專利名稱：低氮氧化物混合煤氣調(diào)焰燃燒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)爐加熱專用混合煤氣燃燒裝置，尤其是 可以降低N0x排放的火焰長(zhǎng)度可調(diào)的混合煤氣燃燒裝置。
技術(shù)背景
傳統(tǒng)調(diào)焰燒嘴的一次風(fēng)和二次風(fēng)通過嘴前1個(gè)同心管進(jìn)入燒嘴， 通過調(diào)節(jié)安裝在燒嘴本體上火焰調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)火焰長(zhǎng)度；由于二次風(fēng)包 裹一次風(fēng)和煤氣，二次風(fēng)發(fā)生巻吸作用，使煙氣進(jìn)入不了燃燒區(qū)域， 產(chǎn)生煙氣在小范圍內(nèi)循環(huán)，生成局部高溫，因此燃燒產(chǎn)物中N0x的含 量偏高， 一般N0x的含量在100ppm左右。如今，世界各國(guó)對(duì)環(huán)保愈 來愈重視，也相應(yīng)地制定了 N0x排放標(biāo)準(zhǔn)，本實(shí)用新型"低氮氧化物 混合煤氣調(diào)焰燃燒裝置"正是在這種背景下，在吸取了國(guó)外先進(jìn)技術(shù) 的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新研制的一種低NOx排放、火焰長(zhǎng)度可調(diào)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的 創(chuàng)新型低N0x混合煤氣調(diào)焰燃燒裝置。 發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)傳統(tǒng)燒嘴N0x排放較高的缺點(diǎn)，為了適應(yīng)我國(guó)政府及企業(yè)環(huán) 保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，我們?cè)趯?shí)踐的基礎(chǔ)上研制開發(fā)出新型"低氮氧化 物混合煤氣調(diào)焰燃燒裝置"，不僅使鋼坯加熱質(zhì)量得到提升，同時(shí)也 大大降低了 N0x的排放量。
本實(shí)用新型涉及的低氮氧化物混合煤氣調(diào)焰燃燒裝置，包括由中 心空氣噴嘴、 一次空氣噴嘴和燃料噴嘴組合而成的主噴管及二次空氣
噴管，其特征在于二次空氣噴管與主噴管分離，平行于主噴管布置， 實(shí)現(xiàn)二次助燃空氣的供給，完成燃料的二級(jí)燃燒。其中燒嘴磚在燒嘴安裝時(shí)與爐墻一起澆注而成，其中燒嘴磚上二 次空氣噴口可以是月牙形、圓型、長(zhǎng)方形。一次空氣噴嘴設(shè)有空氣旋流裝置。煤氣噴嘴噴頭由特殊鋼制成，且為螺紋連接，可拆卸。本實(shí)用新型"低氮氧化物混合煤氣調(diào)焰燃燒裝置"采用兩級(jí)燃燒 法的機(jī)理，燃料在主噴嘴與髙速旋轉(zhuǎn)的一次空氣混合發(fā)生一級(jí)燃燒的 同時(shí)，二次助燃空氣由二次空氣噴管噴口 f噴出，在爐內(nèi)與一級(jí)燃燒 產(chǎn)生的火焰邊混合邊燃燒，這樣不僅使火焰長(zhǎng)度增長(zhǎng)，混合效果也得 到了明顯提高，避免產(chǎn)生局部超高溫區(qū)域，有效降低了燃燒產(chǎn)物中 N0x的含量，使其含量低于70ppm;同時(shí)二次助燃空氣高速噴入爐內(nèi) 時(shí)發(fā)生卷吸作用， 一部分爐內(nèi)煙氣被巻吸到煤氣燃燒區(qū)域，這樣也大 大提高沿爐寬方向爐氣溫度均勻性，提升了鋼坯加熱質(zhì)量。 