CN220669451U - 竖炉用天然气烧嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种竖炉用天然气烧嘴。包括天然气接口管、一次助燃风接口管、二次助燃风接口管、烧嘴内套、烧嘴中套和烧嘴外套，烧嘴外套与烧嘴中套之间为一次助燃风腔室，烧嘴中套与烧嘴内套之间为天然气腔室，烧嘴内套为二次助燃风腔室，一次助燃风接口管、天然气接口管和二次助燃风接口管分别与一次助燃风腔室、天然气腔室和二次助燃风腔室连通；一次助燃风腔室的前端安装一次助燃风旋流板，二次助燃风腔室的前端安装二次助燃风旋流板组件，二次助燃风腔室内设有火焰检测套管。本实用新型的天然气充分的完全燃烧，有效消除火焰中的局部高温区，有效的降低燃烧产物中氮氧化物排放量；烧嘴火焰流为扁平状，辐射角系数更大，燃烧效率更高。

Description

竖炉用天然气烧嘴

技术领域

本实用新型涉及烧嘴，特别是一种竖炉用天然气烧嘴。

背景技术

目前，用于球团竖炉燃烧室或者烘干热风炉大多采用旋涡环缝烧嘴（均为低热值煤气），旋涡环缝烧嘴在燃烧室内燃烧以加热焙烧球团或烘干球团混合料。球团厂大多使用低热值煤气很作为燃气，改用天然气后，烧嘴也是采用类似旋涡环缝烧嘴空气包裹燃气的套管式结构，容易造成天然气和助燃风比例失调，会导致燃烧不充分，温度不均匀，燃烧产生的气体成分超标等问题。

在烧嘴熄火时二次点火需要拆除燃烧室人孔部分的耐材砌筑，人工用长杆（一头绑有易燃物上淋柴油或煤油等易燃液体）伸入到烧嘴附近，在开启烧嘴上的助燃风和燃气阀门，这种点火方式容易在人孔附近发生煤气泄漏，产生易燃易爆区域，而且点火完毕后需要工人把人孔部分拆除砌筑部分重新砌筑；再有烧嘴的火焰需要人工通过烧嘴上的观察孔进行观察来判断燃烧是否充分。燃烧室附近温度高，烧嘴、燃烧室和阀门均采用法兰联接，易发生煤气泄漏。这种二次点火和监测烧嘴火焰的方式增加的工人的操作难度和危险。

竖炉燃烧室采用环缝烧嘴不仅影响竖炉球团矿的生产效率，降低燃烧室局部耐材寿命，还会产生大量的氮氧化物对环境造成污染和安全隐患，进一步增大了环保成本。

申请号 201210229300.8的中国发明申请公开了一种燃气烧嘴所，该申请的燃气管接口通过外燃气管与具有第一燃气进口的燃气接头固定连接，所述外燃气管穿入烧嘴壳体内延伸至所述出气端，且与烧嘴壳体之间构成连通所述空气进口的第一通道；所述外燃气管中同心安置具有燃气进口端和燃气出口端的内燃气管，所述外燃气管与内燃气管之间构成第二通道，所述燃气进口端与伸出所述燃气接头的第二燃气进口连通；外燃气管的出气端装有渐扩的预混缩管。该申请只能用于两种煤气的混合燃烧，采用天然气作为气源时，燃烧效果差。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述技术问题，从而提供一种竖炉用天然气烧嘴，天然气燃烧完全，燃烧效率高。

本实用新型解决其技术问题，采用的技术方案是：

一种竖炉用天然气烧嘴，包括天然气接口管、一次助燃风接口管、二次助燃风接口管、由内至外依次套设的烧嘴内套、烧嘴中套和烧嘴外套，所述烧嘴外套与烧嘴中套之间为一次助燃风腔室，所述烧嘴中套与烧嘴内套之间为天然气腔室，所述烧嘴内套为二次助燃风腔室，所述一次助燃风接口管、天然气接口管和二次助燃风接口管分别与一次助燃风腔室、天然气腔室和二次助燃风腔室连通；所述一次助燃风腔室的前端安装一次助燃风旋流板，所述二次助燃风腔室的前端安装二次助燃风旋流板组件，所述二次助燃风腔室内设有火焰检测套管。

