[实用新型]无焰燃烧蓄热式高速烧嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高、中、有焰燃料工业炉烧嘴，尤其是高、中、有焰燃料工业炉的无焰燃烧蓄热式高速烧嘴。

背景技术

蓄热式燃烧技术是目前世界上节能效果最好的节能燃烧技术，其原理是采用成对的带有蓄热体的烧嘴进行控制式燃烧，当一个烧嘴燃烧时，另一个烧嘴进行吸气排烟，高温烟气通过蓄热体时与蓄热体进行热能交换，蓄热体吸热、高温烟气温度降低；经过一定时间，蓄热体蓄热饱和后，进行换向，另一个烧嘴燃烧时，冷空气或燃料从已吸热温度较高的蓄热体中进入烧嘴，被该蓄热体加热；同时，原燃烧的烧嘴进行吸气排烟，高温烟气又将其蓄热体加热，进行热交换，通过两个烧嘴不断的反复交替燃烧，达到节能的效果。本专利申请人于2006年3月8日申请的名称为“蓄热式脉冲烧嘴”、专利号为ZL200620110073.7的实用新型专利所公开的技术内容，就是一种蓄热式燃烧烧嘴。现有技术中的烧嘴，结构各有差别，其共同点是助燃空气进气管和燃料进气管在烧嘴内混合后一次性燃烧，导致火焰燃烧温度较高，对于高热值煤气，火焰温度可达2000℃以上，由于火焰温度与NO_X生成量成指数关系，常规的蓄热式燃烧极大的促成NO_X的产生。NO_X作为燃烧废气，可以破坏臭氧层，造成酸雨和对人体产生强烈的刺激，促成肺部疾病等，有较大的环境污染，是需要严格控制的。

目前，冶金行业常用的弥散燃烧方式，虽然可以降低NO_X排放量，但是，不适用于周期炉，特别是有焰和中温炉。弥散燃烧造成有焰燃烧效率低，火焰动量和速度不足，无法满足周期炉高控温精度，高炉温均匀性的要求。

另外，在前述的蓄热式烧嘴中，由于火焰温度可达2000℃以上，容易烧坏明火周围的管道等，导致其使用寿命缩短；尤其是金属管道，在使用一段时间后就烧坏而不能使用了。而如果采用陶瓷管道，虽然提高了耐高温性能，但陶瓷管道在蓄热式燃烧过程中反复的冷热交替作用下，容易脆裂，其使用寿命仍然不长。

发明内容

本实用新型针对现有技术的烧嘴的以上不足，提供一种通过无焰燃烧方式降低燃烧产物中NO_X含量、延长烧嘴使用寿命的无焰燃烧蓄热式高速烧嘴。

本实用新型的技术方案：无焰燃烧蓄热式高速烧嘴，包括烧嘴本体，在烧嘴本体内设置有空气或烟气通道、多孔状蓄热体、燃烧空腔、燃气管道和点火装置；其特征在于：在所述燃气管道上连接有焰燃烧燃气管和无焰燃烧燃气管，有焰燃烧燃气管上设置有焰燃烧控制阀进行控制，无焰燃烧燃气管上设置无焰燃烧控制阀进行控制，有焰燃烧燃气管和无焰燃烧燃气管都通入燃烧空腔内；无焰燃烧燃气管末端的无焰燃烧燃气喷孔的孔径小于有焰燃烧燃气管末端的有焰燃烧燃气喷孔的孔径。

附加的特征是：所述的燃烧空腔的末端是火焰喷口，火焰喷口的截面积逐渐缩小，呈缩口状。

在有焰燃烧燃气管和无焰燃烧燃气管末端设置火焰保护罩。

所述有焰燃烧燃气管和无焰燃烧燃气管是同心层结构，有焰燃烧燃气管在外层，无焰燃烧燃气管在内层。

在火焰保护罩内，设置有常开式点火结构，包括点火进气管、点火燃气管和点火针；点火进气管将点火需要的空气通入，点火燃气管将点火需要的燃气通入，在点火针产生的火花作用下点燃燃气。

所述无焰燃烧燃气管的末端直接通入炉膛内或燃烧空腔内。

无焰燃烧是将燃烧分段进行，周期炉加热过程是从有焰到高温。当炉温不高时，经蓄热体加热的空气温度不高，常用有焰燃烧方式进行燃烧，燃烧发生在烧嘴的有焰燃烧空腔内，空腔的出口为缩口设计，燃烧产生高温气体，经燃烧空腔缩孔呈高速喷射方式，高速和高温气流强烈搅动炉气，炉温均匀性好。由于炉温低时，空气预热温度不高，燃烧后火焰温度不高，常用有焰燃烧方式即可保证燃烧效率，又可以保证炉温均匀性，同时还保证NO_X排放量低于国家环保要求。

当炉温升高，空气预热温度高到一定温度后，通过有焰燃烧控制阀和无焰燃烧控制阀将燃烧方式从有焰燃烧方式切换到无焰燃烧方式，无焰燃烧状态是燃气喷入速度非常高，在有焰燃烧空腔内，燃料还来不及燃烧，与经预热的高温气体混合后，经空腔缩口，高速喷入空腔，在喷速的带动下，与炉气迅速混合，氧含量很低的炉气与燃料混合后，大大降低了可燃混合气的氧含量，造成燃烧在低氧环境下进行，氧含量的降低，大大地降低了火焰温度，试验证明，在特定条件下，此时燃烧为无焰燃烧，根本观察不到火焰，从而降低了NO_X排放量。由于燃气的喷射动力和空气预热后的气体膨胀后的喷出动能很高，无焰燃烧同样可以满足炉温均匀性和控温精度的要求。