本發(fā)明涉及蓄熱式燒嘴技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種燃?xì)庖涑蚇Ox燃料稀釋技術(shù)蓄熱式燒嘴。

背景技術(shù)：

早在十九世紀(jì)中期蓄熱式燃燒技術(shù)就得到了應(yīng)用，但由于其蓄熱室占用面積大，換向時(shí)間長(zhǎng)，操作復(fù)雜，逐漸被其他燃燒技術(shù)替代。直到二十世紀(jì)八十年代，蓄熱體的小型化和換向時(shí)間縮短，才使得蓄熱式燃燒技術(shù)得到一定的發(fā)展。目前，由于世界能源的短缺以及能源的不可再生性，為了節(jié)約能源以及降低生產(chǎn)成本，在熱處理加熱爐中，蓄熱式燃燒技術(shù)得到廣泛的推廣和應(yīng)用。蓄熱式燃燒技術(shù)其工作原理是：蓄熱式燒嘴成對(duì)設(shè)置，利用蓄熱體作載體，交替地被廢氣熱量加熱，再將蓄熱體蓄存的熱量用于加熱空氣或燃?xì)?，蓄熱體周期性地加熱、放熱使空氣或燃?xì)忸A(yù)熱到高溫，既保證了爐膛加熱的連續(xù)性又達(dá)到節(jié)能的效果。但是由于蓄熱體將助燃空氣或燃?xì)饧訜岬礁邷睾?，并且隨著助燃空氣或燃?xì)忸A(yù)熱溫度的大幅升高，火焰燃燒溫度也會(huì)升高，使得燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的NOx呈指數(shù)上升也，加劇了對(duì)大氣環(huán)境造成的污染。

常規(guī)的煙氣循環(huán)技術(shù)一般采用了將煙氣循環(huán)到助燃空氣里面的方式，但是由于蓄熱式燒嘴排煙溫度較低，一般在150-200℃，煙氣循環(huán)到助燃空氣中后又要重新吸收蓄熱體的熱量，會(huì)極大降低蓄熱式燃燒技術(shù)的節(jié)能效果，并且煙氣循環(huán)到助燃空氣方式中的煙氣循環(huán)量必須要很大才能達(dá)到降低NOx的效果，使得循環(huán)風(fēng)機(jī)成本急劇上升。

空氣分級(jí)燃燒技術(shù)將燃燒所需的助燃空氣分級(jí)供入，降低一級(jí)燃燒區(qū)域內(nèi)的空氣過(guò)剩系數(shù)，使燃料在缺氧狀態(tài)下進(jìn)行燃燒，能有效地延緩燃燒速度，降低火焰燃燒溫度，從而抑制了熱力型NOx的生成，目前國(guó)內(nèi)工業(yè)爐窯環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)為NOx的排放量在8%氧含量時(shí)小于150ppm。