采用上述技术方案的本实用新型与现有技术相比，有益效果是：

1、天然气充分的完全燃烧，有效消除火焰中的局部高温区，有效的降低燃烧产物中氮氧化物的排放量；

2、烧嘴火焰流为扁平状，辐射角系数更大，燃烧效率更高；

3、采用独立的一次助燃风和二次助燃风，便于调节风量，天然气与助燃风混合完全充分。

进一步的，本实用新型的优化方案是：

所述烧嘴内套、烧嘴中套和烧嘴外套的后端口均设有密封板，烧嘴中套的后端延伸出烧嘴内套和烧嘴外套，烧嘴内套和烧嘴中套的前端口之间设有天然气分散板，天然气分散板密布分散孔。

所述烧嘴外套的前端为圆锥形，烧嘴中套的前端设有缩口结构，一次助燃风旋流板分别与烧嘴外套的内锥面和烧嘴中套的缩口结构固接。

所述一次助燃风旋流板为波浪形，包扩对称布设的凸部和凹部，一次助燃风旋流板的纵向中心线与烧嘴中套的轴线之间的夹角为50-54度。

所述二次助燃风旋流板组件包括二次助燃风旋流板和旋流环，二次助燃风旋流板固接于旋流环的外环面，烧嘴内套设有用于定位旋流环的限位板。

所述二次助燃风旋流板的结构与一次助燃风旋流板的结构相同，二次助燃风旋流板的纵向中心线与烧嘴内套的轴线之间的夹角为36-44度。

所述火焰检测套管贯穿烧嘴内套和烧嘴中套且与烧嘴内套同轴，火焰检测套管的前端置于支撑环内，支撑环置于二次助燃风旋流板组件的旋流环内，支撑环与旋流环之间设有支撑板。

还包括自动点装置，自动点火装置包括点火内杆、点火外杆、点火器和点火变压器，点火内杆和点火外杆均为中空结构，点火内杆外套设点火外杆，点火外杆纵向贯穿烧嘴中套和烧嘴内套，点火外杆偏心设置，点火内杆和点火外杆之间为点火天然气腔室，点火外杆的前端口安装天然气分散环且贯穿二次助燃风旋流板，点火外杆的后端与点火天然气管连通，点火内杆的前端安装点火器且贯穿天然气分散环，点火器通过点火器电源线与点火变压器电连接。

所述一次助燃风接口管和二次助燃风接口管均径向布设且呈90度，天然气接口管与烧嘴外套外侧的烧嘴中套径向连通。

所述烧嘴外套的前端安装烧嘴安装法兰。

附图说明

图1为本实用新型实施例的东南轴测图；

图2为本实用新型实施例的西南轴测图；

图3为本实用新型实施例的轴测剖视图；

图4为本实用新型实施例的纵向剖视图；

图5为一次助燃风旋流板的立体图；

图6为一次助燃风旋流板的角度示意图；

图7为二次助燃风旋流板组件的立体图；

图8为二次助燃风旋流板的角度示意图；

图9为自动点火装置的立体图；

图10为自动点火装置的纵向剖视图。

图中：烧嘴安装法兰1；一次助燃风旋流板2；天然气分散板3；二次助燃风旋流板组件4；二次助燃风旋流板4-1；旋流环4-2；烧嘴外套5；烧嘴内套6；二次助燃风接口管7；烧嘴中套8；天然气接口管9；点火器10；限位板11；一次助燃风接口管12；密封板13；点火天然气快速接口14；点火器电源线15；火焰检测孔16；手动球阀17；点火器法兰连接板18；自动点火装置19；点火内杆19-1；点火外杆19-2；火焰检测套管20；支撑环20-1；支撑板20-2；一次助燃风腔室21；天然气腔室22；二次助燃风腔室23。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步详述本实用新型。

