一種採用分級結構的低氮型蓄熱式平焰燃燒器的製作方法

2023-05-28 14:52:28 1

1.本發明涉及燃燒器技術領域，具體為一種採用分級結構的低氮型蓄熱式平焰燃燒器。


背景技術：

2.目前，公知的國內黑色冶金、機械行業加熱爐多採用蓄熱式燃燒器及相配套的燃燒系統對爐內進行加熱，可大大節約燃料消耗，是國內外已經比較成熟和實用的節能產品。
3.蓄熱式燃燒器及相關配套燃燒系統因有約30％以上的節能效果被廣泛成熟應用於黑色冶金和機械行業加熱爐，預熱後的空氣溫度達到800℃以上，與燃料噴出混合時產生劇烈的燃燒反應，火焰溫度高並且集中，火焰的溫度梯度分布非常明顯，因此燃燒所產生的氮氧化物非常高，每立方米煙氣中通常在200～800毫克之間。
4.隨著國家和地方對工業爐窯nox排放的重視，制定了越來越嚴苛的排放指標，市場上也出現了很多採用初級分級結構的低氮型蓄熱式燃燒器，其特點是，採用單一的空氣分級或單一的燃氣分級結構，氮氧化物排放值在150～200毫克之間。
5.隨著市場有進一步限制氮氧化物排放要求，傳統低氮型蓄熱式燃燒器難以控制氮氧化物排放值在100毫克以下。


