通道之间，且该第二氧化剂射流通道与相邻的一个第三氧化剂射流通道的中心距等于该第二氧化剂射流通道与相邻的另一个第三氧化剂射流通道的中心距。

作为优选，所述相邻第一氧化剂射流通道之间的中心距大于所述第二氧化剂射流通道与相邻第三氧化剂射流通道之间的中心距。

作为优选，所述第一氧化剂射流通道、所述第二氧化剂射流通道和所述第三氧化剂射流通道在射流表面上的投影呈具有比例的相同形状，所述形状为圆形、椭圆形和多边形中的一种。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型的一种工业炉用燃烧器，适用于较多种类的燃料，通过改进氧化剂射流通道结构，形成在炉内不均匀分配的氧化剂射流，并结合改进燃料射流通道结构使燃料在喷出射流表面后形成的燃料区域呈现宽度大高度小的扁平特点，从而使各部分氧化剂射流能够更好的渗透入燃料区域的中心部位，保证氧化剂射流和燃料射流的良好混合，改善燃烧器的燃料燃烧情况；此外，该工业炉用燃烧器的喷嘴内各氧化剂射流通道在加工制造时无需加工变径部分，采用等径通道结构即可，降低燃烧器加工难度和制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种工业炉用燃烧器的结构示意图；

图2是本实用新型中喷嘴的内部结构示意图；

图3是本实用新型中射流表面的结构示意图。

图中：1、燃烧器本体；2、喷嘴；101、燃料输送通道；102、氧化剂输送通道；201、射流表面；202、燃料射流通道；203、第一氧化剂射流通道；204、第二氧化剂射流通道；205、第三氧化剂射流通道；2021、等径部；2022、缩径部；a、第一夹角；b、第二夹角。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本实用新型的实施并不局限于下面的实施例，对本实用新型所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本实用新型保护范围。

在本实用新型中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。下述实施例中的部件或设备如无特别说明，均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

以下结合附图对本实用新型的实施例做出详细说明，在下面的详细说明中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本实用新型的实施例的全面理解。然而，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被本领域技术人员所实施。

如图1所示的一种工业炉用燃烧器，该工业炉用燃烧器适用于较多种类的燃料，如气体燃料、气化后的液体燃料、气体输送的固体颗粒燃料，包括但不限于天然气、煤焦油、重油、煤粉、石油焦、固体生物质燃料或者可燃固废物，氧化剂可以是纯氧或富氧空气。

该工业炉用燃烧器包括燃烧器本体和喷嘴，燃烧器本体内部设有用于输送燃料的燃料输送通道和用于输送氧化剂的氧化剂输送通道，氧化剂输送通道环绕于燃料输送通道外部。

喷嘴设于燃烧器本体的一端端部，喷嘴远离燃烧器本体的端部表面为射流表面。如图2所示，喷嘴内部设有沿喷嘴中轴线方向贯穿喷嘴的燃料射流通道、第一氧化剂射流通道、第二氧化剂射流通道和第三氧化剂射流通道，燃料射流通道连通于燃料输送通道，第一氧化剂射流通道、第二氧化剂射流通道和第三氧化剂射流通道分别独立连通于氧化剂输送通道。

燃料射流通道中邻近于射流表面的部分在射流表面上的投影为椭圆形状，燃料由燃烧器本体的燃料输送通道进入喷嘴的燃料射流通道，在喷出射流表面后形成的燃料区域呈现宽度大高度小的扁平特点。燃料射流通道的结构为，燃料射流通道包括沿燃料射流方向依次设置的等径部和缩径部，等径部在射流表面上的投影为圆形，缩径部邻近于射流表面设置，缩径部在射流表面上的投影为椭圆形状，缩径部的最小内径沿燃料射流方向逐渐缩小。缩径部内壁在喷嘴径向截面的投影轮廓线与等径部内壁在喷嘴径向截面的投影轮廓线形成第二夹角。第二夹角的角度为8°～40°，更优选的，第二夹角的角度为15°～24°，在本实施例中，第二夹角的角度选定为18°～20°。通过等径部和缩径部的结构设置，燃料在由等径部流入缩径部时，由于通道内径的变化，燃料流速流通面积逐渐缩小，燃料流速逐渐增大，提高燃料射出射流表面后的速度，增加燃料区域的有效长度。