参见图1-图4，本实施例是一种竖炉用天然气烧嘴，主要由一次助燃风旋流板2、二次助燃风旋流板组件4、烧嘴外套5、烧嘴内套6和烧嘴中套8构成。烧嘴内套6、烧嘴中套8和烧嘴外套5由内至外依次套设且同轴，烧嘴内套6、烧嘴中套8和烧嘴外套5的前端均敞口且后端均安装密封板13，烧嘴中套8的后端延伸出烧嘴内套6和烧嘴外套5。烧嘴中套8的前端设有缩口结构，烧嘴外套5的前端为圆锥形。烧嘴外套8的前端安装烧嘴安装法兰1，烧嘴安装法兰1与竖炉连接。

烧嘴外套5与烧嘴中套8之间的环形间隙为一次助燃风腔室21，烧嘴中套8与烧嘴内套6之间的环形间隙为天然气腔室22，烧嘴内套6为二次助燃风腔室23。一次助燃风接口管12与烧嘴外套5径向焊接，一次助燃风接口管12与一次助燃风腔室21连通，天然气接口管9与烧嘴中套8径向焊接，天然气接口管9与天然气腔室22连通，天然气接口管9位于烧嘴外套5的外侧。二次助燃风接口管7径向贯穿烧嘴外套5和烧嘴中套8后与烧嘴内套6焊接，二次助燃风接口管7与二次助燃风腔室23连通。一次助燃风接口管12和二次助燃风接口管7均径向布设且呈90度。

一次助燃风腔室21的前端安装多片一次助燃风旋流板2（图5、图6所示），一次助燃风旋流板2为波浪形，由对称布设的凸部和凹部构成，凸部的切点与凹部的切点之间的长度为一次助燃风旋流板2全长的二分之一至三分之二，凸部和凹部的弦高范围为0-1毫米。一次助燃风旋流板2倾斜布设，一次助燃风旋流板2的纵向中心线线与烧嘴中套8的轴线之间的夹角为50-54度，优选52度，一次助燃风旋流板12分别与烧嘴外套5的内锥面和烧嘴中套8的缩口结构焊接。

二次助燃风腔室23的前端安装二次助燃风旋流板组件4（图7、图8所示），二次助燃风旋流板组件4位于烧嘴内套6的前端口内，二次助燃风旋流板组件4主要由二次助燃风旋流板4-1和旋流环4-2，多片二次助燃风旋流板4-1焊接于旋流环4-2的外环面，烧嘴内套6的前端面安装限位板11，限位板11用于定位旋流环4-2的定位。二次助燃风旋流板4-1的结构与一次助燃风旋流板2的结构相同，二次助燃风旋流板4-1倾斜布设，每片二次助燃风旋流板4-1的纵向中心线与烧嘴内套6的轴线之间的夹角为36-44度，优选40度。烧嘴中套8和烧嘴内套6的前端口之间设有天然气分散板3，天然气分散板3密布分散孔。一次助燃风、二次助燃风和天然气管道上均设有流量计、电动调节阀和手动阀组。

一次助燃风旋流板2和二次助燃风旋流板4-1采用大角度旋流板，大角度旋流板能够有效降低助燃风能耗，烧嘴更难熄火。烧嘴中心区域二次助燃风采用旋流板，气流切向速度变化较大，燃烧效率提高，压力损失逐渐降低。烧嘴外圈为一次助燃风，中心为二次助燃风，天然气在一次助燃风和二次助燃风中间，在燃烧室内助燃风和天然气混合效果好，燃烧室内高温区域减少，燃烧室整体燃烧效率提高40%以上，并且有效的降低NOX的产生。

