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無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴的制作方法

文檔序號:4528744閱讀:229來源:國知局
專利名稱:無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴的制作方法
技術領域
本實用新型涉及一種高、中、有焰燃料工業(yè)爐燒嘴,尤其是高、中、有焰燃料工業(yè)爐
的無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴。
背景技術
蓄熱式燃燒技術是目前世界上節(jié)能效果最好的節(jié)能燃燒技術,其原理是采用成對 的帶有蓄熱體的燒嘴進行控制式燃燒,當一個燒嘴燃燒時,另一個燒嘴進行吸氣排煙,高溫 煙氣通過蓄熱體時與蓄熱體進行熱能交換,蓄熱體吸熱、高溫煙氣溫度降低;經過一定時 間,蓄熱體蓄熱飽和后,進行換向,另一個燒嘴燃燒時,冷空氣或燃料從已吸熱溫度較高的 蓄熱體中進入燒嘴,被該蓄熱體加熱;同時,原燃燒的燒嘴進行吸氣排煙,高溫煙氣又將其 蓄熱體加熱,進行熱交換,通過兩個燒嘴不斷的反復交替燃燒,達到節(jié)能的效果。本專利申 請人于2006年3月8日申請的名稱為"蓄熱式脈沖燒嘴"、專利號為ZL200620110073. 7的實 用新型專利所公開的技術內容,就是一種蓄熱式燃燒燒嘴?,F有技術中的燒嘴,結構各有差 別,其共同點是助燃空氣進氣管和燃料進氣管在燒嘴內混合后一次性燃燒,導致火焰燃燒 溫度較高,對于高熱值煤氣,火焰溫度可達200(TC以上,由于火焰溫度與N0X生成量成指數 關系,常規(guī)的蓄熱式燃燒極大的促成NOx的產生。NOy作為燃燒廢氣,可以破壞臭氧層,造成 酸雨和對人體產生強烈的剌激,促成肺部疾病等,有較大的環(huán)境污染,是需要嚴格控制的。 目前,冶金行業(yè)常用的彌散燃燒方式,雖然可以降低N0X排放量,但是,不適用于周 期爐,特別是有焰和中溫爐。彌散燃燒造成有焰燃燒效率低,火焰動量和速度不足,無法滿 足周期爐高控溫精度,高爐溫均勻性的要求。 另外,在前述的蓄熱式燒嘴中,由于火焰溫度可達200(TC以上,容易燒壞明火周 圍的管道等,導致其使用壽命縮短;尤其是金屬管道,在使用一段時間后就燒壞而不能使用 了。而如果采用陶瓷管道,雖然提高了耐高溫性能,但陶瓷管道在蓄熱式燃燒過程中反復的 冷熱交替作用下,容易脆裂,其使用壽命仍然不長。

發(fā)明內容本實用新型針對現有技術的燒嘴的以上不足,提供一種通過無焰燃燒方式降低燃 燒產物中N0X含量、延長燒嘴使用壽命的無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴。 本實用新型的技術方案無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴,包括燒嘴本體,在燒嘴本體內 設置有空氣或煙氣通道、多孔狀蓄熱體、燃燒空腔、燃氣管道和點火裝置;其特征在于在 所述燃氣管道上連接有焰燃燒燃氣管和無焰燃燒燃氣管,有焰燃燒燃氣管上設置有焰燃燒 控制閥進行控制,無焰燃燒燃氣管上設置無焰燃燒控制閥進行控制,有焰燃燒燃氣管和無 焰燃燒燃氣管都通入燃燒空腔內;無焰燃燒燃氣管末端的無焰燃燒燃氣噴孔的孔徑小于有 焰燃燒燃氣管末端的有焰燃燒燃氣噴孔的孔徑。 附加的特征是所述的燃燒空腔的末端是火焰噴口,火焰噴口的截面積逐漸縮小,
