高效螺旋翅片自身預熱式燒嘴的製作方法

2023-05-18 01:55:26 1

本發明涉及自身預熱式燒嘴領域，尤指一種高效螺旋翅片自身預熱式燒嘴。

背景技術：

現有的工業爐窯的燃燒器或燒嘴大部分沒有預熱系統，或空氣預熱溫度不高，當助燃空氣進入燃燒室時，助燃空氣溫度很低，燃燒過程中需要吸收大量的熱，從而使得燃氣的燃燒不充分不完全，影響系統的能量轉換以及工業爐窯的整體熱效率，並且燒嘴的火焰溫度場也不均勻，嚴重影響到燒嘴的壽命，而且煙氣出口速度不高，排出的煙氣溫度高，熱損失大，煙氣中NOx和未完全燃燒的C0排放量也增大，嚴重汙染環境並且影響系統工作以及操作人員的人身安全。

現今能源價格逐漸上升，能源成本佔的比重越來越大，改進設備回收煙氣餘熱，提高燒嘴的熱效率越顯必要。如何在原有常規燃燒器的結構基礎上進行改進，使大部分煙氣熱量能傳遞給助燃空氣後再排走，已經提上了人們的研究日程。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明提供一種有效地提高預熱空氣溫度，提高燃料的燃燒效率，減少NOx排放，節約能源、減少成本的高效螺旋翅片自身預熱式燒嘴。

為實現上述目的，本發明採用的技術方案是：一種高效螺旋翅片自身預熱式燒嘴，包括燃氣管、空氣殼體、設置在空氣殼體外側的空氣口、排氣口，還包括螺旋翅片空氣導管、螺旋翅片換熱器管，空氣殼體內設置有空氣腔體，所述空氣腔體與空氣口連通，螺旋翅片空氣導管的前端固定設置在空氣殼體內並與空氣腔體連通，所述螺旋翅片換熱器管套接在螺旋翅片空氣導管的表面，螺旋翅片換熱器管的前端設置在空氣殼體內並與空氣腔體連通，所述螺旋翅片換熱器管表面套接有煙氣導管，煙氣導管與排氣口連通，所述燃氣管一端設置在螺旋翅片空氣導管內並連接有一次燃燒室，所述一次燃燒室的另一端固定設置在螺旋翅片換熱器管的後端上，一次燃燒室與螺旋翅片空氣導管間形成一次環縫間隙。

本發明的有益效果在於：本發明通過設置表面帶有螺旋翅片的螺旋翅片空氣導管、螺旋翅片換熱器管，且燃氣管設置在螺旋翅片空氣導管內，螺旋翅片結構使得助燃空氣與排放煙氣在燒嘴內部的換熱面積急劇增加，助燃空氣預熱溫度可以達到600-800℃，比普通的無空氣預熱的燒嘴節能30~40%，燃燒熱效率達80%以上，因此該螺旋翅片結構能最大化地提高預熱空氣溫度，提高燃料的燃燒效率，節約能源、減少成本；採用空氣分級燃燒技術，即一部分助燃空氣從空氣腔體進入螺旋翅片空氣導管並從一次環縫間隙進入一次燃燒室與燃氣混合燃燒，部分助燃空氣從一次燃燒室與螺旋翅片換熱器管之間形成二次環縫間隙處噴出，與一次燃燒室內燃燒噴出的煙氣混合再進行二次燃燒，成高速火焰，高速火焰能卷吸周圍的煙氣參與燃燒，能有效的降低火焰燃燒溫度，從而減少NOx的產生。

附圖說明

圖1 是本發明的結構示意圖；

圖2 是本發明具體實施方式示意圖；

圖3 是另一實施例示意圖。

附圖標號說明：1-燃氣管；11-燃氣殼體；2-空氣殼體；21-空氣口；22-排氣口；23-空氣腔體；3-螺旋翅片空氣導管；4-螺旋翅片換熱器管；5-煙氣導管；6-一次燃燒室；61-縮口結構；7-輻射管；8-爐膛。

具體實施方式

請參閱圖1-3所示，本發明關於一種高效螺旋翅片自身預熱式燒嘴，包括燃氣管1、空氣殼體2、設置在空氣殼體2外側的空氣口21、排氣口22，還包括螺旋翅片空氣導管3、螺旋翅片換熱器管4，空氣殼體2內設置有空氣腔體23，所述空氣腔體23與空氣口21連通，螺旋翅片空氣導管3的前端固定設置在空氣殼體2內並與空氣腔體23連通，所述螺旋翅片換熱器管4套接在螺旋翅片空氣導管3的表面，螺旋翅片換熱器管4的前端設置在空氣殼體2內並與空氣腔體23連通，所述螺旋翅片換熱器管4表面套接有煙氣導管5，煙氣導管5與排氣口22連通，所述燃氣管1一端設置在螺旋翅片空氣導管4內並連接有一次燃燒室6，所述一次燃燒室6的另一端固定設置在螺旋翅片換熱器管4的後端上，一次燃燒室6與螺旋翅片空氣導管3間形成一次環縫間隙，燃氣管1的另一端延伸至空氣殼體2外並通過燃氣殼體11固定在空氣殼體2的外側。