烧嘴设有自动点火装置19（图9、图10所示），自动点火装置19主要由点火内杆19-1、点火外杆19-2、点火器10和点火变压器构成，点火内杆19-1和点火外杆19-2均为中空结构，点火内杆19-1外套设点火外杆19-2，点火内杆19-1的后端延伸出点火外杆19-2，点火外杆19-2的后端与点火内杆19-1密封连接，点火内杆19-1和点火外杆19-2之间的环形间隙为点火天然气腔室。点火外杆19-2纵向贯穿烧嘴中套8和烧嘴内套6，点火外杆19-2偏心设置，点火外杆19-2的前端安装天然气分散环，天然气分散环密布分散孔，点火外杆19-2贯穿二次助燃风旋流板4-1。点火外杆19-2的后端与点火天然气管焊接，点火天然气管与点火天然气腔室连通，点火天然气管的外端安装点火天然气快速接口14。点火外杆19-2通过点火器法兰连接板18与烧嘴中套8的密封板13连接。

点火内杆19-1的前端安装点火器10，点火器10为电子点火器，其为市售成品，点火器10安装在点火内杆19-2的前端且贯穿天然气分散环，点火器10通过点火器电源线15与点火变压器电连接。点火器10设有两个电极，利用电感放电在其前端产生电弧火球，点燃天然气。自动点火装置19还可采用点火杆和点火变压器，点火杆对烧嘴壁通过高压放电产生电弧，点燃天然气，电压控制在6000-8000V，点火杆与烧嘴壁间隙3-5mm。

自动点火装置19上设独立的燃气管道（可采用天然气、液化气等易燃气体），专门用于点火，不做主烧嘴燃烧用。自动点火的气流必须是燃气和空气的预混气流，点火处气流速度不能太快，否则会将电弧吹灭，燃气和空气配比合适，点火处燃气浓度要高，为了保证点火处气流速度不能太快，烧嘴设置稳焰孔板，点火杆放电部位应位于稳焰孔板前回流区或在烧嘴砖内的回流区。

火焰检套测管20贯穿烧嘴内套6和烧嘴中套8且与烧嘴内套6同轴，火焰检套测管20的前端置于支撑环20-1内，支撑环20-1置于二次助燃风旋流板组件4的旋流环4-2内，支撑环20-1与旋流环4-2之间设有径向的支撑板20-2。

火焰检测套管20的前端安装火焰监测传感器，火焰监测传感器只对产生的紫外线敏感，对灯光和炉膛高温辐射无反应，抗干扰性强。火焰监测器、燃烧室压力、燃烧室温度以及天然气调节阀连锁，保证烧嘴熄火时或出现其他故障时，燃烧室内不会发生爆炸。烧嘴中套8外侧的火焰检套测管20安装手动球阀17，火焰检套测管20的后端为火焰检测孔16，火焰检测孔16可安装视镜，便于观测。

当火焰监测传感器检测到主烧嘴故障灭火时，烧嘴自动点火，不在需要人员介入，烧嘴的可靠性是保证主烧嘴实现正常，安全燃烧的前提条件。自动点火装置19为可拆卸式，定期检查烧嘴是否有侵蚀，点火电极是否放电等。

本实施例的使用过程是：首先将烧嘴安装法兰1安装在竖炉燃烧室外壳上，一次助燃风接口管12和二次助燃风接口管7分别通过法兰与助燃风供风管道相连，其次天然气接口管9通过法兰与厂区天然气管道相连，一次助燃风、二次助燃风和天然气管道上均设有流量计、电动调节阀和手动阀组。根据烧嘴的燃烧温度可以有效快捷简单的调节一次、二次助燃风风量和天然气量，也可以根据工艺设定自动调节各部分风量和天然气量，实现自动监测火焰自动调整风量和天然气量。

烧嘴安装在炉体燃烧室炉壳上后，通过燃烧计算出所需天然气和助燃风的流量，通过调节一次助燃风和二次助燃风管道上的电动调节阀进而调节一次助燃空气和二次助燃空气的比例。天然气由天然气接口管9进入烧嘴，通过天然气分散板3的分散孔喷入竖炉燃烧室内，助燃空气通过一次助燃风接口管12和二次助燃风接口管7进入烧嘴，一次助燃风通过一次助燃风旋流板2旋转作用后，以旋转流的形式和燃气喷管的喷口喷出的天然气一起喷入燃烧室内燃烧。一部分天然气和一次助燃空气在竖炉燃烧室内发生不完全燃烧，二次助燃空气通过二次助燃风旋流板4-1的旋转作用后，这部分助燃空气与不完全燃烧产物再次混合，并在燃烧室内完成整个燃烧过程。