技術實現要素：

6.針對現有技術存在的不足，本發明目的是提供一種採用分級結構的低氮型蓄熱式平焰燃燒器，使煙氣中氮氧化物排放值低至100毫克/立方米以下，具備常規蓄熱式加熱爐燃燒器節能效果和超低氮氧化物排放效果。
7.為了實現上述目的，本發明是技術方案如下：
8.作為本發明是通過如下的技術方案來實現：一種採用分級結構的低氮型蓄熱式平焰燃燒器，包括蓄熱室，所述蓄熱室中設有導向空氣的預燃室，所述蓄熱室上設有通向預燃室內側燃氣以及通向蓄熱室排出端燃氣的燃氣輸送管道，所述蓄熱室排出端內壁上設有導流空氣的第一導流件，所述燃氣輸送管道上位於蓄熱室排出端一側設有第二導流件；
9.所述第二導流件包括圓臺形固定環和第一通道，所述圓臺形固定環大直徑端位於蓄熱室排出端一側，所述圓臺形固定環中開設有傾斜的第一通道；
10.所述燃氣輸送管道上連通有通向預燃室的一次燃氣噴槍，所述燃氣輸送管道上連通有通向蓄熱室排出端的二次燃氣噴槍。
11.優選的，所述圓臺形固定環與二次燃氣噴槍之間形成第二通道。
12.優選的，所述二次燃氣噴槍端部設有燃氣通向第二通道的二次燃氣噴頭，所述二次燃氣噴槍端部設有燃氣通向蓄熱室外側的三次燃氣噴頭。
13.優選的，所述第一導流件為圓環形結構，所述第一導流件內壁傾斜設置，所述第一導流件和第二導流件外側壁平行設置。
14.優選的，所述二次燃氣噴槍的外壁上包裹有耐高溫層。
15.優選的，所述預燃室為圓柱體內部中空結構，所述預燃室上均勻設有多個傾斜通孔，所述蓄熱室中設有穿設至預燃室內部的點火槍。
16.優選的，所述蓄熱室排出端外壁上燒嘴磚，所述燒嘴磚呈喇叭狀設置在蓄熱室上。
17.優選的，所述蓄熱室輸入端內部依次設有陶瓷蜂窩體和擋板磚，所述蓄熱室的內部設有耐火磚。
18.與現有技術相比，本發明的有益效果為：
19.用空氣分級降氮原理將燃燒器內空氣通道設計分為一次空氣、二次空氣和三次空氣三部分，將燃燒器內燃氣通道設計分為一次燃氣、二次燃氣和三次燃氣三部分，可使煙氣中氮氧化物排放值低至100毫克/立方米以下，具備常規蓄熱式加熱爐燃燒器節能效果和超低氮氧化物排放效果；
附圖說明
20.參照附圖來說明本發明的公開內容。應當了解，附圖僅僅用於說明目的，而並非意在對本發明的保護範圍構成限制，在附圖中，相同的附圖標記用於指代相同的部件。其中：
21.圖1為本發明平焰燃燒器的結構示意圖；
22.圖2為本發明平焰燃燒器a處的局部放大圖；
23.圖3為本發明蓄熱室內部空氣流通示意圖；
24.圖4為本發明燃氣流通示意圖。
25.圖中標註說明：1、空氣進口；2、蓄熱室；3、陶瓷蜂窩體；4、擋板磚；5、點火槍；6、燃氣輸送管道；7、一次燃氣噴槍；8、二次燃氣噴槍；81、二次燃氣噴頭；82、三次燃氣噴頭；83、耐高溫層；9、預燃室；10、第一導流件；11、第二導流件；111、圓臺形固定環；112、第一通道；113、第二通道；12、燒嘴磚。
具體實施方式
26.容易理解，根據本發明的技術方案，在不變更本發明實質精神下，本領域的一般技術人員可以提出可相互替換的多種結構方式以及實現方式。因此，以下具體實施方式以及附圖僅是對本發明的技術方案的示例性說明，而不應當視為本發明的全部或者視為對本發明技術方案的限定或限制。
27.如圖1所示，作為本發明的一種採用分級結構的低氮型蓄熱式平焰燃燒器，包括蓄熱室2，所述蓄熱室2中設有導向空氣的預燃室9，所述蓄熱室2上設有通向預燃室9內側燃氣以及通向蓄熱室2排出端燃氣的燃氣輸送管道6，所述蓄熱室2排出端內壁上設有導流空氣的第一導流件10，所述燃氣輸送管道6上位於蓄熱室2排出端一側設有第二導流件11；
28.所述第二導流件11包括圓臺形固定環111和第一通道112，所述圓臺形固定環111大直徑端位於蓄熱室2排出端一側，所述圓臺形固定環111中開設有傾斜的第一通道112；
29.所述燃氣輸送管道6上連通有通向預燃室9的一次燃氣噴槍7，所述燃氣輸送管道6上連通有通向蓄熱室2排出端的二次燃氣噴槍8。
30.具體的，冷空氣由空氣進口1進入蓄熱室2內，通過陶瓷蜂窩體3內的蜂窩狀孔系和擋板磚4進入中心通道內，預燃室9將空氣分成一次空氣和剩餘空氣兩部分，一次空氣進入預燃室9內與燃氣輸送管道6中的一次燃氣噴槍7噴出的一次燃氣進行部分混合，遇到點火
槍5產生持續火焰後，進入到中心通道中部位置，剩餘空氣從預燃室9外端進入到中心通道中部位置與一次燃氣燃燒產生的煙氣進行摻混，此時剩餘空氣的氧濃度降至18.5％以下；
