CN2438931Y - 工业加热炉强化燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种工业加热炉强化燃烧器,其燃烧室为圆筒形,顶部具有圆形收口状的烟焰出口,筒侧壁上开有二次风孔。安装在燃烧室下部的燃料气喷枪具有同心圆状圆柱外壳体和内壳体,并装有可调式燃料气喷头。安装在燃料气喷枪内的燃料油喷枪也具有同心设置的管状圆柱外壳体和内壳体,并形成二次雾化蒸汽室,装有二次雾化蒸汽喷头。本实用新型可通过燃料的充分燃烧,形成良好的热力循环流场,实现强化传热,从而提高加热炉的热强度和热效率。

Description

工业加热炉强化燃烧器

本实用新型属于工业加热炉，具体涉及一种新型强化燃烧器，此新型强化燃烧器包括：新型燃烧室、新型燃料气喷枪及新型燃料油喷枪。

工业加热炉在工业中应用极为广泛，如：工业炉、热媒炉、锅炉、各种炉窑等等。对于工业加热炉当前还不能用简单的措施来大幅度提高其热负荷和热效率。当前工业加热炉所用的现有的强化燃烧器或称为高效燃烧器的组装图如图1所示。

现有的强化燃烧器的燃烧室为如图1所示的敞口形，燃烧室空间不大，虽然能使燃烧加强一些，节省些燃料，但不能提高其热负荷和热效率。

现有的燃料气喷枪由图2所示的圆形钢管41组成，一端为燃料气入口40，圆形钢管41的另一端封死，在顶部按圆周方向等距离设置燃料气喷孔。由于结构简单和空气混合不好，一般燃烧器在燃料油喷枪的周围设置多个燃料气喷枪。

现有的燃料油喷枪包括图3所示的燃料油入口42、雾化蒸汽入口43、雾化蒸汽喷嘴44、管状圆柱壳体45、燃料油喷孔50。雾化蒸汽喷嘴44由燃料油入口42的一端插入管状圆柱壳体45，与管状圆柱壳体45同轴，管状圆柱壳体45沿着雾化蒸汽喷嘴44的喷射方向可分为混合室46、收缩段47、喉口段48、扩散段49。由于上述结构，燃料油的雾化达不到理想程度，在空间不大的燃烧室内不可能达到完全燃烧，形成不了高温高速烟焰流，燃烧过程只能在炉膛内完成。所以只能强化燃烧，不能强化传热。

随着我国工业的不断发展，生产能力的不断扩大，技术水平的不断提高，工业加热炉需要不断的新建，很多老的加热炉需要更新或者进行技术改造。新建加热炉投资非常大，现有的加热炉扩大能力或提高热效率非常困难，往往需要增加一台加热炉才能提高热负荷，但是受到场地和空间的限制而往往无法增加，即使勉强增加一台加热炉将会带来很多的弊病，如：流量控制不稳定、操作不方便、检修不方便、散热损失加大、操作费用增加等等。

本实用新型的目的在于：提供一种工业加热炉强化燃烧器，使之能使燃料完全燃烧，形成良好的热力循环流场，实现强化传热，从而提高加热强度和热效率。

实现本实用新型目的的技术方案如下：

在一种工业加热炉强化燃烧器中，包括燃烧器、燃料气喷枪及燃料油喷枪，燃料气喷枪和燃料油喷枪均置于燃烧室的底部。

所述的燃烧室为圆筒形，在燃烧室的顶部具有圆形收口状的烟焰出口，圆筒形燃烧室的筒壁由圆筒形耐火砖构成，保温材料固定在圆筒形燃烧器外筒的内壁，在耐火砖与保温材料之间形成环形的二次风室，并且在圆筒形耐火砖上开有二次风孔。

所述的燃料气喷枪包括管状圆柱外壳体、管状圆柱内壳体、高压燃料气或低压燃料气进口、低压燃料气引射蒸汽进口及可调式燃料气喷头，该可调式燃料气喷头由漏斗形内套及可调式齿形外套组成；在管状圆柱外壳体顶端用螺纹与可调式齿形外套相连接，管状圆柱内壳体与漏斗形内套相连接，管状圆柱外壳体与管状圆柱内壳体呈同心圆设置，可调式齿形外套与漏斗形内套组成若干小喷孔，喷孔与燃料气喷枪轴线的夹角α≤90°。

