蓄熱式脈衝燒嘴的製作方法

2023-05-07 08:19:01

專利名稱：蓄熱式脈衝燒嘴的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種中、低溫燃料工業爐燒嘴，尤其是中、低溫燃料工業爐的蓄熱式脈衝燒嘴。
背景技術：
蓄熱式燃燒技術是目前世界上節能效果最好的節能燃燒技術，其原理是採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，蓄熱體蓄熱飽和後，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覆交替燃燒，達到節能的效果。現有技術中的燒嘴，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後一次性燃燒，導致火焰燃燒部位爐膛溫度較高，常規燃料可達1500℃以上，對工藝溫度不高的中溫爐(如熱處理爐、保溫爐等，其工作溫度常在650-900℃之間)而言，就存在溫度控制不準、控溫精度低、爐溫均勻性差的缺陷。另外，其常用的點火裝置是電子點火裝置，而在兩個燒嘴不斷的反覆交替燃燒過程中，其交替燃燒的工藝時間一般在一分鐘內，或在一分鐘至兩分鐘之間，每個燒嘴都要被頻繁的點火，對電子點火裝置的性能要求特別高；如果其中某個燒嘴在某一次因故障未能及時點燃，其中的燃料大量聚集，存在極大的安全隱患。

發明內容
本實用新型針對現有技術的燒嘴的以上不足，提供一種受脈衝閥控制的、控溫精度高、具有旁路燃燒系統的蓄熱式脈衝燒嘴。
本實用新型的技術方案一種蓄熱式燒嘴，包括燒嘴本體、氣體通道、爐膛、燃料管、氣體管道，作為助燃空氣進入通道的送風管道和作為高溫煙氣排出通道的排煙管道，設置在送風管道和排煙管道上的空氣和煙氣脈衝裝置，其改進之處在於在所述燒嘴本體上，設置由作為空氣進入通道的旁路進氣管和作為燃料進入通道的旁路進料管組成的旁路燃燒裝置，旁路進氣管和旁路進料管通入爐膛內；在所述氣體通道內設置有蓄熱體，該蓄熱體內部有供氣體通過的孔洞；在燒嘴本體內設置由燃料二次進管和二次燃料通道組成的二次燃燒結構；燃料二次進管的一端通入燒嘴本體內，與燒嘴本體內的二次燃料通道連接，二次燃料通道將燃料通入二次燃燒爐膛中。
本實用新型的燒嘴，具有蓄熱式燃燒裝置節能效果好的優點，能源利用效率高；燃料分兩步進入，採用兩根燃燒管道加入燒嘴中的不同部位後燃燒，能有效控制火焰溫度，控溫精度高，爐溫均勻性好；利用旁路燃燒系統，保證燃氣(燃料)能被及時引燃，有效避免因燃料不能及時引燃而聚集所引起的安全隱患。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明


圖1是本實用新型燒嘴的第一種實施例結構圖。
圖2是本實用新型燒嘴的第二種實施例結構圖。
圖3是本實用新型燒嘴的第三種實施例結構圖。
圖4是本實用新型燒嘴的小火穩焰裝置(件8)第一種結構圖。
圖5是本實用新型燒嘴的小火穩焰裝置(件8)第二種結構圖。
具體實施方式
如
圖1中，1-燒嘴本體、2-氣體通道、3-爐膛、4-燃料管、5-旁路進氣管、6-旁路進料管、7-蓄熱體、8-小火穩焰裝置、9-爐膛觀察道、10-氣體管道、11-送風管道、12-排煙管道、13-空氣和煙氣脈衝裝置、14-空氣和煙氣換向裝置。