31.在燃燒器中心通道出口設計了第一導流件10，將剩餘空氣再次分為二次空氣和三次空氣兩部分，第一導流件10內包含一個第二導流件11，二次燃氣噴槍8在最前端通過二次燃氣噴頭81和三次燃氣噴頭82將二次燃氣分級為二次燃氣和三次燃氣兩路，二次空氣通過第二導流件11進入到前端與二次燃氣率先混合，三次燃氣與三次空氣進行最終混合。
32.採用了空氣分級(三級以上)和燃氣分級(三級以上)的多重分級結構，通過深度分級結構使空氣與燃氣在燃燒器內混合更精細化，反應更溫和，燃燒溫度分布更均勻，因此可以大幅抑制和降低局部燃燒溫度，使氮氧化物生成量大大降低。
33.改變了常規蓄熱式燃燒方式帶來nox物排放高的問題，採用深度優化分級結構後，煙氣中氮氧化物排放可低至100毫克/立方米以下。
34.燃燒器空氣進入中心通道後，分流為一次空氣和剩餘空氣，一次空氣進入預燃室內與一次燃氣混合，進入預燃室的一次空氣與一次燃氣當量配比中空氣配置極度過量，一次燃氣充分燃燒後，在這部分區域形成氧濃度較低的助燃風，且由於空氣極度過量，該區域氮氧化物生成極低；
35.一次燃氣的完全燃燒後產生的煙氣與剩餘空氣混合後形成氧含量在圖示10-15％的混合氣體沿燃燒器軸向前行到達燃燒器的出口處遇分配盤被分為二次空氣和三次空氣，二次空氣與二次燃氣相遇，二次燃氣配置過量，配置不足的二次空氣，使這部分區域欠氧燃燒，形成熱值較低的次生燃氣，燃燒後產生的煙氣繼續與三次燃氣混合，同時與三次空氣混合生成的低氧助燃風和次生燃氣沿燃燒器徑向鋪展，並擴散混合，最後完全燃燒，使放熱過程延遲，消除高溫火焰區域，使氮氧化物生成量得到極大降低；
36.燃燒器在一次燃氣燃燒區域和二次燃氣燃燒區域分別會形成兩個煙氣內循環區域，在煙氣內循環區域會形成穩定的火焰燃燒區和煙氣摻混區，穩定摻混的效果就是產生穩定低氮氧化物生成的保證。
37.另外，該種結構設置，煙氣內循環降氮原理，使一次空氣與一次燃氣產生的煙氣在燃燒器內與二次空氣和二次燃氣進行摻混卷吸，再由三次空氣和三次燃氣形成煙氣循環效果，結合偏離當量比燃燒和濃淡燃燒技術為進一步深度降氮提供保證。
38.如圖1所示，所述圓臺形固定環111與二次燃氣噴槍8之間形成第二通道113，可使得圓臺形固定環111的部位對於空氣進行不同方向上輸送，從而對於氣體進行二次和三次燃燒操作。
39.如圖2所示，所述二次燃氣噴槍8端部設有燃氣通向第二通道113的二次燃氣噴頭81，所述二次燃氣噴槍8端部設有燃氣通向蓄熱室2外側的三次燃氣噴頭82，二次燃氣噴頭81噴出的燃氣會與第一通道112處輸送的空氣進行混合，三次燃氣噴頭82噴出的燃氣會與排出到蓄熱室2之外的空氣混合，從而進行二次燃燒和三次燃燒操作。
40.如圖1所示，所述第一導流件10為圓環形結構，所述第一導流件10內壁傾斜設置，所述第一導流件10和第二導流件11外側壁平行設置，該種結構設置一方面可使得空氣輸送更加平順，另一方面可使得通入到第一通道112中的空氣流向得到改變，第一通道112的空氣，以及第一導流件10和第二導流件11之間的空氣兩者流向不同方向，方便進行二次和三次燃燒操作。
41.所述二次燃氣噴槍8的外壁上包裹有耐高溫層83，通過耐高溫層83的設置，可避免二次燃氣噴槍8產生高溫損傷現象，使得二次燃氣噴槍8的使用壽命增長，對於燃氣的輸送效果更好。
42.如圖1所示，所述預燃室9為圓柱體內部中空結構，所述預燃室9上均勻設有多個傾斜通孔，所述蓄熱室2中設有穿設至預燃室9內部的點火槍5，該種結構設置，在燃燒器9內部設置預燃室，一部分燃氣在燃燒器內就開始燃燒，產生的煙氣混合空氣後，可有效降低空氣的氧含量，抑制燃氣遇高溫空氣後劇烈反應。
43.如圖1所示，所述蓄熱室2排出端外壁上燒嘴磚12，所述燒嘴磚12呈喇叭狀設置在蓄熱室2上；改變傳統燃燒器頭部設計喇叭口的設計思路，將喇叭口設計在爐牆部分，這樣可以增大喇叭鋪展面，使平焰效果更加明顯，燃燒溫度分布更加開闊均勻，有利於降低氮氧化物生成量。
44.如圖1所示，所述蓄熱室2輸入端內部依次設有陶瓷蜂窩體3和擋板磚4，所述蓄熱室2的內部設有耐火磚，提高耐用性和壽命。
45.本發明的技術範圍不僅僅局限於上述說明中的內容，本領域技術人員可以在不脫離本發明技術思想的前提下，對上述實施例進行多種變形和修改，而這些變形和修改均應當屬於本發明的保護範圍內。