第一氧化剂射流通道在射流表面上的投影位于燃料射流通道在射流表面上的投影上方，第二氧化剂射流通道在射流表面上的投影和第三氧化剂射流通道在射流表面上的投影位于燃料射流通道在射流表面上的投影下方。第二氧化剂射流通道的数量与第三氧化剂射流通道的数量之和大于第一氧化剂射流通道的数量。具体地，第一氧化剂射流通道的数量为三个，第二氧化剂射流通道的数量为两个，第三氧化剂射流通道的数量为三个。一个第一氧化剂射流通道的中轴线位于射流表面的径向轴线上，两个第一氧化剂射流通道对称分布于射流表面的径向轴线两侧。两个第二氧化剂射流通道对称分布于射流表面的径向轴线两侧。一个第三氧化剂射流通道的中轴线位于射流表面的径向轴线上，两个第三氧化剂射流通道对称分布于射流表面的径向轴线两侧，一个第二氧化剂射流通道位于相邻的两个第三氧化剂射流通道之间，且该第二氧化剂射流通道与相邻的一个第三氧化剂射流通道的中心距等于该第二氧化剂射流通道与相邻的另一个第三氧化剂射流通道的中心距。并且，相邻第一氧化剂射流通道之间的中心距大于第二氧化剂射流通道与相邻第三氧化剂射流通道之间的中心距。第一氧化剂射流通道、第二氧化剂射流通道和第三氧化剂射流通道在射流表面上的投影呈具有比例的相同形状，形状为圆形，当然，在另外的实施例中，第一氧化剂射流通道、第二氧化剂射流通道和第三氧化剂射流通道在射流表面上的投影也可以呈椭圆形或多边形。

第三氧化剂射流通道的内径分别大于第一氧化剂射流通道的内径和第二氧化剂射流通道的内径，第一氧化剂射流通道的内径与燃料射流通道的最小内径之比为1：6～10，第二氧化剂射流通道的内径与燃料射流通道的最小内径之比为1：8～12，第三氧化剂射流通道的内径与燃料射流通道的最小内径之比为1：2～5。在本实施例中，第一氧化剂射流通道的内径与燃料射流通道的最小内径之比具体为1：6，第二氧化剂射流通道的内径与燃料射流通道的最小内径之比具体为1：8，第三氧化剂射流通道的内径与燃料射流通道的最小内径之比具体为1：2。燃料射流通道的最小内径具体是指，参考燃料射流通道在射流表面上的椭圆形投影，椭圆形的最小直径即为燃料射流通道的最小内径。

第三氧化剂射流通道邻近于射流表面的一部分相对于燃料射流通道倾斜设置，其倾斜方向的延长线与沿着燃料射流方向的喷嘴中轴线形成第一夹角，第一夹角为锐角，由于图2展示空间受限，因此将与沿着燃料射流方向的喷嘴中轴线所平行的直线以及所述倾斜方向的延长线形成的夹角表示第一夹角。具体地，第一夹角的角度为3°～12°，更优选的，第一夹角的角度为5°～8°。在本实施例中，第一夹角的角度选定为5°。

当然，在另外的实施例中，也可以是第三氧化剂射流通道的延伸方向平行于喷嘴中轴线，而第二氧化剂射流通道邻近于射流表面的一部分相对于燃料射流通道呈第一夹角倾斜设置，或者，也可以是第二氧化剂射流通道呈上述方式倾斜设置，第三氧化剂射流通道也呈上述方式倾斜设置。

相同初始流速的氧化剂由燃烧器本体的氧化剂输送通道进入喷嘴的第一氧化剂射流通道、第二氧化剂射流通道和第三氧化剂射流通道，由于各射流通道的数量设置以及内径设置不同，在射出射流表面后的一部分氧化剂射流处于燃料区域上方，其流通面积小，具有较快的第一流速。另一部分氧化剂射流处于燃料区域下方，该部分氧化剂射流分为两股，第二氧化剂射流通道的流通面积小，具有较快的第二流速，第三氧化剂射流通道的流通面积大，具有较慢的第三流速，两股不同流速的氧化剂射流中的至少一股以倾斜方向从下方汇入燃烧区域，形成对于燃料区域下方的有效撞击，再结合扁平燃料区域和燃料区域上方较快的第一流速的一部分氧化剂射流的作用，形成在炉内不均匀分配的氧化剂射流，各部分氧化剂射流能够更好的渗透入燃料区域的中心部位，保证氧化剂射流和燃料射流的良好混合，导致更高效和更有效的燃料燃烧，并减少可能掉入炉内的不完全燃烧的燃料颗粒。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种工业炉用燃烧器，其特征在于：该工业炉用燃烧器包括燃烧器本体（1）和喷嘴（2），所述燃烧器本体（1）内部设有用于输送燃料的燃料输送通道（101）和用于输送氧化剂的氧化剂输送通道（102），所述氧化剂输送通道（102）环绕于所述燃料输送通道（101）外部，所述喷嘴（2）设于燃烧器本体（1）的一端端部，喷嘴（2）远离燃烧器本体（1）的端部表面为射流表面（201），喷嘴（2）内部设有沿喷嘴（2）中轴线方向贯穿喷嘴（2）的燃料射流通道（202）、第一氧化剂射流通道（203）、第二氧化剂射流通道（204）和第三氧化剂射流通道（205），所述燃料射流通道（202）连通于所述燃料输送通道（101），所述第一氧化剂射流通道（203）、第二氧化剂射流通道（204）和第三氧化剂射流通道（205）分别独立连通于所述氧化剂输送通道（102）；