所述的燃料油喷枪安装在所述的燃料气喷枪的管状圆柱内壳体的中心并呈同心圆设置；所述的燃料油喷枪包括管状圆柱外壳体、管状圆柱内壳体、燃料油入口、燃料油雾化蒸汽入口、一次雾化蒸汽喷嘴、二次雾化蒸汽喷孔及二次雾化蒸汽汽室；燃料油入口设置在管状圆柱外壳体上，燃料油雾化蒸汽入口设置在管状圆柱体外壳靠近燃料油入口的一端，一次雾化蒸汽喷嘴设置在管状圆柱内壳体靠近燃料油通道口的一端；管状圆柱外壳体与管状圆柱内壳体同轴安置，并在内外壳体中间形成二次雾化蒸汽汽室，燃料油喷头安装在管状圆柱外壳体的另一端，并与管状圆柱外壳体同轴；燃料油喷头呈圆锥体状，在燃料油喷头顶部按圆周方向等距离分布燃料油喷孔；在管状圆柱内壳体的一端圆周上等距离分布有二次雾化蒸汽喷孔，与管状圆柱内壳体的夹角β₃≤90°。该燃料油喷枪中的管状圆柱体内壳沿着一次雾化蒸汽喷嘴的喷射方向分为混合室、收缩段、喉口段和扩散段。

由于采用上述技术方案，使空气由空气入口进入，一路为一次空气，一次空气经过火盆砖进入燃烧室，另一路为二次空气，二次空气经过燃烧器筒体与耐火砖形成的二次风室，再经过耐火砖各个方向上的二次风孔喷入燃烧室，与达到了理想雾化程度的燃料油和高压燃料气或低压燃料气充分混合，使得燃料油能够迅速的燃烧，并且基本达到了完全燃烧，燃烧后的高温烟焰经过燃烧室顶部的收口状烟焰出口加速后，使高温烟焰高速喷入加热炉炉膛，形成了良好的热力循环流场，达到了强化传热的目的。

本实用新型的燃料气喷枪的结构可使高压燃料气或低压燃料气及低压燃料气引射蒸汽，分别由高压燃料气或低压燃料气进口及低压燃料气引射蒸汽进口进入管状圆柱外壳体与管状圆柱内壳体组成的环形腔体，高压燃料气或低压燃料气和引射蒸汽通过可调式燃料气喷头喷入燃烧室。

本实用新型燃烧器的燃料油喷枪的结构可使燃料油由燃料油入口进入管状圆柱内壳体的混合室；雾化蒸汽由雾化蒸汽进口进入管状圆柱外壳体与管状圆柱内壳体组成的腔体，一路经过一次雾化蒸汽喷嘴喷入管状圆柱内壳体的混合室，与进入混合室的燃料油混合达到初步雾化后，通过环状圆柱内壳体的收缩段、喉口段、扩散段，使燃料油充分雾化；雾化蒸汽的另一路经过环形管壳体进入二次雾化蒸汽喷孔，通过二次雾化蒸汽喷孔喷入管状圆柱内壳体的扩散段出口，与达到收缩段出口的燃料油和二次雾化蒸汽混合，使燃料油再进一步的雾化，最后再通过燃料油喷头进行雾化，这样经过多次雾化的燃料油达到了理想的雾化程度，然后喷入燃烧室与空气混合迅速的燃烧形成高温烟焰。

本实用新型强化燃烧器的燃料气喷枪的喷头包括可调式齿形外套及漏斗形内套，可调式齿形外套与漏斗形内套组成许多小喷孔，且喷孔与燃料气喷枪轴线的夹角为α,α≤90°，使燃料气与空气能够充分的混合，并且可调式齿形外套与燃料气喷枪外管用螺纹连接，旋转可调式齿形外套可调节燃料气喷枪的喷孔大小，使得燃料气流量可调。