呈縮口狀。[0008] 在有焰燃燒燃氣管和無焰燃燒燃氣管末端設置火焰保護罩。 所述有焰燃燒燃氣管和無焰燃燒燃氣管是同心層結構,有焰燃燒燃氣管在外層,無焰燃燒燃氣管在內層。 在火焰保護罩內,設置有常開式點火結構,包括點火進氣管、點火燃氣管和點火針;點火進氣管將點火需要的空氣通入,點火燃氣管將點火需要的燃氣通入,在點火針產生的火花作用下點燃燃氣。 所述無焰燃燒燃氣管的末端直接通入爐膛內或燃燒空腔內。 無焰燃燒是將燃燒分段進行,周期爐加熱過程是從有焰到高溫。當爐溫不高時,經蓄熱體加熱的空氣溫度不高,常用有焰燃燒方式進行燃燒,燃燒發(fā)生在燒嘴的有焰燃燒空腔內,空腔的出口為縮口設計,燃燒產生高溫氣體,經燃燒空腔縮孔呈高速噴射方式,高速和高溫氣流強烈攪動爐氣,爐溫均勻性好。由于爐溫低時,空氣預熱溫度不高,燃燒后火焰溫度不高,常用有焰燃燒方式即可保證燃燒效率,又可以保證爐溫均勻性,同時還保證N0X排放量低于國家環(huán)保要求。 當爐溫升高,空氣預熱溫度高到一定溫度后,通過有焰燃燒控制閥和無焰燃燒控制閥將燃燒方式從有焰燃燒方式切換到無焰燃燒方式,無焰燃燒狀態(tài)是燃氣噴入速度非常高,在有焰燃燒空腔內,燃料還來不及燃燒,與經預熱的高溫氣體混合后,經空腔縮口 ,高速噴入空腔,在噴速的帶動下,與爐氣迅速混合,氧含量很低的爐氣與燃料混合后,大大降低了可燃混合氣的氧含量,造成燃燒在低氧環(huán)境下進行,氧含量的降低,大大地降低了火焰溫度,試驗證明,在特定條件下,此時燃燒為無焰燃燒,根本觀察不到火焰,從而降低了 N0X排放量。由于燃氣的噴射動力和空氣預熱后的氣體膨脹后的噴出動能很高,無焰燃燒同樣可以滿足爐溫均勻性和控溫精度的要求。 從上可知,本實用新型的無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴,具有蓄熱式燃燒裝置節(jié)能赦果好的優(yōu)點,能源利用效率高;在保證爐溫均勻性的同時,還能大幅度降低N0x排放量,符合環(huán)保的趨勢和要求;同時又能保護空腔周圍的各種管道不被燒損,有效延長其使用壽命;燃料根據爐溫通過不同的噴孔噴入,形成不同的火焰形式,在高溫下進行無焰燃燒,有效控制火焰溫度。

圖1是本實用新型第一種實施例結構示意圖;[0016] 圖2是本實用新型第二種實施例結構示意圖;[0017] 圖3是本實用新型第三種實施例結構示意圖;[0018] 圖4是本實用新型第四種實施例結構示意圖。
具體實施方式如圖1中,本實用新型的無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴,包括燒嘴本體l,在燒嘴本體l內設置有空氣或煙氣通道2、多孔狀蓄熱體3、燃燒空腔4、燃氣管道5和點火裝置6等,空氣或煙氣通道2作為燃燒時的助燃空氣進入的通道,或向外排煙氣的煙氣通道,將空氣輸入燒嘴本體1內(在燃燒空腔4與燃氣混合燃燒)或將燃燒產生的煙氣排出燒嘴本體1夕卜,由耐火材料(如高溫陶瓷類材料)制成的多孔狀蓄熱體3,內部有許多供氣體通過的細小孔洞,在氣體通過時,能與氣體進行熱量交換;如通過的是高溫煙氣,多孔狀蓄熱體3則吸收高溫煙氣的熱量,使其自身溫度升高,將熱能貯存起來;當較有焰度的助燃空氣通過時,則多孔狀蓄熱體3放熱,在加熱空氣時又降低其自身溫度,將熱能傳遞到助燃空氣上。燃燒空腔4是燃氣與助燃空氣混合燃燒的區(qū)域,產生高溫火焰;燃氣管道5將外界的燃氣輸入到燒嘴本體l內;點火裝置6能按照需要及時將噴入燃燒空腔4內的燃氣點燃,防止燃氣大量聚集而引發(fā)安全事故。以上作為現有技術,在此不作進一步的說明。 本實用新型的改進,是在燃氣管道5上連接有焰燃燒燃氣管7和無焰燃燒燃氣管8,有焰燃燒燃氣管7上設置有焰燃燒控制閥9進行控制,無焰燃燒燃氣管8上設置無焰燃燒控制閥10進行控制,有焰燃燒燃氣管7和無焰燃燒燃氣管8都通入燃燒空腔4內,分別將其內的燃氣輸入燃燒空腔4內;無焰燃燒燃氣管8末端的無焰燃燒燃氣噴孔81的孔徑小于有焰燃燒燃氣管7末端的有焰燃燒燃氣噴孔71的孔徑,形成提高噴射速度的束口噴射,使從無焰燃燒燃氣噴孔81噴出的燃氣速度大于從有焰燃燒燃氣噴孔71噴出的燃氣速度。如果需要,尤其是在某些特殊要求的燒嘴內,為了使從無焰燃燒燃氣噴孔81噴出的燃氣速度更高,可以采用在無焰燃燒燃氣管8上設置推進裝置,給無焰燃燒燃氣管8內的燃氣推動力,使其速度增大;該推進裝置是適合氣體的鼓風機、壓力閥等,能提高無焰燃燒燃氣管8內的燃氣輸送速度。有焰燃燒控制閥9和無焰燃燒控制閥IO按照燒嘴燃燒的需要,按時打開或關閉,在打開時向燃燒空腔4內通入燃氣。 