本實用新型的脈衝燒嘴，包括燒嘴本體1，設置在燒嘴本體1內的氣體通道2和爐膛3，燒嘴本體1由耐火材料製成，具有較高的耐熱性，氣體通道2作為助燃空氣的進入通道或(另一個燒嘴)燃燒後的高溫煙氣的排出通道，外接氣體管道10，氣體管道10再分開為送風管道11和排煙管道12，送風管道11作為助燃空氣進入的通道，排煙管道12作為燃燒後的高溫煙氣的排出通道，在送風管道11和排煙管道12設置有空氣和煙氣脈衝裝置13、空氣和煙氣換向裝置14等，爐膛3作為空氣和燃料混和燃燒的地方，同時也是(另一個燒嘴)燃燒後的高溫煙氣的排出通道。作為燃燒燒嘴之用時，助燃空氣的進入順序為空氣和煙氣換向裝置14、空氣和煙氣脈衝裝置13、氣體管道10、送風管道11、氣體通道2和爐膛3；作為排煙燒嘴之用時，高溫煙氣的排出順序為爐膛3、氣體通道2、氣體管道10、排煙管道12、空氣和煙氣脈衝裝置13、空氣和煙氣換向裝置14。在送風管道11和排煙管道12設置的空氣和煙氣脈衝裝置13，作為調節、控制管道內氣體和燃料進入燒嘴本體1的流量的控制閥，是一個聯動閥，可以採用現有技術的換向電磁閥及氣缸等，其與燃料管4的控制閥(電磁閥)聯動，依靠其相對於管道內徑的開口度而調節流量大小；在脈衝供給燃料的情況下，使進入燒嘴本體1內的氣體和燃料比例適當、均勻進入。在送風管道11和排煙管道12設置的換向閥14，換向閥14是一個聯動閥，可以採用現有技術的換向電磁閥及氣缸等，在打開一個管道的同時，就關閉另一個管道，如打開送風管道11的同時，換向閥14就關閉排煙管道12，反之，亦然。
本實用新型的燒嘴，在燒嘴本體1上設置燃料管4，作為燃料通入爐膛3的通道，燃料管4內的燃料是受控制閥控制的，控制其通入的時間及時間的長短、通入量等，其控制方式、控制閥等採用現有技術。
在燒嘴本體1上，設置一個小火穩焰裝置8，該裝置由旁路進氣管5和旁路進料管6組成，旁路進氣管5作為助燃空氣的進入通道，旁路進料管6作為燃料的進入通道，分別通入爐膛3內混合而燃燒；旁路進料管6的一端應與燃料總管(燃料管4控制閥前的管道)接通，其另一端通入燒嘴本體1內，其內的燃料應不受燃料管4的控制閥控制，旁路進氣管5的的一端與進氣總管(氣體通道2控制閥前的管道)接通，其另一端通入燒嘴本體1內，其內的空氣應不受氣體通道2的控制閥控制。在採用本實用新型燒嘴的中、低溫燃料工業爐的燃燒、保溫過程中，旁路進氣管5和旁路進料管6內的氣體和燃料應一直不間斷供應，其燃燒的火焰作為點火火源，使頻繁關閉、打開的燃料管4中通入的燃料能被及時引燃，消除因燃料大量聚集而引起的安全隱患。旁路進氣管5和旁路進料管6的尺寸相對較小，其燃燒的火焰同樣較小，其具體管徑大小由工藝參數決定。為了獲得更好的燃燒效果，以及防止旁路燃燒系統的火焰在排煙時熄滅，旁路進氣管5和旁路進料管6內的空氣和燃料都分別通入由耐溫材料製成的小火穩焰裝置8內，基本不受氣體通道2作為高溫煙氣的排出通道時抽風系統的強力抽風的影響。爐膛觀察道9用於觀察爐膛3內的情況，特別是燃燒情況。
在氣體通道2內，設置有蓄熱體7，由耐火材料(如高溫陶瓷類材料)製成的蓄熱體7，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，則蓄熱體7吸收高溫煙氣的熱量，使其自身溫度升高，將熱能貯存起來；當較低溫度的助燃空氣通過時，則蓄熱體7放熱，在加熱空氣時又降低其自身溫度，將熱能傳遞到空氣上。