因此如何降低蓄熱式燒嘴燃燒過(guò)程中NOx排放，以及將煙氣回流技術(shù)、空氣分級(jí)燃燒技術(shù)、燃?xì)夥旨?jí)燃燒技術(shù)與蓄熱式燃燒技術(shù)相結(jié)合，并且制造出超低NOx排放的蓄熱式燒嘴成為工業(yè)燃燒設(shè)備未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種燃?xì)庖涑蚇Ox燃料稀釋技術(shù)蓄熱式燒嘴，通過(guò)引射器將燃?xì)飧咚偕涑觯瑥亩鴮⒉糠譄煔獬槿』亓髦寥剂现?，利用無(wú)法燃燒的煙氣來(lái)稀釋燃料的濃度，降低燃料的熱值，從而直接降低火焰的燃燒溫度，抑制NOx的形成，極大地減少燃燒過(guò)程中由于高溫火焰而形成的NOx，能有效的提高熱利用效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種燃?xì)庖涑蚇Ox燃料稀釋技術(shù)蓄熱式燒嘴，包括內(nèi)設(shè)有蓄熱體的空中燒嘴殼體、設(shè)置在燒嘴殼體內(nèi)尾端并與燒嘴殼體連通的的空燃混合頭、設(shè)置在燒嘴殼體前端的空氣口、設(shè)置在空燃混合頭外側(cè)并與空燃混合頭連通的燒磚、燃?xì)夤?、點(diǎn)火燒嘴，空燃混合頭內(nèi)設(shè)置有第一燃燒室，其中還包括排煙總管、回流煙氣管、混合氣體管，混合氣體管的一端設(shè)置在燒嘴殼體內(nèi)并連通至第一燃燒室，另一端設(shè)置在燒嘴殼體外并與回流煙氣管的一端連通，回流煙氣管的另一端與排煙總管連通，燃?xì)夤艿囊欢诉B接有引射器并將引射器設(shè)置在混合氣體管與回流煙氣管的連通處，燃?xì)夤艿牧硪欢藶槿細(xì)馊肟?，排煙總管的一端與空氣口連接，排煙總管的另一端與排煙囪連接。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明通過(guò)設(shè)置回流煙氣管、混合氣體管，回流煙氣管一端與排煙總管連接，另一端與混合氣體管連接，同時(shí)在燃?xì)夤艿囊欢嗽O(shè)置引射器，并設(shè)置在混合氣體管與回流煙氣管的連通處通過(guò)引射器將燃?xì)飧咚偕涑觯谌細(xì)飧咚偕涑龅倪^(guò)程中將排煙總管內(nèi)的部分煙氣通過(guò)回流煙氣管引流至混合氣體管內(nèi)，初步形成混合氣體，稀釋燃?xì)獾臐舛?，降低燃?xì)鉄嶂?，隨后混合氣體進(jìn)入第一燃燒室，通過(guò)點(diǎn)火燒嘴點(diǎn)火燃燒，從而直接降低火焰的燃燒溫度，抑制NOx的形成，極大地減少燃燒過(guò)程中由于高溫火焰而形成的NOx，能有效的提高熱利用效率，比常規(guī)的蓄熱式燒嘴降低80-90%的NOx排放，在3%氧含量時(shí)NOx的濃度在50ppm以下，遠(yuǎn)低于國(guó)家煙氣中8%氧含量時(shí)NOx排放150ppm的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)NOx的超低量排放，其中排煙總管的一端與空氣口連接，使得燃燒后從空氣口排出的煙氣進(jìn)入排煙總管并經(jīng)過(guò)的排煙總管另一端從排煙囪排出。

附圖說(shuō)明

圖1 是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2 是本發(fā)明工作原理示意圖；

圖3 是混合風(fēng)盤與混合氣體管、燃?xì)夤苓B接示意圖；

圖4 是混合風(fēng)盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是UV檢測(cè)頭和點(diǎn)火燒嘴的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖6 是本發(fā)明采用平焰燒磚的工作原理示意圖；

圖7 是本發(fā)明采用敞口燒磚的工作原理示意圖。

附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明：1-燒嘴殼體；11-蓄熱體；12-空燃混合頭；121-第一燃燒室；13-空氣口；14-點(diǎn)火燒嘴；15-一次風(fēng)道；16-二次風(fēng)道；17-控制閥門；18-UV檢測(cè)頭；19-保溫層；20-隔熱層；2-燒磚；21-第二燃燒室；22-三次風(fēng)道；3-燃?xì)夤埽?1-燃?xì)馊肟冢?2-引射器；41-排煙總管；42-回流煙氣管；43-混合氣體管；5-混合風(fēng)盤；51-開槽；52-開孔；6-爐膛。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1-5所示，本發(fā)明關(guān)于一種燃?xì)庖涑蚇Ox燃料稀釋技術(shù)蓄熱式燒嘴，包括內(nèi)設(shè)有蓄熱體11的空中燒嘴殼體1、設(shè)置在燒嘴殼體1內(nèi)尾端并與燒嘴殼體1連通的的空燃混合頭12、設(shè)置在燒嘴殼體1前端的空氣口13、設(shè)置在空燃混合頭12外側(cè)并與空燃混合頭12連通的燒磚2、燃?xì)夤?、點(diǎn)火燒嘴14，空燃混合頭12內(nèi)設(shè)置有第一燃燒室121，其中還包括排煙總管41、回流煙氣管42、混合氣體管43，混合氣體管43的一端設(shè)置在燒嘴殼體1內(nèi)并連通至第一燃燒室121，另一端設(shè)置在燒嘴殼體1外并與回流煙氣管42的一端連通，回流煙氣管42的另一端與排煙總管41連通，燃?xì)夤?的一端設(shè)置有引射器32并將引射器32設(shè)置在混合氣體管43與回流煙氣管42的連通處，燃?xì)夤?的另一端為燃?xì)馊肟?1，排煙總管41的一端與空氣口13連接，排煙總管41的另一端與排煙囪連接。