总之，由于采用如上技术方案，使本实用新型与现有技术相比具有如下积极效果：

1．大幅度地提高加热炉热负荷15-50％。

①．实现了强化传热最大限度的提高炉管低热强度区域的热强度，大幅度地提高加热炉热负荷。

②．能降低炉管高热强度区域的热强度，炉管各个部位热强度及管壁温度非常均匀，故列管式油品加热炉炉膛温度可由≤800℃提高到≤840℃操作，进一步大幅度地提高加热炉的热负荷。

③．新设计加热炉可节约基建投资30％左右。

2．大幅度地提高加热炉热效率2-5％

由于强化了辐射室的传热，故在相同的热负荷下，炉膛温度下降100℃以上，可大幅度地提高加热炉的热效率。

3．节能

①．燃油喷枪采用特殊雾化结构，燃料油压力≤0.5MPa。

②．雾化蒸汽用量可降低30-50％。

4．环保

噪音＜80分贝。

5．燃油喷枪采用多次雾化结构，可以使用高粘度重油。

6．可以单烧燃料油或燃料气或油气混烧。而且高、低压燃料气喷枪燃烧状况可进行调节，可使燃烧状况达到最佳。

7．火焰收敛、刚劲有力。

8．如果对原有加热炉进行改造，必须根据不同加热炉各自的特点设计新型强化燃烧器，才能使新型强化燃烧器达到上述指标。由于一炉一个设计还带来了另一个优点，既对原加热炉不做改动，拆下原有的燃烧器安装新型强化燃烧器即可，个别情况只对原燃烧器风道接口做很小的调整。

下面结合附图和实施例对实用新型进一步说明：

图1是现有的燃烧器组装结构剖视图

图2是现有的燃烧器中的燃料气喷枪结构剖视图

图3是现有的燃烧器中的燃料油喷枪结构剖视图

图4是本实用新型强化燃烧器组装结构剖视图

图5是本实用新型强化燃烧器中的燃料气喷枪结构剖视图

图6是本实用新型强化燃烧器中的燃料油喷枪结构剖视图

图中，1．点火孔 2．长明灯     3．燃料油喷枪  4．燃料气喷枪

      5．看火孔 6．火盆砖     7．风道        8．二次风室

      9．燃烧室 10．烟焰出口  11．耐火砖     12．二次风孔

      13．保温材料            14．燃烧室外筒

      15、29．管状圆柱外壳体  16、30．管状圆柱内壳体

17．漏斗形外套  18．可调式齿形外套

19．高压燃料气或低压燃料气进口  20．汽室隔板

21．固定环  22．燃料油喷枪调节螺母  23．封环

24．低压燃料气引射蒸汽进口  25．低压燃料气引射蒸汽喷嘴

26．燃料油入口  27．一次雾化蒸汽喷嘴  28．雾化蒸汽入口

31．燃料油喷头  32、50．燃料油喷孔

33．二次雾化蒸汽喷孔  34．二次雾化蒸汽汽室

35、49．扩散段  36、48．喉口段  37、47．收缩段

38、46．混合室  39．燃料油通道  40．燃料气入口

41．圆形钢管    42．燃料油入    43．雾化蒸汽入口

44．雾化蒸汽喷嘴 45．管状圆柱壳体

图4所示为本实用新型强化燃烧器的一个实施例，在该强化燃烧器中，燃料油喷枪3、燃料气喷枪4由燃烧器的底部中心插入与燃烧器同轴，在燃烧器的下部相应的位置上安装点火孔1、长明灯2、看火孔5、风道7，由火盆砖6及耐火砖11围成圆筒形的燃烧室9、圆形收口状的烟焰出10，二次风孔12布置在圆筒形的耐火砖11相应的高度上，并在耐火砖11圆周方向等距离分布，保温材料13固定在圆筒形的燃烧器外筒14的内壁，耐火砖11与保温材料13呈同心圆状布置，并形成环形的二次风室8。