所述燃料射流通道（202）中至少邻近于射流表面（201）的部分在射流表面（201）上的投影为椭圆形状，所述第一氧化剂射流通道（203）在射流表面（201）上的投影位于燃料射流通道（202）在射流表面（201）上的投影上方，所述第二氧化剂射流通道（204）在射流表面（201）上的投影和所述第三氧化剂射流通道（205）在射流表面（201）上的投影位于燃料射流通道（202）在射流表面（201）上的投影下方；

所述第二氧化剂射流通道（204）的数量与所述第三氧化剂射流通道（205）的数量之和大于所述第一氧化剂射流通道（203）的数量，所述第三氧化剂射流通道（205）的内径分别大于所述第一氧化剂射流通道（203）的内径和所述第二氧化剂射流通道（204）的内径，所述第二氧化剂射流通道（204）和所述第三氧化剂射流通道（205）中的至少之一的至少一部分相对于所述燃料射流通道（202）倾斜设置，其倾斜方向的延长线与沿着燃料射流方向的喷嘴（2）中轴线形成第一夹角（a），所述第一夹角（a）为锐角。

2.根据权利要求1所述的一种工业炉用燃烧器，其特征在于：所述第一夹角（a）的角度为3°~12°。

3.根据权利要求1所述的一种工业炉用燃烧器，其特征在于：所述燃料射流通道（202）包括沿燃料射流方向依次设置的等径部（2021）和缩径部（2022），所述等径部（2021）在射流表面（201）上的投影为圆形，所述缩径部（2022）邻近于射流表面（201）设置，缩径部（2022）在射流表面（201）上的投影为椭圆形状，缩径部（2022）的最小内径沿燃料射流方向逐渐缩小。

4.根据权利要求3所述的一种工业炉用燃烧器，其特征在于：所述缩径部（2022）内壁在喷嘴（2）径向截面的投影轮廓线与等径部（2021）内壁在喷嘴（2）径向截面的投影轮廓线形成第二夹角（b），所述第二夹角（b）的角度为8°~40°。

5.根据权利要求1所述的一种工业炉用燃烧器，其特征在于：所述第一氧化剂射流通道（203）的内径与所述燃料射流通道（202）的最小内径之比为1：6~10，所述第二氧化剂射流通道（204）的内径与所述燃料射流通道（202）的最小内径之比为1：8~12，所述第三氧化剂射流通道（205）的内径与所述燃料射流通道（202）的最小内径之比为1：2~5。

6.根据权利要求1所述的一种工业炉用燃烧器，其特征在于：所述第一氧化剂射流通道（203）的数量至少为三个，至少一个第一氧化剂射流通道（203）的中轴线位于射流表面（201）的径向轴线上，至少两个第一氧化剂射流通道（203）对称分布于射流表面（201）的径向轴线两侧。

7.根据权利要求1所述的一种工业炉用燃烧器，其特征在于：所述第二氧化剂射流通道（204）的数量至少为两个，且其数量小于第一氧化剂射流通道（203）的数量以及第三氧化剂射流通道（205）的数量，至少两个第二氧化剂射流通道（204）对称分布于射流表面（201）的径向轴线两侧。

8.根据权利要求1所述的一种工业炉用燃烧器，其特征在于：所述第三氧化剂射流通道（205）的数量至少为三个，且其数量大于第二氧化剂射流通道（204）的数量，至少一个第三氧化剂射流通道（205）的中轴线位于射流表面（201）的径向轴线上，至少两个第三氧化剂射流通道（205）对称分布于射流表面（201）的径向轴线两侧，至少一个第二氧化剂射流通道（204）位于相邻的两个第三氧化剂射流通道（205）之间，且该第二氧化剂射流通道（204）与相邻的一个第三氧化剂射流通道（205）的中心距等于该第二氧化剂射流通道（204）与相邻的另一个第三氧化剂射流通道（205）的中心距。

9.根据权利要求1所述的一种工业炉用燃烧器，其特征在于：相邻所述第一氧化剂射流通道（203）之间的中心距大于所述第二氧化剂射流通道（204）与相邻第三氧化剂射流通道（205）之间的中心距。

10.根据权利要求1所述的一种工业炉用燃烧器，其特征在于：所述第一氧化剂射流通道（203）、所述第二氧化剂射流通道（204）和所述第三氧化剂射流通道（205）在射流表面（201）上的投影呈具有比例的相同形状，所述形状为圆形、椭圆形和多边形中的一种。