燃燒空腔4的末端是火焰噴口41,火焰噴口41的截面積逐漸縮小,呈縮口狀,能提高火焰或燃氣從火焰噴口 41噴射到爐膛的速度;圖中的火焰噴口 41是圓錐狀縮口。在有焰燃燒狀態(tài)下,火焰以較高的速度經火焰噴口 41進入爐膛;在無焰燃燒狀態(tài)下,燃氣經縮口狀的火焰噴口 41,高速噴入爐膛,在噴速的帶動下,與爐氣迅速混合,氧含量很低的爐氣與燃氣混合后,大大降低了可燃混合氣體的氧含量,造成燃燒在低氧環(huán)境下進行,氧含量的降低,大大地降低了火焰溫度,從而降低了 NOx排放量。 為了防止火焰被冷空氣吹滅,在有焰燃燒燃氣管7和無焰燃燒燃氣管8的末端設置火焰保護罩ll,火焰保護罩11將燃氣噴口保護在內,阻止助燃空氣直接吹向火焰,以穩(wěn)定火焰、防止火焰熄滅,避免安全事故。另外,火焰保護罩ll末端的噴口 lla是縮口狀,噴口 lla的截面積逐漸縮小,有利于提高火焰或氣體的噴射速度,高速從縮口狀的噴口 lla進入燃燒空腔4內,有利于有焰或無焰燃燒狀態(tài)下燃氣的充分燃燒。 在燃燒初期,火焰和爐膛溫度都較低,為了在燃燒初期獲得穩(wěn)定的火焰,本實用新型在火焰保護罩11上開設引流孔llb,引流孔lib的開口較小,將從空氣或煙氣通道2進入的少量助燃空氣引入到火焰保護罩11內,同時又能防止助燃空氣將火焰吹滅,使其在燃燒初期低溫狀態(tài)下,在火焰保護罩11內具有穩(wěn)定的火焰。 為了有效掌握和控制燃燒的情況,設置火焰檢測器12,火焰檢測器12的末端設置在能檢測到無焰燃燒燃氣噴孔81和有焰燃燒燃氣噴孔71周圍,能檢測到該區(qū)域火焰燃燒情況(火焰保護罩11以內),以便檢測從無焰燃燒燃氣噴孔81和有焰燃燒燃氣噴孔71噴出的燃氣是否被及時點燃、燃燒是否穩(wěn)定等,保證燒嘴的正常、安全燃燒。[0025] 燃氣管道5的無焰燃燒燃氣管8上的無焰燃燒燃氣噴孔81的中心線、火焰保護罩11的噴口 lla的中心線與火焰噴口 41的中心線相重合,能保證燃氣或火焰以最短的距離進入爐膛內,減少其流動阻力,有利于低溫或無焰燃燒狀態(tài)下燃氣的充分燃燒。[0026] 如圖2所示,本實用新型第二種實施例結構中,與圖1中的結構相同部分不再介紹。本實用新型第二種實施例結構的進一步改進是有焰燃燒燃氣管7和無焰燃燒燃氣管8是同心層結構,常用的是有焰燃燒燃氣管7在外層,無焰燃燒燃氣管8在內層,分別由有焰燃燒控制閥9和無焰燃燒控制閥10進行控制。無焰燃燒燃氣管8末端的無焰燃燒燃氣噴孔81的孔徑小于有焰燃燒燃氣管7末端的有焰燃燒燃氣噴孔71的孔徑。[0027] 如圖3中,本實用新型第三種實施例結構中,與圖1、圖2中的結構相同部分不再介紹。本實施例中,有焰燃燒燃氣管7和無焰燃燒燃氣管8是同心層結構以外;所述的點火裝置6,包括點火進氣管13、點火燃氣管14和點火針15,點火進氣管13將點火需要的空氣通入,點火燃氣管14將點火需要的燃氣通入,在點火針15產生的火花作用下點燃燃氣,作為火焰保護罩ll內的常明火,希望其在燒嘴燃燒期間一直保持燃燒(尤其是在低溫階段),作為點燃有焰燃燒燃氣管7和無焰燃燒燃氣管8內噴入的燃氣的火源。點火針15設置在鈍體16上,鈍體16背面的空氣流動很低,有利于燃氣和空氣在鈍體16背面混合后形成穩(wěn)定的點火火焰。本實用新型的點火裝置,在控制裝置作用下能夠保證燃氣按照要求可靠點燃,防止爆炸等安全事故。 如圖4種,本實用新型第四種實施例結構中,與圖1、圖2、圖3中的結構相同部分不再介紹。本實施例中,無焰燃燒燃氣管8不通入火焰保護罩11內,無焰燃燒燃氣管8的末端直接通入爐膛內或燃燒空腔4內,圖中所示的結構是直接通入爐膛內,而不經過火焰保護罩11和燃燒空腔4。該種結構的無焰燃燒燃氣管8更方便地設置在爐膛周圍,使燃氣能以更合理的方位和角度噴入爐膛內,燃氣與爐氣混合均勻,更有利于無焰燃燒階段的燃燒。