相較於現有的技術，本發明通過設置表面帶有螺旋翅片的螺旋翅片空氣導管3、螺旋翅片換熱器管4，且燃氣管1設置在螺旋翅片空氣導管3內，螺旋翅片結構使得助燃空氣與排放煙氣在燒嘴內部的換熱面積急劇增加，助燃空氣預熱溫度可以達到600-800℃，比普通的無空氣預熱的燒嘴節能30-40%，燃燒熱效率達80%以上，因此該螺旋翅片結構能最大化地提高預熱空氣溫度，提高燃料的燃燒效率，節約能源、減少成本；採用空氣分級燃燒技術，即一部分助燃空氣從空氣腔體2進入螺旋翅片空氣導管3並從一次環縫間隙進入一次燃燒室6與燃氣混合燃燒，部分助燃空氣從一次燃燒室6與螺旋翅片換熱器管4之間形成二次環縫間隙處噴出，與一次燃燒室內燃燒噴出的煙氣混合再進行二次燃燒，成高速火焰，高速火焰能卷吸周圍的煙氣參與燃燒，能有效的降低火焰燃燒溫度，從而減少NOx的產生。

具體地，所述一次燃燒室6為陶瓷燃燒室，所述陶瓷燃燒室與螺旋翅片換熱器管4連接的一端為縮口結構61，所述螺旋翅片換熱器管4後端的表面設置有連接孔，所述一次燃燒室6的縮口結構61固定連接在連接孔上，所述一次燃燒室6縮口結構61與連接孔之間形成二次環縫間隙。

採用上述方案，一次燃燒室6與螺旋翅片換熱器管4連接的一端為縮口結構61，可提高一次燃燒室6內燃燒後的煙氣的噴射速度，再二次燃燒形成高速火焰，卷吸爐膛8周圍的煙氣參與燃燒，能有效的降低火焰燃燒溫度，從而減少NOx的產生。

具體地，還包括輻射管7，所述輻射管7固定連接在螺旋翅片空氣導管3、螺旋翅片換熱器管4、煙氣導管5的後端。

採用上述方案，煙氣進入輻射管7進行輻射傳熱後，由煙氣導管5導入到螺旋翅片換熱器4，煙氣與經過螺旋翅片空氣導管3的助燃空氣進行熱交換之後變為冷煙氣，最後從排氣口22排出。

具體地，所述螺旋翅片空氣導管和3螺旋翅片換熱器管4的材質為金屬合金或碳化矽。

採用上述方案，當螺旋翅片空氣導管3和螺旋翅片換熱器管4採用金屬合金材質時，使用溫度在1000℃以下；當採用碳化矽材質是，使用溫度在1000℃以上。

下面通過具體實施例對本發明作進一步說明。

明火直接加熱實施例（如圖2所示）

1）助燃空氣由空氣口21進入空氣殼體2內部的空氣腔體23，然後助燃空氣一部分進入螺旋翅片空氣導管3，用以冷卻保護燃氣管1，防止燃氣管1熱損，一部分進入螺旋翅片換熱器4內，與經過螺旋翅片換熱器4外的煙氣進行熱交換之後變為高溫助燃空氣，高溫助燃空氣一部分經由一次環縫間隙進入一次燃燒室6，另一部分進入二次環縫間隙；

2）燃氣由燃氣管1進入到達一次燃燒室6；

3）預熱後的助燃空氣由一次環縫間隙進入一次燃燒室6與經由燃氣管1進入一次燃燒室6內的燃氣在一次燃燒室6內形成一次燃燒；

4）一次燃燒產生的煙氣由一次燃燒室6縮口結構61處噴出，與二次環縫間隙進入的二次風在爐膛8內形成二次燃燒，空氣分級燃燒技術，能有效的降低火焰燃燒溫度，從而減少NOx的產生；

5）二次燃燒後在爐膛8內形成高速火焰，高速火焰能卷吸周圍的煙氣參與燃燒，降低火焰溫度，減少NOx的形成；

6）爐膛8內煙氣由煙氣導管5導入到螺旋翅片換熱器4，煙氣與經過螺旋翅片空氣導管3的助燃空氣進行熱交換之後變為冷煙氣，最後從排氣口22排出。

輻射管間接加熱實施例（如圖3所示）

1）助燃空氣由空氣口21進入空氣殼體2內部的空氣腔體23，然後助燃空氣一部分進入螺旋翅片空氣導管3，用以冷卻保護燃氣管1，防止燃氣管1熱損，一部分進入螺旋翅片換熱器4內，與經過螺旋翅片換熱器4外的煙氣進行熱交換之後變為高溫助燃空氣，高溫助燃空氣一部分經由一次環縫間隙進入一次燃燒室6，另一部分進入二次環縫間隙；

2）燃氣由燃氣管1進入到達一次燃燒室6；

3）預熱後的助燃空氣由一次環縫間隙進入一次燃燒室6與經由燃氣管1進入一次燃燒室6內的燃氣在一次燃燒室6內形成一次燃燒；

4）一次燃燒產生的煙氣由一次燃燒室6縮口結構61處噴出，與二次環縫間隙進入的二次風在輻射管7內形成二次燃燒，並且適配於不同類型的輻射管7如I型，P型，雙P型等輻射管的使用，空氣分級燃燒技術能有效的降低火焰燃燒溫度，從而減少NOx的產生；

5）二次燃燒後在輻射管內形成高速火焰，高速火焰能卷吸周圍的煙氣參與燃燒，降低火焰溫度，減少NOx的形成；

6）輻射管7內煙氣由煙氣導管5導入到螺旋翅片換熱器4，煙氣與經過螺旋翅片空氣導管3的助燃空氣進行熱交換之後變為冷煙氣，最後從排氣口22排出。

以上實施方式僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護範圍內。