一種雙旋流平焰燒嘴的製作方法

2023-10-11 08:49:39

本發明屬於燒嘴領域，具體涉及一種在燒嘴能力波動較大和空燃比失調的情況下，能夠形成穩定火盤的煤氣雙旋流平火焰燃燒裝置。

背景技術：

平焰燒嘴是工業加熱爐上一個非常重要的供熱裝備，傳統的平焰燒嘴利用旋轉空氣的離心作用和附壁效應使火焰貼附於爐壁，形成以燒嘴出口中心為圓心向四周展開的圓盤狀火焰。平焰燒嘴具有以下優點，提高爐壁的溫度均勻性和輻射傳熱能力，在軋鋼加熱爐上應用可降低爐膛高度，改善爐壓分布，縮小爐膛空閒區，減少爐牆散熱面積，因而節約燃料。

傳統的平焰燒嘴在額定能力下能夠較好地形成平火焰，但調節比較小。在實際生產過程中，實際供熱能力需要根據被加熱工件的溫度要求來調整，燒嘴的實際能力往往處在較大範圍內波動；在熱負荷較小時，傳統的平焰燒嘴很難形成平火焰以滿足生產需求，急需進一步改進。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的在於提供一種雙旋流平焰燒嘴，該燒嘴能夠有效提高熱負荷調節比，尤其在低熱負荷工況下能實現平焰燃燒，並具有較好的火焰穩定性。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：一種雙旋流平焰燒嘴，包括中心風管、煤氣管、主空氣管與燒嘴本體，所述燒嘴本體上設有燃燒通道，所述中心風管、煤氣管及主空氣管由內至外依次同軸設置，所述燒嘴本體設置在主空氣管的出風口處且燃燒通道與主空氣管出風口同軸連通；所述煤氣管與主空氣管內位於出風口處對應設有煤氣旋流器與主空氣旋流器，所述煤氣旋流器設置在中心風管與煤氣管之間，所述主空氣旋流器設置在煤氣管與主空氣管之間；所述中心風管出風口與主空氣管出風口均位於煤氣管出口前方。

進一步，所述中心風管出風口端頭處套裝有中心風噴頭，所述中心風噴頭為圓臺結構且圓臺側面上均勻分布有若干個中心風噴孔。

進一步，所述中心風噴孔軸線垂直於圓臺側面。

進一步，所述中心風噴孔軸線與中心風管軸線間的夾角為30°～90°，且中心風噴孔數量≥3個。

進一步，在中心風管軸向方向上，所述主空氣管出風口端面位於煤氣管出口端面與中心 風噴孔之間。

進一步，所述煤氣管內位於出口處還設有內導引板，所述內導引板設置在中心風管與煤氣旋流器之間。

進一步，所述主空氣管內位於出風口處還設有收口管，所述主空氣旋流器設置在收口管內壁與煤氣管外壁之間。

進一步，所述煤氣旋流器與主空氣旋流器中所對應的煤氣旋流片與主空氣旋流片的旋流方向和旋流角度均相同，兩旋流片旋流角度均為30～80°。

進一步，所述主空氣旋流片的中徑D2與煤氣旋流片的中徑D1之比為1.5～3。

進一步，所述燃燒通道包括與主空氣管出風口相連接的直管段及位於直管段後方的弧形段，所述主空氣旋流片中徑D2與燃燒通道直管段內徑D3之比為0.6～0.9，直管段長度L3與直管段內徑D3之比為0.5～2。

本發明的有益效果在於：(1)增大了燒嘴調節比，在供熱負荷波動較大的工況下，尤其是小能力下，能夠形成穩定的平火焰；(2)火焰附壁效果優於傳統平焰燒嘴，火焰較薄且溫度分布均勻；(3)燒嘴在空燃比失調時仍然能夠正常運行；(4)火焰穩定性好，相比於現有平焰燒嘴，擴展了平焰燒嘴的使用範圍，增強了燒嘴應對實際生產中各種複雜工況的能力，使得單個及綜合性能都有較大提升，產品的可調節性、適用性和可靠性較高。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明：

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為燒嘴出口端部結構示意圖；

圖3為中心風噴頭結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。

如圖所示，本發明中的雙旋流平焰燒嘴，包括中心風管1、煤氣管2、主空氣管3與燒嘴本體4，所述燒嘴本體4上設有燃燒通道，所述中心風管1、煤氣管2及主空氣管3由內至外依次同軸設置，所述燒嘴本體4設置在主空氣管3的出風口處且燃燒通道與主空氣管3出風口同軸連通；所述煤氣管2與主空氣管3內位於出風口處對應設有煤氣旋流器5與主空氣旋流器6，所述煤氣旋流器5設置在中心風管1與煤氣管2之間，所述主空氣旋流器6設置在 煤氣管2與主空氣管3之間；所述中心風管1出風口與主空氣管3出風口均位於煤氣管2出口前方。