本燃燒裝置具有如下功能特點(diǎn)及有益效果1) 中心助燃空氣噴嘴1的主要作用是在燒嘴燃燒負(fù)荷降低時(shí)，來 保證火焰的剛性；通過中心助燃空氣噴嘴1進(jìn)入燒嘴的助燃空氣量大 約占總助燃空氣量的5%左右；在燒嘴正常工作時(shí)不用對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)。2) 本燃燒裝置的火焰長(zhǎng)度主要靠調(diào)整一次助燃空氣量來調(diào)節(jié)。正 常工作時(shí)， 一次助燃空氣從一次空氣噴嘴2高速旋轉(zhuǎn)噴出，將從中間 燃料噴口 3噴出的混合煤氣包裹在中間高速前進(jìn)，在前進(jìn)過程中 一次 助燃空氣和燃料不斷混合燃燒，這樣不僅保證了燃燒質(zhì)量，同時(shí)也保
證了火焰的長(zhǎng)度。于是我們就可以通過對(duì)一次助燃空氣的調(diào)節(jié)來調(diào)整
火焰的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)調(diào)焰功能。 一次助燃空氣量占總助燃空氣量的o-
30%。
3) 本燃燒裝置將二次空氣噴嘴4作成單孔，水平置于主噴嘴旁 邊。正常工作時(shí)，二次助燃空氣在爐內(nèi)與一級(jí)燃燒的火焰邊混合邊燃
燒，這樣可以有效減緩火焰噴出速度沿爐寬的的衰減，延長(zhǎng)火焰長(zhǎng)度；
同時(shí)，將二次助燃空氣噴管4和主噴嘴分離，當(dāng)二次風(fēng)高速噴入爐內(nèi) 時(shí)與包裹燃料的一次助燃空氣和煙氣發(fā)生巻吸作用， 一部分爐內(nèi)煙氣 被卷吸到煤氣燃燒區(qū)域，這樣可以有效降低燃燒產(chǎn)物中NOx的含量， 實(shí)現(xiàn)NOx低排放的環(huán)保功能。二次助燃空氣量占總助燃空氣量的70 ~ 畫。
4) 本燃燒裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單主要體現(xiàn)在將燒嘴磚5與爐墻構(gòu)成一體， 燒嘴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，其中主噴嘴組合噴口 g為圓型、二次空氣噴管燒 嘴磚噴口 f可以根據(jù)燃料及燃燒機(jī)理需要設(shè)計(jì)成不同形狀，如月牙 形、圓型、長(zhǎng)方形等。
低NOx的實(shí)現(xiàn)
1) 本實(shí)用新型釆用二級(jí)燃燒方式， 一次空氣在與煤氣在爐內(nèi)混合 燃燒時(shí)，由于風(fēng)量在0~30%范圍在一級(jí)燃燒時(shí)，燃燒需要02不夠，
同時(shí)一次包裹煤氣高速噴入爐內(nèi)卷吸一部分煙氣進(jìn)入燃燒區(qū)域，因此 在一級(jí)燃燒區(qū)域燃燒不完全， 一級(jí)燃燒區(qū)域火焰中心溫度得到有效降 低，因此在此區(qū)域有效抑止NOx的生成。
2) —級(jí)燃燒即將完成時(shí)，來自二次風(fēng)噴嘴4的二次風(fēng)高速噴入爐
內(nèi)時(shí)與包裹燃料的一次助燃空氣和煙氣發(fā)生卷吸作用， 一部分爐內(nèi)煙