燃料油由燃料油喷枪3喷入燃烧室9，高压燃料气或低压燃料气由燃料气喷枪4喷入燃烧室9，空气由风道7进入燃烧器后分成两路，一路经由火盆砖6进入燃烧室9，另一路为二次风经过二次风室8、二次风孔12进入燃烧室9，进入燃烧室9的燃料油、高压燃料气或低压燃料气、空气，在燃烧室9内充分混合，基本达到了完全燃烧，燃烧生成的高温烟焰经过烟焰出口10，加速后高速喷入加热炉炉膛，在炉膛内形成了良好的热力循环流场，达到了强化传热的目的。

在图5所示的本实用新型的燃料气喷枪中，在管状圆柱外壳体15相应位置设有高压燃料气或低压燃料气进口19和低压燃料气引射蒸汽进口24，在管状圆柱外壳体15顶端用螺纹与可调式齿形外套18相连接，管状圆柱内壳体16顶端与漏斗形内套17相连接，管状圆柱外壳体15与管状圆柱内壳体16呈同心圆状，靠进低压燃料气引射蒸汽喷嘴25的端口设有封环23，把管状圆柱外壳体15与管状圆柱内壳体16所形成的环形空间封死与外界隔绝，在封环23的外端设有燃料油喷枪调节螺母22和固定环21，在封环23的里侧还设有环形的汽室隔板20，汽室隔板20设置在高压燃料气或低压燃料气进口19与低压燃料气引射蒸汽进口24之间，在汽室隔板20圆周方向等距离设置低压燃料气引射蒸汽喷嘴25。可调式齿形外套18与漏斗形内套17组成可调式燃料气喷头。燃料气喷头的喷孔与燃气喷枪轴线夹角为α≤90°。

燃料气为高压燃料气时可直接由高压燃料气或低压燃料气进口19进入，经过管状圆柱外壳体15与管状圆柱内壳体16所形成的环形空间，再通过由可调式齿形外套18与漏斗形内套17组成的可调式燃料气喷头喷出进入燃烧室内燃烧；燃料气为低压燃料气时，需要用低压燃料气引射蒸汽引射，方能由高压燃料气或低压燃料气进口19进入到由管状圆柱外壳体15与管状圆柱内壳体16所形成的环形空间，低压燃料气引射蒸汽由低压燃料气引射蒸汽进口24进入，经过低压燃料气引射蒸汽喷嘴25喷入由管状圆柱外壳体15与管状圆柱内壳体16所形成的环形空间，再通过由可调式齿形外套18与漏斗形内套17组成的可调式燃料气喷头喷出进入燃烧室内燃烧。

在图6所示的本实用新型中的燃料油喷枪中，燃料油入口26设置在管状圆柱外壳体29的适当位置，雾化蒸汽入口28设置在管状圆柱外壳体29靠近燃料油入口26的一端，并与管状圆柱外壳体29同轴。在管状圆柱外壳体29的另一端设置燃料油喷头31，也与管状圆柱外壳体29同轴，在燃料油喷头31顶部按圆周方向等距离分布燃料油喷孔32。燃料油通道口39设置在管状圆柱内壳体30适当的位置上，与燃料油入口26相接，雾化蒸汽喷嘴27设置在管状圆柱内壳体30靠近燃料油通道口39一端，并且与管状圆柱内壳体30同轴。在管状圆柱内壳体30的另一端的圆周上等距离布置二次雾化蒸汽喷孔33，它与管状圆柱内壳体30轴线夹角为β₃≤90°。管状圆柱外壳体29与管状圆柱内壳体30同轴布置，并形成二次雾化蒸汽汽室34，管状圆柱内壳体30沿着雾化蒸汽喷嘴27的喷射方向可分为混合室38、收缩段37、喉口段36和扩散段35，收缩段37的收缩角为β₁≤45°，扩散段35的扩散角β₂≤30°。

燃料油喷枪安装在图5所示的燃料气喷枪的管状圆柱内壳体16的中心呈同心圆状，用燃料油喷枪的调节螺母22调节燃料油喷枪进入管状圆柱内壳体16的长度，最后用燃料油喷枪的固定环21固定燃料油喷枪。