本實施例中，中心風管1外是煤氣管2，煤氣管2外是主空氣管3，中心風從中心風管1進入燒嘴本體4，中心風管1出風口端頭處套裝有中心風噴頭7且中心風噴頭7伸入到煤氣旋流器5和主空氣旋流器6的前方。中心風通過中心風噴頭7以一定角度噴入燃燒通道，此處的中心風量佔空氣總流量的5％～15％；煤氣通過煤氣管2進入燃燒通道，煤氣旋流器5設置在煤氣管2的出口端頭處，煤氣旋流器5內部有煤氣旋流片，煤氣通過煤氣旋流器5後以一定的軸向和切向速度進入燃燒通道內，5％～15％的煤氣與中心風噴頭7噴出的空氣點燃燃燒，剩餘的煤氣進入燃燒通道後，在切向速度的作用下沿燃燒通道壁面展開燃燒；主空氣進入主空氣管3，通過設置在主空氣管3出風口端頭處的主空氣旋流器6進入燃燒通道，主空氣旋流器6內部有主空氣旋流片，主空氣在主空氣旋流片的作用下以一定切向速度進入燃燒通道並貼壁展開燃燒。此處的中心風能夠保證點火功能和火焰穩定性，從而提高平火焰質量。

本實施例中的中心風噴頭7為圓臺結構且圓臺側面上均勻分布有三個中心風噴孔71，各中心風噴孔71軸線垂直於圓臺側面，且中心風噴孔軸線與中心風管軸線間的夾角為60°，通過控制中心風噴出角度及噴出風量，能夠在熱負荷較小時形成平火焰以滿足生產需求。當然，根據其實際情況，中心風噴孔軸線與中心風管軸線間的夾角α可在30°～90°之間調整。

本實施例中，在中心風管1軸向方向上，所述主空氣管3出風口端面位於煤氣管2出口端面與中心風噴孔之間。具體的，中心風噴孔71在最前方，主空氣出口在中心風噴孔71與煤氣出口之間，通過煤氣和主空氣的兩級旋流，增強了空、煤氣在切向方向上的動量，使氣流能夠較好地貼壁展開燃燒，形成穩定的火盤，尤其在燒嘴負荷較小時，仍能形成平火焰。

本實施例中，所述煤氣管2內位於出口處還設有內導引板8，所述內導引板8設置在中心風管1與煤氣旋流器之間，此處的內導引板8利於輸出煤氣形成環形。

本實施例中，所述主空氣管3內位於出風口處還設有收口管9，所述主空氣旋流器6設置在收口管9內壁與煤氣管2外壁之間，收口管9減小了主空氣管3的出口口徑，進一步增強了空氣的輸出動力，可靠保證了輸出的主空氣形成環形。

本實施例中，所述煤氣旋流器5與主空氣旋流器6中所對應的煤氣旋流片與主空氣旋流片的旋流方向和旋流角度均相同，兩旋流片旋流角度均為30～80°，可保證煤氣與空氣以最佳的貼壁效果展開燃燒。

作為上述方案的進一步改進，所述燃燒通道包括與主空氣管3出風口相連接的直管段91及位於直管段91後方的弧形段92，該通道結構能保證噴出的空、煤氣在通道內混合併貼壁 展開燃燒，提高了火焰穩定性。本實施例中，主空氣旋流片的中徑D2與煤氣旋流片的中徑D1之比為1.5～3，所述主空氣旋流片中徑D2與燃燒通道直管段內徑D3之比為0.6～0.9，直管段長度L3與直管段內徑D3之比為0.5～2。在中心風管1軸線方向上，煤氣管2出口端面與主空氣管3出風口端面間距離為L1，煤氣管2出口端面與中心風噴孔71間的距離為L2，控制L2>L1，通過控制各部分間的尺寸匹配關係，可使氣流能夠較好地貼壁展開燃燒，形成穩定的火盤，提高了燒嘴的調節比，尤其在燒嘴負荷較小時，仍然能夠形成平火焰，並且在空氣過量或煤氣過量的空燃比失調工況下能夠正常運行，中心風管1保證點火和火焰穩定性，使其能夠適應現場各種複雜工況，提高了平焰燒嘴的可調節性、適用性以及可靠性。

最後說明的是，以上優選實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管通過上述優選實施例已經對本發明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發明權利要求書所限定的範圍。