氣被卷吸到煤氣燃燒區(qū)域，因此有效抑止N0x的生成。這是因?yàn)镹0x 的生成必須具備兩個(gè)條件， 一是足夠高的溫度，二是燃燒區(qū)域02的濃 度。本實(shí)用新型"低氮氧化物混合煤氣調(diào)焰燃燒裝置"采用2級(jí)燃燒 方式， 一級(jí)燃燒屬于缺氧燃燒，因此一級(jí)燃燒區(qū)域火焰中心溫度相對(duì) 傳統(tǒng)調(diào)焰燒嘴低，二級(jí)燃燒是在一級(jí)燃燒之后，由于高速噴入的二次 空氣卷吸周圍的煙氣，因此在二級(jí)燃燒區(qū)域02的濃度低，而本實(shí)用新 型"低氮氧化物混合煤氣調(diào)焰燃燒裝置"從結(jié)構(gòu)和燃燒機(jī)理上最大限 度抑止N0x的生成，實(shí)現(xiàn)NOx低排放的環(huán)保功能。本實(shí)用新型"低氮 氧化物混合煤氣調(diào)焰燃燒裝置"從燃燒機(jī)理上火焰高溫區(qū)域被延長(zhǎng)， 因此火焰長(zhǎng)度方向周圍煙氣溫度比較均勻，但是火焰髙溫區(qū)溫度較傳 統(tǒng)的調(diào)焰燒嘴低15(TC左右，因此本實(shí)用新型"低氮氧化物混合煤氣 調(diào)焰燃燒裝置"是21世紀(jì)新型環(huán)保然燒器。

圖l是低氮氧化物混合煤氣調(diào)焰燃燒裝置示意圖； 圖2是低氮氧化物混合煤氣調(diào)焰燃燒裝置主噴嘴A-A剖視圖； 圖3是圖2的C向視圖，它顯示主噴嘴和二次空氣噴管燒嘴磚 的形狀。
其中1-中心空氣噴嘴、2-—次空氣噴嘴、3-燃料噴嘴、4 -二次空氣噴管、5-燒嘴磚、a-空氣旋流裝置、b-測(cè)壓管、c-觀 火孔、d-點(diǎn)火孔、e-燃料噴頭、f-燒嘴磚二次空氣噴口、 g-燒嘴 磚主噴口、 A-法蘭一、B-法蘭二、 C-法蘭板。
具體實(shí)施方式
下面就本實(shí)用新型的一種燃燒裝置結(jié)合附圖描述如下。當(dāng)然，本 實(shí)用新型并不僅僅局限于此例，還可根據(jù)具體條件對(duì)其作出其它形式 上的的變化與創(chuàng)新。低氮氧化物混合煤氣調(diào)焰燃燒裝置，它包括主噴嘴組合和二次 空氣噴管。主噴嘴實(shí)現(xiàn)中心空氣、燃料和一次助燃空氣的供給，完成 一級(jí)燃燒，它由中心空氣噴嘴1、 一次空氣噴嘴2和燃料噴嘴3三 部分組成；一次空氣噴嘴供應(yīng)的空氣約占總理論燃燒空氣的30%左右， 設(shè)有空氣旋流裝置a，實(shí)現(xiàn)一次空氣髙速旋轉(zhuǎn)，并實(shí)現(xiàn)與燃料的一級(jí) 燃燒；二次助燃空氣噴管4實(shí)現(xiàn)二次助燃空氣的供給，完成燃料的二 級(jí)燃燒，其供風(fēng)量約占總理論燃燒空氣的70%左右；它與主噴管分離， 平行于主噴管安置；另外，主噴嘴組合和二次空氣噴管均不帶燒嘴磚， 燒嘴磚待燒嘴安裝時(shí)與爐墻一起澆注而成，其中燒嘴磚二次空氣噴口 f可以根據(jù)燃料及燃燒機(jī)理需要設(shè)計(jì)成不同形狀，如月牙形、圓型、 長(zhǎng)方形等。圖1、圖2和圖3,展示了一種低氮氧化物混合煤氣調(diào)焰燃燒裝 置。在此實(shí)施例中，低氮氧化物混合煤氣調(diào)焰燃燒裝置包括主噴嘴 組合、二次空氣噴管4和燒嘴磚5。主噴嘴組合、二次空氣噴通過法 蘭板C組合在一起安裝在爐皮鋼板上，燒嘴磚5于爐墻成一體。主噴嘴實(shí)現(xiàn)中心空氣、燃料和一次助燃空氣的功給，完成一級(jí)燃 燒，它由中心空氣噴嘴l、 一次空氣噴嘴2和燃料噴嘴3三部分組成。 中心空氣噴嘴1的主要作用是在燒嘴燃燒負(fù)荷降低時(shí)，來保證火焰的
剛性；通過中心空氣噴嘴l進(jìn)入燒嘴的助燃空氣量大約占總助燃空氣 量的5%左右；在燒嘴正常工作時(shí)不用對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)。 一次空氣主要 來調(diào)節(jié)火焰長(zhǎng)度。正常工作時(shí)， 一次助燃空氣經(jīng)空氣旋流裝置a,高 速旋轉(zhuǎn)，將從中間燃料噴口 3噴出的混合煤氣包裹在中間高速前進(jìn)， 再由燒嘴磚5上的主噴口 g噴出。