參見圖2，15-燃料二次進管、16-二次燃料通道、31-二次燃燒爐膛；作為本實用新型燒嘴結構的第二種實施例，在燒嘴本體1內設置了二次燃燒結構；該二次燃燒結構由燃料二次進管15、二次燃料通道16組成。在燃料總管的控制閥後、與上述燃料管4並行設置燃料二次進管15，作為二次燃燒燃料的輸入管道，燃料二次進管15的另一端通入燒嘴本體1內，與燒嘴本體1內的二次燃料通道16連接，二次燃料通道16將二次燃燒燃料通入二次燃燒爐膛31中，使二次燃燒燃料在二次燃燒爐膛31部位與經過一次燃燒後的氣體混合、再次燃燒。燃料從控制閥受控通過後，分別進入燃料管4和燃料二次進管15內，從燃料管4內噴出的燃料先與氣體通道2內的空氣混合、燃燒；然後，從燃料二次進管15、二次燃料通道16內噴出的燃料再與氣體通道2內的空氣在二次燃燒爐膛31部位混合、燃燒。二次燃燒爐膛31是燒嘴本體1內的爐膛3的一部分，只是為了描述方便，將其稱為二次燃燒爐膛31。二次燃燒結構能有效降低高溫煙氣的溫度，特別是燃料管4的燃料和空氣混和燃燒的爐膛3部位的溫度，有利於溫度控制，特別是作為保溫爐在保溫階段的溫度控制階段，能達到較高的溫控精度。
圖3所示，是本實用新型燒嘴的第三種實施例結構圖；圖中，從氣體通道2內進入的空氣在燒嘴本體1外與燃料管4的燃料混合，在燒嘴本體1外燃燒。其他結構與前述的實施例相同或基本相似。
為進一步說明小火穩焰裝置8，參見圖4所示，4-主燃料管，5-旁路進氣管，6-旁路進料管，34-冷空氣通道，35-主燃料噴口，36-換熱穩焰裝置外殼，37-小火燃料噴頭，38-點火電極，39-帶有通孔的配風器，40-火焰檢測電極，41-小火燃料管。旁路進氣管5與冷空氣通道34相連通，旁路進料管6與小火燃料管41相連通。通過旁路進氣管5進入小火穩焰裝置8的空氣為冷空氣，由耐溫材料製成的換熱穩焰裝置外殼36與小火燃料管41之間被設計為狹小的縫隙，作為從旁路進氣管5進入的冷空氣進入小火燃料噴頭37的冷空氣通道34，當冷空氣沿冷空氣通道34流經該狹小的縫隙時與灼熱的外殼36進行熱交換後被加熱為熱空氣，進一步利用了煙氣的餘熱。同時，冷空氣冷卻了小火燃料管41、主燃料管4，點火電極38和火焰檢測電極40，防止了從主燃料管4、小火燃料管41中進入的燃料炭化分解和延長了點火電極38和火焰檢測電極40的使用壽命。旁路進氣管5進入的冷空氣在冷空氣通道34中與外殼36熱交換後變成熱空氣，與旁路進料管6進入的燃料經小火燃料管41後，在小火燃料噴頭37噴出而混合，通過點火電極38點燃後，在穩焰裝置外殼36與主燃料噴口35之間的空腔形成穩定燃燒的火根，由於燃燒造成的壓力和噴射力，保證了通過主燃料噴口35噴出燃料被點燃和防止被抽熄。火焰檢測電極40經控制系統的火焰監測器對燃燒情況進行監控。保證了本實用新型在全自動情況下和中低溫工況下使用。點火電極38、帶有通孔的配風器39和火焰檢測電極40都可以採用現有技術，不再詳述。
圖5所示，為小火穩焰裝置8的另一種具體實施例結構；42-整流風管，43-鱗片；本實施例結構採用了更有效率的方式強化通過旁路進氣管5的空氣與穩焰裝置外殼36的熱交換，整流風管42進一步提高了空氣流經外殼36內壁的速度，以及外殼內外突起的鱗片43擴大了外殼36的換熱面積，加強了外殼36與空氣的換熱效率。同時整流風管42防止了外殼36的熱輻射，保護了小火燃料管41、主燃料管4以及點火電極38和火焰檢測電極40。