相較于現(xiàn)有的技術(shù)，本發(fā)明通過(guò)設(shè)置回流煙氣管42、混合氣體管43，其中回流煙氣管42一端與排煙總管41連接，另一端與混合氣體管43連接，同時(shí)在燃?xì)夤?的一端設(shè)置引射器32，并設(shè)置在混合氣體管43與回流煙氣管42的連通處，通過(guò)引射器32將燃?xì)飧咚偕涑?，在燃?xì)飧咚偕涑龅倪^(guò)程中將排煙總管41內(nèi)的部分煙氣通過(guò)回流煙氣管42引流至混合氣體管43內(nèi)，初步形成混合氣體，稀釋燃?xì)獾臐舛龋档腿細(xì)鉄嶂?，隨后混合氣體進(jìn)入第一燃燒室121，通過(guò)點(diǎn)火燒嘴14點(diǎn)火燃燒，連同燃?xì)膺M(jìn)入第一燃燒室121后將燃?xì)庀♂?，降低燃料的熱值，從而直接降低火焰的燃燒溫度，抑制NOx的形成，極大地減少燃燒過(guò)程中由于高溫火焰而形成的NOx，能有效的提高熱利用效率，比常規(guī)的蓄熱式燒嘴降低80-90%的NOx排放，在3%氧含量時(shí)NOx的濃度在50ppm以下，遠(yuǎn)低于國(guó)家煙氣中8%氧含量時(shí)NOx排放150ppm的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)NOx的超低量排放。

作為本發(fā)明更優(yōu)的實(shí)施方案，所述燒磚2內(nèi)設(shè)有第二燃燒室21并與第一燃燒室121連通，燒嘴殼體1內(nèi)設(shè)有分別連通至第一燃燒室121及第二燃燒室21的一次風(fēng)道15、二次風(fēng)道16，且燒磚2內(nèi)還設(shè)有三次風(fēng)道22，所述三次風(fēng)道22的一端連通至燒嘴殼體1另一端連通至爐膛6。

采用上述方案，通過(guò)設(shè)置在燒嘴殼體1內(nèi)設(shè)置一次風(fēng)道15、二次風(fēng)道16并分別連通至第一燃燒室121、第二燃燒室21，使得從空氣口13進(jìn)入的助燃空氣實(shí)現(xiàn)分級(jí)，一部分助燃空氣通過(guò)一次風(fēng)道15進(jìn)入第一燃燒室121與燃?xì)狻⒒亓鳠煔饣旌先紵?，助燃空氣分?jí)后降低第一燃燒室121的空氣過(guò)剩系數(shù)，使得燃燒狀態(tài)為缺氧燃燒，能有效的降低火焰溫度，減少NOx生成；一次燃燒后產(chǎn)生的不完全燃燒氣體繼續(xù)往前，與二次風(fēng)道16進(jìn)入的助燃空氣混合后繼續(xù)燃燒，在燒磚2的第二燃燒室21內(nèi)形成二次燃燒；二次燃燒后產(chǎn)生的火焰經(jīng)嘴磚2噴入爐膛6內(nèi)，由于產(chǎn)生的火焰速度很快，快速的火焰能卷吸部分煙氣，二次燃燒后產(chǎn)生的火焰和卷吸過(guò)來(lái)的煙氣以及與通過(guò)三次風(fēng)通22道進(jìn)入爐膛6的助燃空氣成三次燃燒，混入煙氣后燃燒過(guò)程中氧的濃度降低，能有效降低火焰燃燒溫度，從而減少NOx的產(chǎn)生。