以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种竖炉用天然气烧嘴，包括天然气接口管、一次助燃风接口管、二次助燃风接口管、由内至外依次套设的烧嘴内套、烧嘴中套和烧嘴外套，其特征在于：

所述烧嘴外套与烧嘴中套之间为一次助燃风腔室，所述烧嘴中套与烧嘴内套之间为天然气腔室，所述烧嘴内套为二次助燃风腔室，所述一次助燃风接口管、天然气接口管和二次助燃风接口管分别与一次助燃风腔室、天然气腔室和二次助燃风腔室连通；

所述一次助燃风腔室的前端安装一次助燃风旋流板，所述二次助燃风腔室的前端安装二次助燃风旋流板组件，所述二次助燃风腔室内设有火焰检测套管。

2.根据权利要求1所述的竖炉用天然气烧嘴，其特征在于：所述烧嘴内套、烧嘴中套和烧嘴外套的后端口均设有密封板，烧嘴中套的后端延伸出烧嘴内套和烧嘴外套，烧嘴内套和烧嘴中套的前端口之间设有天然气分散板，天然气分散板密布分散孔。

3.根据权利要求1所述的竖炉用天然气烧嘴，其特征在于：所述烧嘴外套的前端为圆锥形，烧嘴中套的前端设有缩口结构，一次助燃风旋流板分别与烧嘴外套的内锥面和烧嘴中套的缩口结构固接。

4.根据权利要求1所述的竖炉用天然气烧嘴，其特征在于：所述一次助燃风旋流板为波浪形，包括对称布设的凸部和凹部，一次助燃风旋流板的纵向中心线与烧嘴中套的轴线之间的夹角为50-54度。

5.根据权利要求1所述的竖炉用天然气烧嘴，其特征在于：所述二次助燃风旋流板组件包括二次助燃风旋流板和旋流环，二次助燃风旋流板固接于旋流环的外环面，烧嘴内套设有用于定位旋流环的限位板。

6.根据权利要求5所述的竖炉用天然气烧嘴，其特征在于：所述二次助燃风旋流板的结构与一次助燃风旋流板的结构相同，二次助燃风旋流板的纵向中心线与烧嘴内套的轴线之间的夹角为36-44度。

7.根据权利要求1所述的竖炉用天然气烧嘴，其特征在于：所述火焰检测套管贯穿烧嘴内套和烧嘴中套且与烧嘴内套同轴，火焰检测套管的前端置于支撑环内，支撑环置于二次助燃风旋流板组件的旋流环内，支撑环与旋流环之间设有支撑板。

8.根据权利要求1所述的竖炉用天然气烧嘴，其特征在于：还包括自动点装置，自动点火装置包括点火内杆、点火外杆、点火器和点火变压器，点火内杆和点火外杆均为中空结构，点火内杆外套设点火外杆，点火外杆纵向贯穿烧嘴中套和烧嘴内套，点火外杆偏心设置，点火内杆和点火外杆之间为点火天然气腔室，点火外杆的前端口安装天然气分散环且贯穿二次助燃风旋流板，点火外杆的后端与点火天然气管连通，点火内杆的前端安装点火器且贯穿天然气分散环，点火器通过点火器电源线与点火变压器电连接。

9.根据权利要求1所述的竖炉用天然气烧嘴，其特征在于：所述一次助燃风接口管和二次助燃风接口管均径向布设且呈90度，天然气接口管与烧嘴外套外侧的烧嘴中套径向连通。

10.根据权利要求1所述的竖炉用天然气烧嘴，其特征在于：所述烧嘴外套的前端安装烧嘴安装法兰。