權利要求1.一種蓄熱式脈衝燒嘴，包括燒嘴本體(1)，氣體通道(2)，爐膛(3)，燃料管(4)，氣體管道(10)，作為助燃空氣進入通道的送風管道(11)和作為高溫煙氣排出通道的排煙管道(12)，設置在送風管道(11)和排煙管道(12)上的空氣和煙氣脈衝裝置(13)，其特徵在於在所述燒嘴本體(1)上，設置由作為空氣進入通道的旁路進氣管(5)和作為燃料進入通道的旁路進料管(6)組成的旁路燃燒裝置，旁路進氣管(5)和旁路進料管(6)通入爐膛3內。
2.根據權利要求1所述的蓄熱式脈衝燒嘴，其特徵在於在所述氣體通道(2)內設置有蓄熱體(7)，蓄熱體(7)內部有供氣體通過的孔洞。
3.根據權利要求1或2所述的蓄熱式脈衝燒嘴，其特徵在於在燒嘴本體(1)內設置由燃料二次進管(15)和二次燃料通道(16)組成的二次燃燒結構；燃料二次進管(15)的一端通入燒嘴本體(1)內，與燒嘴本體(1)內的二次燃料通道(16)連接，二次燃料通道(16)將燃料通入二次燃燒爐膛(31)中。
4.根據權利要求1或2所述的蓄熱式脈衝燒嘴，其特徵在於在所述燒嘴本體(1)內設置小火穩焰裝置(8)，燃料管(4)、旁路進氣管(5)和旁路進料管(6)內的氣體和燃料都通入小火穩焰裝置(8)內。
5.根據權利要求3所述的蓄熱式脈衝燒嘴，其特徵在於在所述燒嘴本體(1)內設置小火穩焰裝置(8)，燃料管(4)、旁路進氣管(5)和旁路進料管(6)內的氣體和燃料都通入小火穩焰裝置(8)內。
6.根據權利要求4所述的蓄熱式脈衝燒嘴，其特徵在於所述的小火穩焰裝置(8)包括冷空氣通道(34)、換熱穩焰裝置外殼(36)、點火電極(38)、火焰檢測電極(40)、小火燃料管(41)，冷空氣通道(34)是換熱穩焰裝置外殼(36)與小火燃料管(41)之間的縫隙；旁路進氣管(5)與冷空氣通道(34)相連通，旁路進料管(6)與小火燃料管(41)相連通。
7.根據權利要求5所述的蓄熱式脈衝燒嘴，其特徵在於所述的小火穩焰裝置(8)包括冷空氣通道(34)、換熱穩焰裝置外殼(36)、點火電極(38)、火焰檢測電極(40)、小火燃料管(41)，冷空氣通道(34)是換熱穩焰裝置外殼(36)與小火燃料管(41)之間的縫隙；旁路進氣管(5)與冷空氣通道(34)相連通，旁路進料管(6)與小火燃料管(41)相連通。
8.根據權利要求6所述的蓄熱式脈衝燒嘴，其特徵在於所述的換熱穩焰裝置外殼(36)內外有鱗片(43)。
9.根據權利要求7所述的蓄熱式脈衝燒嘴，其特徵在於所述的換熱穩焰裝置外殼(36)內外有鱗片(43)。
專利摘要本實用新型公開了一種蓄熱式脈衝燒嘴，包括燒嘴本體、氣體通道、爐膛、燃料管、氣體管道，送風管道和排煙管道，設置在送風管道和排煙管道上的空氣和煙氣脈衝裝置，其改進之處在於在所述燒嘴本體上，設置由作為空氣進入通道的旁路進氣管和作為燃料進入通道的旁路進料管組成的旁路燃燒裝置，旁路進氣管和旁路進料管通入爐膛內；本實用新型的燒嘴，具有蓄熱式燃燒裝置節能效果好的優點，能源利用效率高；燃料分兩步進入，在燒嘴中的不同部位燃燒，能有效控制火焰溫度，控溫精度高，爐溫均勻性好；利用旁路燃燒系統，保證燃料能被及時引燃，有效避免因燃料不能及時引燃而引起的安全隱患。
文檔編號F23L15/00GK2890657SQ20062011007
公開日2007年4月18日 申請日期2006年3月8日 優先權日2006年3月8日
發明者顧向濤 申請人:顧向濤