更進(jìn)一步地，可根據(jù)具體需要設(shè)置不同類型的燒磚，具體包括縮口燒磚、敞口燒磚、平焰燒磚；其中縮口燒磚內(nèi)的第二燃燒室21為漸窄結(jié)構(gòu)，燃?xì)馊紵笸ㄟ^(guò)漸窄結(jié)構(gòu)的第二燃燒室21之后產(chǎn)生高速火焰，能卷吸周圍的煙氣參與燃燒，能有效地降低火焰溫度，進(jìn)一步的降低NOx的排放；其中敞口燒磚（如圖7所示）內(nèi)的第二燃燒室21為為漸寬結(jié)構(gòu)且截面寬度大于第一燃燒室121的截面寬度，燃?xì)馊紵笤跐u寬接口的第二燃燒室21形成擴(kuò)散燃燒，由于火焰速度較慢，燃?xì)夂涂諝饣旌铣浞?，燃燒劇烈，能極快的升高爐溫，保證爐內(nèi)坯料在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到軋制或鍛造溫度；其中平焰燒磚（如圖6所示）內(nèi)的第二燃燒室21為喇叭形螺旋結(jié)構(gòu)，燃料燃燒噴出的不是直焰而是緊貼爐壁向四周均勻伸展的圓盤形火焰，能在很大的平面內(nèi)造成均勻的溫度場(chǎng)，并具有很強(qiáng)的輻射能力。

作為本發(fā)明更優(yōu)的實(shí)施方案，還包括混合風(fēng)盤5，所述混合風(fēng)盤5設(shè)置在混合氣體管43與第一燃燒室121的連通處，其中混合風(fēng)盤5的外沿均勻設(shè)置有開槽51，混合風(fēng)盤5的中心均勻設(shè)置有開孔52。

采用上述方案，通過(guò)在混合氣體管43與第一燃燒室121的連通處設(shè)置混合風(fēng)盤5，混合氣體管43的混合氣體分別從混合風(fēng)盤5外沿的開槽51及中心的開孔52經(jīng)過(guò)，使可煙氣和燃?xì)饣旌铣浞?，能有效的稀釋燃?xì)鉂舛龋档腿剂系臒嶂?，并且能使得燃料稀釋后熱值更加穩(wěn)定，從而降低燃燒火焰溫度，極大減少燃燒過(guò)程中NOx的產(chǎn)生。

作為本發(fā)明更優(yōu)的實(shí)施方式，還包括控制閥門17、控制系統(tǒng)、UV檢測(cè)頭18，所述控制閥門17設(shè)置在燃?xì)馊肟?1、空氣口13處,所述UV檢測(cè)頭18的檢測(cè)端設(shè)置在燒磚2內(nèi)，所述點(diǎn)火燒嘴14、控制閥門17、UV檢測(cè)頭18分別與控制系統(tǒng)連接。

采用上述方案，通過(guò)在燃?xì)馊肟?1、空氣口13處設(shè)置控制閥門17，并設(shè)置控制系統(tǒng)與點(diǎn)火燒嘴14、控制閥門17、UV檢測(cè)頭18，可通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)空氣及燃?xì)獾倪M(jìn)氣量控制，點(diǎn)火燒嘴14的點(diǎn)火控制，并在實(shí)際使用過(guò)程中控制兩燒嘴的交替工作，通過(guò)UV檢測(cè)頭18可實(shí)現(xiàn)對(duì)燒嘴火焰的檢測(cè)，將檢測(cè)信號(hào)傳送至控制系統(tǒng)，通過(guò)控制系統(tǒng)與其它控制閥門17相應(yīng)連鎖控制，保證燒嘴在使用過(guò)程中的安全性。

作為本發(fā)明更優(yōu)的實(shí)施方式，所述燒嘴殼體1內(nèi)壁設(shè)置有保溫層19，所述蓄熱體11固定設(shè)置在保溫層19內(nèi)。

采用上述方案，通過(guò)在燒嘴殼體1內(nèi)壁設(shè)置有保溫層19，可將有效防止熱量散出，提高保溫性。

作為本發(fā)明更優(yōu)的實(shí)施方式，所述設(shè)置在燒嘴殼體1內(nèi)的混合氣體管43的表面套設(shè)有隔熱層20。

采用上述方案，通過(guò)混合氣體管43的表面套設(shè)有隔熱層20，可防止混合氣體管43在高溫時(shí)燒壞。

下面對(duì)本發(fā)明的具體工作原理進(jìn)行說(shuō)明。

如圖2所示，本發(fā)明成對(duì)使用，分別對(duì)稱地設(shè)置在爐膛的兩側(cè)并通過(guò)燒磚與爐膛連通，本實(shí)施例中，燒磚2采用的是縮口式燒磚2，其中第二燃燒室21為漸窄結(jié)構(gòu)。

