一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴，其特征在于：包括壳体、耐火隔热材料、锚固件、蓄热蜂窝体、挡砖和烧嘴砖；本实用新型中可以根据燃烧空间设计其内部气体的流通行程，可有效组织燃烧，同时使高温烟气充满炉膛，即可以避免燃料燃烧不充分而进入蓄热箱二次燃烧，又能避免蓄热体直接接受高温辐射，从而对挡砖及蜂窝体进行保护；本实用新型中空气通道与烧嘴中心有一个角度，可以阻隔高温烟气对蓄热体的热辐；蓄热式燃烧系统的空气喷口和燃气喷口是相互独立的，并通过本实用新型的喷口形式，这样燃料的充分燃烧有利于形成炉内低氧气氛，同时多级燃烧可以拓展火焰边界，避免因局部温度过高影响加热质量或导致NOx超标等现象的出现。

主设计要求

1.一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴，其特征在于：包括壳体、耐火隔热材料、锚固件、蓄热蜂窝体、挡砖和烧嘴砖；所述壳体设置在烧嘴砖的上方且壳体与烧嘴砖之间连通，所述壳体的内部和外部均填充有耐火隔热材料，在壳体的内部形成烧嘴腔，所述耐火隔热材料通过锚固件连接在壳体上；所述蓄热蜂窝体与挡砖设置在烧嘴腔的内壁底端上，所述烧嘴腔内位于蓄热蜂窝体与挡砖的上方形成烟气扩散腔；所述烧嘴砖的外壁上也设置有耐火隔热材料且与壳体外壁的耐火隔热材料整体成型；所述烧嘴砖内设置有空气通道和燃气通道；所述空气通道具有若干个且沿着竖直方向呈一倾角环绕在烧嘴砖中心线四周设置，且空气通道的喷气口轴线指向烧嘴砖的中心线；所述燃气通道具有若干且沿着竖直方向设置在烧嘴砖的中心线四周且位于空气通道的内侧。

设计方案

1.一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴，其特征在于：包括壳体、耐火隔热材料、锚固件、蓄热蜂窝体、挡砖和烧嘴砖；

所述壳体设置在烧嘴砖的上方且壳体与烧嘴砖之间连通，所述壳体的内部和外部均填充有耐火隔热材料，在壳体的内部形成烧嘴腔，所述耐火隔热材料通过锚固件连接在壳体上；

所述蓄热蜂窝体与挡砖设置在烧嘴腔的内壁底端上，所述烧嘴腔内位于蓄热蜂窝体与挡砖的上方形成烟气扩散腔；

所述烧嘴砖的外壁上也设置有耐火隔热材料且与壳体外壁的耐火隔热材料整体成型；所述烧嘴砖内设置有空气通道和燃气通道；所述空气通道具有若干个且沿着竖直方向呈一倾角环绕在烧嘴砖中心线四周设置，且空气通道的喷气口轴线指向烧嘴砖的中心线；所述燃气通道具有若干且沿着竖直方向设置在烧嘴砖的中心线四周且位于空气通道的内侧。

2.根据权利要求1所述的一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴，其特征在于：所述壳体的外侧边上连接有空气接管；所述烧嘴砖的外壁上连接有与燃气通道导通的燃气接管。

3.根据权利要求1所述的一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴，其特征在于：所述空气通道包括扩散段和直通段，所述扩散段与直通段之间通过缩颈相连，所述扩散段为空气通道的喷口。

4.根据权利要求1所述的一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴，其特征在于：所述空气通道与燃气通道至少为两个。

5.根据权利要求1所述的一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴，其特征在于：所述空气通道的出口处与燃气通道的出口处相互螺旋呈一0°至60°的角度或空气通道与燃气通道平行。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及工业炉供热设备领域，尤其涉及一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴。

背景技术

蓄热式燃烧技术，又称高温空气燃烧技术（HTAC），是20世纪90年代在发达国家开始推广的一项新型的燃烧技术，它具有高效烟气余热回收、空气和煤气预热温度高以及低氮氧化物排放的优越性，主要用于钢铁、冶金、化工、建材等工业部门中。由于其本身具有节能、环保等特点在我国上述行业已中已经有了广泛的应用，并取得了很高的经济，环境效益。

蓄热式烧嘴是蓄热式燃烧技术实施的核心设备。其把蓄热室和烧嘴有机结合为一体，其特点是每个烧嘴都是一个独立的蓄热单元，并可单独调节。

燃烧喷口是燃烧系统的关键部位, 合理的燃烧组织有赖于此, 在燃烧组织上既要确保燃气在炉内充分燃烧, 不会在对面的蓄热体内二次燃烧而对其造成损坏, 同时又要合理促成低氧燃烧的实现, 避免出现局部的高温过热; 既强化炉温的均匀性, 减少NOx 等有害气体的生成, 又减小高温下脱碳的发生。因此, 在喷口设计上要选择最优的气体出口速度和混合喷射角度。

目前燃低热值双蓄热式燃烧系统已经成熟。随着国家对环保的要求日益严格，采用清洁高热值燃料的工业炉日益增多。有必要对这些采用清洁高热值燃料（如：天然气）的蓄热室燃烧系统进行研究。