權利要求無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴,包括燒嘴本體(1),在燒嘴本體(1)內設置有空氣或煙氣通道(2)、多孔狀蓄熱體(3)、燃燒空腔(4)、燃氣管道(5)和點火裝置(6);其特征在于在所述燃氣管道(5)上連接有焰燃燒燃氣管(7)和無焰燃燒燃氣管(8),有焰燃燒燃氣管(7)上設置有焰燃燒控制閥(9)進行控制,無焰燃燒燃氣管(8)上設置無焰燃燒控制閥(10)進行控制,有焰燃燒燃氣管(7)和無焰燃燒燃氣管(8)都通入燃燒空腔(4)內;無焰燃燒燃氣管(8)末端的無焰燃燒燃氣噴孔(81)的孔徑小于有焰燃燒燃氣管(7)末端的有焰燃燒燃氣噴孔(71)的孔徑。
2. 根據權利要求l所述的無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴,其特征在于所述的燃燒空腔(4) 的末端是火焰噴口 (41),火焰噴口 (41)的截面積逐漸縮小,呈縮口狀。
3. 根據權利要求1或2所述的無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴,其特征在于在有焰燃燒燃 氣管(7)和無焰燃燒燃氣管(8)末端設置火焰保護罩(11)。
4. 根據權利要求1或2所述的無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴,其特征在于所述有焰燃燒 燃氣管(7)和無焰燃燒燃氣管(8)是同心層結構,有焰燃燒燃氣管(7)在外層,無焰燃燒燃 氣管(8)在內層。
5. 根據權利要求3所述的無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴,其特征在于在火焰保護罩(11) 上開設引流孔(llb)。
6. 根據權利要求3所述的無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴,其特征在于所述的點火裝置 (6),包括點火進氣管(13)、點火燃氣管(14)和點火針(15)。
7. 根據權利要求6所述的無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴,其特征在于點火針(15)設置在 鈍體(16)上,在鈍體(16)背面形成穩(wěn)定的點火火焰。
8. 根據權利要6所述的無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴,其特征在于無焰燃燒燃氣管(8) 的末端直接通入爐膛內或燃燒空腔(4)內。
9. 根據權利要1或2所述的無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴,其特征在于無焰燃燒燃氣噴 孔(81)的中心線、火焰保護罩(11)的噴口 (lla)的中心線與火焰噴口 (41)的中心線相重
專利摘要本實用新型公開了無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴,包括燒嘴本體,在燒嘴本體內設置有空氣或煙氣通道、多孔狀蓄熱體、燃燒空腔、燃氣管道和點火裝置;其特征在于在所述燃氣管道上連接有焰燃燒燃氣管和無焰燃燒燃氣管,有焰燃燒燃氣管上設置有焰燃燒控制閥進行控制,無焰燃燒燃氣管上設置無焰燃燒控制閥進行控制,有焰燃燒燃氣管和無焰燃燒燃氣管都通入燃燒空腔內;無焰燃燒燃氣管末端的無焰燃燒燃氣噴孔的孔徑小于有焰燃燒燃氣管末端的有焰燃燒燃氣噴孔的孔徑。本實用新型的無焰燃燒蓄熱式高速燒嘴,能源利用效率高,保證爐溫均勻性,還能大幅度降低NOX排放量;能保護空腔周圍的各種管道不被燒損,有效延長其使用壽命;在高溫下進行無焰燃燒,有效控制火焰溫度。
文檔編號F23D14/46GK201521961SQ20092012870
公開日2010年7月7日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權日2009年9月1日
發(fā)明者顧向濤 申請人:顧向濤
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