1）燃?xì)庥晌挥谧髠?cè)的燃?xì)馊肟?1進(jìn)入，此時(shí)燃?xì)馊肟?1處的控制閥門17打開，位于右側(cè)的燃?xì)馊肟谔幍目刂崎y門17關(guān)閉，燃?xì)饨?jīng)過(guò)控制閥門17，通過(guò)引射器32將燃?xì)飧咚賴娚溥M(jìn)入混合氣體管43；

2）通過(guò)引射器高速噴射出的燃?xì)猱a(chǎn)生引射力，將排煙總管41的煙氣經(jīng)回流煙氣管42引流進(jìn)入位于左側(cè)混合氣體管43，與燃?xì)庑纬苫旌蠚怏w，混合氣體中燃?xì)饨?jīng)混合風(fēng)盤5的開槽51、開孔52進(jìn)入空燃混合頭12內(nèi)部的一次燃燒室121；

3）助燃空氣由位于左側(cè)的燒嘴的空氣口13進(jìn)入，助燃空氣經(jīng)過(guò)燒嘴殼體1內(nèi)部蓄熱體11預(yù)熱，此時(shí)預(yù)熱后的助燃空氣進(jìn)入燒嘴殼體1內(nèi)部的腔體，一部分助燃空氣通過(guò)一次風(fēng)道15進(jìn)入第一燃燒室121與燃?xì)?、回流煙氣混合通過(guò)點(diǎn)火燒嘴14點(diǎn)火燃燒；一部分通過(guò)二次風(fēng)道16進(jìn)入第二燃燒室21內(nèi)；一部分通過(guò)三次風(fēng)道22進(jìn)入爐膛6；

4）一次燃燒后產(chǎn)生的不完全燃燒氣體繼續(xù)往前，助燃空氣從二次風(fēng)道16進(jìn)入燒磚2的第二燃燒室21內(nèi)與不完全燃燒的氣體混合形成二次燃燒；

5）二次燃燒后產(chǎn)生的火焰經(jīng)燒磚2噴入爐膛6內(nèi)，二次燃燒后產(chǎn)生的火焰速度很快，快速的火焰能卷吸部分煙氣火焰與通過(guò)三次風(fēng)道22進(jìn)入爐膛6內(nèi)的助燃空氣成三次燃燒；

6）燃?xì)庠跔t膛6內(nèi)經(jīng)過(guò)充分燃燒后產(chǎn)生的煙氣在爐膛6內(nèi)流動(dòng)通過(guò)位于右側(cè)的嘴磚2以及三次風(fēng)道22進(jìn)入第二燃燒室21，然后到達(dá)空燃混合頭12，一部分煙氣經(jīng)過(guò)第一燃燒室121進(jìn)入一次風(fēng)道15，另一部分煙氣經(jīng)過(guò)二次風(fēng)道16匯集到位于右側(cè)的燒嘴殼體1內(nèi)部腔體，然后到達(dá)燒嘴殼體1內(nèi)部蓄熱體11，此時(shí)高溫?zé)煔鈱⒓訜嵝顭狍w11，高溫?zé)煔鈱崃總鬟f給蓄熱體11后變?yōu)榈蜏責(zé)煔?，?jīng)過(guò)熱交換后的低溫?zé)煔鈴目諝饪?3排出至排煙總管41，兩側(cè)的燒嘴交替工作；

7）在燃?xì)馊肟?1、空氣口13處連接控制閥門17，并將控制閥門17、點(diǎn)火燒嘴14、UV檢測(cè)頭18與控制系統(tǒng)連接，通過(guò)控制系統(tǒng)設(shè)定爐膛6兩側(cè)燒嘴工作的周期，譬如左側(cè)燒嘴工作時(shí)，位于左側(cè)燒嘴處燃?xì)馊肟?1、空氣口13的控制閥門17打開，位于右側(cè)燒嘴處燃?xì)馊肟?1的控制閥門17關(guān)閉，空氣口13的控制閥門17打開，右側(cè)的燒嘴經(jīng)空氣口13將煙氣排至排煙總管41，達(dá)到設(shè)定的切換周期后，兩燒嘴的工作方式進(jìn)行切換，此時(shí)右側(cè)燒嘴工作，左側(cè)燒嘴排煙，同時(shí)UV檢測(cè)頭18用于檢測(cè)火焰，并且UV檢測(cè)信號(hào)與其它控制閥門17的控制方式相應(yīng)連鎖，保證燒嘴在使用過(guò)程中的安全性。

以上實(shí)施方式僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。