但目前高热值燃料单蓄热技术尚不成熟，更多是借鉴低热值煤气双蓄热燃烧方式；其中一种采用同双蓄热燃烧方式一样的左右交叉射流的燃烧方式（如图1所示），该燃烧方式，燃料和热空气从两个喷嘴喷出，两者混合距离较长。燃烧过程中由于空\/燃气混合未完全混合易出现冒黑烟的现象，在燃烧室（炉膛内）燃烧不充分，容易发生燃料在蓄热箱内的二次燃烧。燃气通道由于二次燃烧产生的温度过高出现积碳现象从而造成烧嘴堵塞等故障的发生。即造成燃料浪费也严重影响了烧嘴和相邻设备的使用寿命。如炉膛宽度小的炉窑，甚至会出现大量的燃气因混合效果差，导致燃料未完全燃烧而直接被排放掉的情况，造成了燃料严重浪费。另一种采用同心射流单蓄热的燃烧方式，该燃燃料混合方式相比上一种形式要好一些，但当燃料热值较高时，单喷口仍然会出现燃烧不充分的现象，燃烧过程中由于空\/燃气混合未完全混合易出现冒黑烟的现象，在燃烧室（炉膛内）燃烧不充分，容易发生燃料在蓄热箱内的二次燃烧。燃气通道由于二次燃烧产生的温度过高出现积碳现象从而造成烧嘴堵塞等故障的发生。即造成燃料浪费也严重影响了烧嘴和相邻设备的使用寿命。如炉膛宽度小的炉窑，甚至会出现大量的燃气因混合效果差，导致燃料未完全燃烧而直接被排放掉的情况，造成了燃料严重浪费。同时这种同心射流的箱体结构，因箱体内有安装喷口的基墙，这也就变相导致了箱体内腔的体积变小，进而导致蓄热面积的减小，直接影响节能效果。

烧嘴砖由于冷热气流温差较大（如1200℃炉温，温差约1000℃），约60S交替换向一次，频繁换向导对耐材的抗热震性能要求极为严格，为此烧嘴砖的使用寿命及其短暂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够更好组织火焰燃烧效果，即实现了节能降耗效果的同时，又可通过实现多级燃烧降低NO_{x<\/sub>的生成，并有效的延长挡砖、蜂窝体、烧嘴、烧嘴砖的使用寿命高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴。}

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴，其创新点在于：包括壳体、耐火隔热材料、锚固件、蓄热蜂窝体、挡砖和烧嘴砖；

所述蓄热蜂窝体与挡砖设置在烧嘴腔的内壁底端上，所述烧嘴腔内位于蓄热蜂窝体与挡砖的上方形成烟气扩散腔；

进一步的，所述壳体的外侧边上连接有空气接管；所述烧嘴砖的外壁上连接有与燃气通道导通的燃气接管。

进一步的，所述空气通道包括扩散段和直通段，所述扩散段与直通段之间通过缩颈相连，所述扩散段为空气通道的喷口。

进一步的，所述空气通道与燃气通道至少为两个。

进一步的，所述空气通道的出口处与燃气通道的出口处相互螺旋呈一0°至60°的角度或空气通道与燃气通道平行。

本实用新型的优点在于：

1）本实用新型中可以根据燃烧空间设计其内部气体的流通行程，可有效组织燃烧，同时使高温烟气充满炉膛，即可以避免燃料燃烧不充分而进入蓄热箱二次燃烧，又能避免蓄热体直接接受高温辐射，从而对挡砖及蜂窝体进行保护。

2）本实用新型中燃料可以分多股与空气进行充分混合、实现多级燃烧；这样可以缩短燃料和助燃空气的混合路径，保证燃料在有限空间内完全混合燃烧，避免燃料的浪费。

3）本实用新型中空气通道与烧嘴中心有一个角度，可以阻隔高温烟气对蓄热体的热辐射，延长烧嘴砖和蓄热体的使用寿命；蓄热式燃烧系统的空气喷口和燃气喷口是相互独立的，并通过本实用新型的喷口形式，这样燃料的充分燃烧有利于形成炉内低氧气氛，同时多级燃烧可以拓展火焰边界，避免因局部温度过高影响加热质量或导致NO_{x<\/sub>超标等现象的出现。}

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为传统技术的单蓄热燃烧结构图。

图2为本实用新型的一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴主视图。

图3为本实用新型的一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴侧视图。

图4为本实用新型的一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴的喷口结构示意图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

如图2至图4所示的一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴，包括壳体1、耐火隔热材料2、锚固件3、蓄热蜂窝体4、挡砖5和烧嘴砖6。

壳体1设置在烧嘴砖6的上方且壳体1与烧嘴砖6之间连通，所述壳体1的内部和外部均填充有耐火隔热材料2，在壳体1的内部形成烧嘴腔，所述耐火隔热材料2通过锚固件3连接在壳体1上。

蓄热蜂窝体4与挡砖5设置在烧嘴腔的内壁底端上，所述烧嘴腔内位于蓄热蜂窝体4与挡砖5的上方形成烟气扩散腔。

烧嘴砖6的外壁上也设置有耐火隔热材料2且与壳体1外壁的耐火隔热材料2整体成型；所述烧嘴砖6内设置有空气通道61和燃气通道62；所述空气通道61具有若干个且沿着竖直方向呈一倾角环绕在烧嘴砖6中心线四周设置，且空气通道61的喷气口轴线指向烧嘴砖6的中心线；所述燃气通道62具有若干且沿着竖直方向设置在烧嘴砖6的中心线四周且位于空气通道61的内侧。

壳体1的外侧边上连接有空气接管63；所述烧嘴砖6的外壁上连接有与燃气通道62导通的燃气接管64。

空气通道61包括扩散段和直通段，所述扩散段与直通段之间通过缩颈相连，所述扩散段为空气通道的喷口。

空气通道61与燃气通道62至少为两个。

空气通道61的出口处与燃气通道62的出口处相互螺旋呈一0°至60°的角度或空气通道61与燃气通道62平行。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

设计图

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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