在前進(jìn)過程中一次助燃空氣和燃料 不斷混合燃燒，這樣不僅保證了燃燒質(zhì)量，同時(shí)也保證了火焰的長(zhǎng)度。 于是我們就可以通過對(duì)一次助燃空氣的調(diào)節(jié)來調(diào)整火焰的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn) 調(diào)焰功能。 一次助燃空氣量占總助燃空氣量的0~30%。本實(shí)施例中 中心空氣噴嘴1、 一次空氣噴嘴2和燃料噴嘴3三部分由兩組同心法 蘭A、 B連成一體；并且在燃料噴嘴3和一次空氣噴嘴2的直管段都 設(shè)有壓力檢測(cè)孔b;燒嘴的側(cè)部還裝有點(diǎn)火孔d。
如附圖3所示，本實(shí)施例將二次空氣噴嘴4燒嘴磚噴口 f作成月 牙狀。正常工作時(shí)，二次助燃空氣在爐內(nèi)與混合煤氣邊混合邊燃燒， 這樣可以有效減緩火焰噴出速度沿爐寬的的衰減，延長(zhǎng)火焰長(zhǎng)度；同 時(shí)，將二次空氣噴管4于主噴嘴分離，當(dāng)二次風(fēng)高速噴入爐內(nèi)時(shí)與包 裹燃料的一次助燃空氣和煙氣發(fā)生卷吸作用， 一部分爐內(nèi)煙氣被卷吸 到煤氣燃燒區(qū)域，這樣可以有效降低燃燒產(chǎn)物中N0x的含量，實(shí)現(xiàn) N0x低排放的環(huán)保功能。此外，在二次空氣噴嘴4的端部安裝了帶有 球閥和耐熱玻璃的觀火孔c;在二次空氣噴嘴4的直管段安裝了測(cè)壓 管b。
權(quán)利要求1、一種低氮氧化物混合煤氣調(diào)焰燃燒裝置，包括由中心空氣噴嘴(1)、一次空氣噴嘴(2)和燃料噴嘴(3)組合而成的主噴管及二次空氣噴管(4)，其特征在于二次空氣噴管(4)與主噴管分離，平行于主噴管布置，實(shí)現(xiàn)二次助燃空氣的功給，完成燃料的二級(jí)燃燒。
2、 如權(quán)利要求1所述的低氮氧化物混合煤氣調(diào)焰燃燒裝置，其特 征在于燒嘴磚(5)在燒嘴安裝時(shí)與爐墻一起澆注而成，其中燒嘴 磚上二次空氣噴口 (f)可以是月牙形、圓型、長(zhǎng)方形。
3、 如權(quán)利要求1所述的低氮氧化物混合煤氣調(diào)焰燃燒裝置，其特 征在于 一次空氣噴嘴(2)設(shè)有空氣旋流裝置a。
4、
5、如權(quán)利要求1所述的低氮氧化物混合煤氣調(diào)焰燃燒裝置，其特 征在于煤氣噴嘴噴頭e由特殊鋼制成，且為螺紋連接，可拆卸。
專利摘要本實(shí)用新型是一種專門用于工業(yè)爐加熱的燃燒設(shè)備，是由主噴嘴組合和二次空氣噴管組成。主噴嘴組合包括中心空氣噴嘴1、一次空氣噴嘴2和燃料噴嘴3三部分，它們?nèi)咄ㄟ^兩對(duì)同心法蘭A、B連接，一次空氣噴嘴2和燃料噴嘴3之間設(shè)有旋流片a，端頭安裝有由螺紋連接的耐熱鋼噴頭b；二次助燃空氣噴管4與主噴管分離，置于主噴管旁，噴管形狀為月牙型或圓形；主噴嘴組合和二次空氣噴管4由法蘭板C與爐墻鋼板相連接；燒嘴磚燒嘴磚與爐墻構(gòu)成一體。這種燃燒裝置結(jié)構(gòu)體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能性強(qiáng)，安裝方便，且使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)F23C7/00GK201014429SQ20062016652
公開日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月7日
發(fā)明者威 余, 劉志民, 劉文田, 吳文溪, 戚開民, 冰 李, 李春生, 苗為人, 蹇軍強(qiáng), 陳迪安 申請(qǐng)人:首鋼總公司