燃料油由燃料油入口26进入，经过燃料油通道孔29进入混合室38。雾化蒸汽由雾化蒸汽入口28进入后分成两路，一路经过雾化蒸汽喷嘴27喷入混合室38与燃料油混合，使燃料油得到了初步雾化，然后经过收缩段37、喉口段36和扩散段35，到达扩散段35的出口处，使燃料油得到了充分的雾化。另一路雾化蒸汽经过二次雾化蒸汽汽室34及二次雾化蒸汽喷孔33喷入扩散段35的出口，与得到了充分雾化的燃料油再次混合，使燃料油进一步的被雾化，最后再通过燃料油喷头进行雾化，这样经过多次雾化的燃料油达到了理想的雾化程度，然后喷入燃烧室与空气混合迅速燃烧形成高温烟焰。

Claims (2)

1、一种工业加热炉强化燃烧器，包括燃烧器、燃料气喷枪及燃料油喷枪，燃料气喷枪和燃料油喷枪均置于燃烧室的底部，其特征在于：

所述的燃烧室(9)为圆筒形，在燃烧室(9)的顶部具有圆形收口状的烟焰出口(10)，圆筒形燃烧室(9)的筒壁由圆筒形耐火砖(11)构成，保温材料(13)固定在圆筒形燃烧器外筒(14)的内壁，在耐火砖(11)与保温材料(13)之间形成环形的二次风室(8)，并且在圆筒形耐火砖(11)上开有二次风孔(12)；

所述的燃料气喷枪包括管状圆柱外壳体(15)、管状圆柱内壳体(16)、高压燃料气或低压燃料气进口(19)、低压燃料气引射蒸汽进口(24)及可调式燃料气喷头，该可调式燃料气喷头由漏斗形内套(17)及可调式齿形外套(18)组成；在管状圆柱外壳体(15)顶端用螺纹与可调式齿形外套(18)相连接，管状圆柱内壳体(16)与漏斗形内套(17)相连接，管状圆柱外壳体(15)与管状圆柱内壳体(16)呈同心圆设置，可调式齿形外套(18)与漏斗形内套(17)组成若干小喷孔，喷孔与燃料气喷枪轴线的夹角α≤90°；

所述的燃料油喷枪安装在所述的燃料气喷枪的管状圆柱内壳体(30)的中心并呈同心圆设置；所述的燃料油喷枪包括管状圆柱外壳体(29)、管状圆柱内壳体(30)、燃料油入口(26)、燃料油雾化蒸汽入口(28)、一次雾化蒸汽喷嘴(27)、二次雾化蒸汽喷孔(33)及二次雾化蒸汽汽室(34)；燃料油入口(26)设置在管状圆柱外壳体(29)上，燃料油雾化蒸汽入口(28)设置在管状圆柱体外壳(29)靠近燃料油入口(26)的一端，一次雾化蒸汽喷嘴(27)设置在管状圆柱内壳体(30)靠近燃料油通道口的一端；管状圆柱外壳体(29)与管状圆柱内壳体(30)同轴安置，并在内外壳体中间形成二次雾化蒸汽汽室(34)，燃料油喷头(31)安装在管状圆柱外壳体(29)的另一端，并与管状圆柱外壳体(29)同轴；燃料油喷头(31)呈圆锥体状，在燃料油喷头(31)顶部按圆周方向等距离分布燃料油喷孔(32)；在管状圆柱内壳体(30)的一端圆周上等距离分布有二次雾化蒸汽喷孔(33)，与管状圆柱内壳体(30)的夹角β₃≤90°。

2、根据权利要求1所述的工业加热炉强化燃烧器，其特征在于：在所述的燃料油喷枪中的管状圆柱内壳体(30)沿着一次雾化蒸汽喷嘴(27)的喷射方向分为混合室(38)、收缩段(37)、喉口段(36)和扩散段(35)，收缩段的收缩角β₁≤45°，扩散段的扩散角β₂≤30°。

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