CN108534138B - 一种分级低NOx直焰烧嘴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分级低NOx直焰烧嘴，属于燃气烧嘴技术领域。目前大部分直焰烧嘴多采用一次混合燃烧结构，火焰温度高，燃烧产物中NOx含量高，对环境造成较大污染，但目前多数低NOx排放的烧嘴火焰刚度差。本发明包括端盖、壳体、烧嘴芯、燃气管、空气导流装置、烧嘴砖、点火电极和火焰检测装置，端盖上设置有燃气接口和窥视孔，壳体包括空气接口和空气流通腔体，空气接口与空气流通腔体连通，点火电极和火焰检测装置均安装在端盖上，端盖安装在壳体的一侧，烧嘴砖安装在壳体的另一侧，空气导流装置安装在空气流通腔体内，且空气导流装置位于壳体和烧嘴砖之间，烧嘴芯安装在空气导流装置内，端盖与烧嘴芯通过燃气管连接。

Description

一种分级低NOx直焰烧嘴

技术领域

本发明涉及一种分级低NOx直焰烧嘴，属于燃气烧嘴技术领域。实用于钢铁、有色、机械、陶瓷等行业的工业炉窑，尤其是空气预热的热处理炉。

背景技术

目前大部分直焰烧嘴多采用一次混合燃烧结构，火焰温度高，燃烧产物中NOx含量高，对环境造成较大污染，但目前多数低NOx排放的烧嘴火焰刚度差，结构复杂，影响其在工业炉上的推广与应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的通过多级混合燃烧，降低火焰中心氧气含量，降低火焰温度，抑制NOx生成，减少燃烧产物中的NOx含量，火焰温度分布更加均匀，提高加热质量的分级低NOx直焰烧嘴。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该分级低NOx直焰烧嘴，其结构特点在于：包括端盖、壳体、烧嘴芯、燃气管、空气导流装置、烧嘴砖、点火电极和火焰检测装置，所述端盖上设置有燃气接口和窥视孔，所述壳体包括空气接口和空气流通腔体，所述空气接口与空气流通腔体连通，所述点火电极和火焰检测装置均安装在端盖上，所述端盖安装在壳体的一侧，所述烧嘴砖安装在壳体的另一侧，所述空气导流装置安装在空气流通腔体内，且空气导流装置位于壳体和烧嘴砖之间，所述烧嘴芯安装在空气导流装置内，所述端盖与烧嘴芯通过燃气管连接。

进一步地，所述烧嘴芯包括限流挡板、翻边、扇环槽缺口、侧壁圆孔、端面圆孔、中心圆孔、连接板和烧嘴芯本体，所述翻边设置在烧嘴芯本体的一侧，所述连接板设置在烧嘴芯本体的另一侧，所述扇环槽缺口设置在翻边上，所述限流挡板和侧壁圆孔均设置在烧嘴芯本体的侧壁上，所述端面圆孔和中心圆孔均设置在连接板上，且中心圆孔位于连接板的中部。

进一步地，所述燃气管包括二级燃气喷流孔和多级配风孔，所述二级燃气喷流孔和多级配风孔均沿着燃气管的周向设置有多个，所述燃气管的一端与燃气接口连通，所述燃气管的另一端、二级燃气喷流孔和多级配风孔均位于烧嘴芯本体内。

进一步地，所述空气导流装置包括圆环板、通孔和套筒，所述圆环板安装在套筒上，所述通孔设置在圆环板上，所述圆环板安装在壳体和烧嘴砖之间，所述烧嘴芯安装在套筒内，所述通孔的数量为1～2圈。

进一步地，所述烧嘴砖包括集气室、燃烧室、多个空气分流孔和燃烧室连接口，所述集气室的形状为圆柱状，所述燃烧室的内部为圆柱腔体，所述多个空气分流孔均设置有锥度，所述燃烧室的一端和多个空气分流孔的一端均与集气室连通，所述燃烧室的另一端与燃烧室连接口连通，所述燃烧室的该一端的直径大于燃烧室的该另一端的直径，所述限流挡板和连接板均位于套筒内，所述翻边位于燃烧室内，所述空气分流孔的数量为2～8个。

进一步地，所述烧嘴芯本体的形状为圆台状，所述烧嘴芯本体的内部为空腔结构，所述烧嘴芯本体的母线与烧嘴芯本体的轴线之间的夹角为θ，0°≤θ≤30°，所述扇环槽缺口的数量为n，n≥2，n个扇环槽缺口均沿着烧嘴芯本体的周向分布。

进一步地，所述侧壁圆孔的数量为2～3圈，每圈侧壁圆孔的数量为n的整数倍，其中第一圈侧壁圆孔的轴线与烧嘴芯本体的轴线之间的夹角为α，30°≤α≤90°，其余各圈侧壁圆孔的轴线与烧嘴芯本体的轴线之间的夹角均为β，15°≤β≤75°，所述限流挡板设置在第一圈侧壁圆孔的右侧。

进一步地，所述端面圆孔数量为2～3圈，所述端面圆孔包括外端面圆孔和内端面圆孔，所述外端面圆孔的轴线与烧嘴芯本体的轴线平行，所述内端面圆孔的轴线与烧嘴芯本体的轴线之间的夹角为γ，且内端面圆孔沿逆时针方向的偏角为λ，0°≤γ≤20°，0°≤λ≤15°。

进一步地，所述套筒的高度为h，所述套筒的入口端到连接板之间的距离为x，0≤x≤h/2。

进一步地，所述的分级低NOx直焰烧嘴的燃烧方法，其特点在于：该分级低NOx直焰烧嘴通过空气导流装置、烧嘴芯的侧壁圆孔和烧嘴砖的空气分流孔按照比例将空气与燃气进行多次混合燃烧，使其在燃烧火焰中心降低氧浓度，以形成还原性气氛，抑制NOx生成，提高了火焰刚度，降低火焰温度，减少了NOx的生成，以实现工业烧嘴的低排放。

相比现有技术，本发明具有以下优点：

该装置可以通过多级混合燃烧，降低火焰中心氧气含量，降低火焰温度，抑制NOx生成，减少燃烧产物中的NOx含量，火焰温度分布更加均匀，提高加热质量。

附图说明

图1是本发明实施例的分级低NOx直焰烧嘴的主视剖面结构示意图。

图2是本发明实施例的烧嘴芯的右视结构示意图。

图3是本发明实施例的烧嘴芯的主视剖面结构示意图。

图4是本发明实施例的烧嘴芯的左视结构示意图。

图5是本发明实施例的空气导流装置的主视剖面结构示意图。

图6是本发明实施例的空气导流装置的右视结构示意图。

图中：端盖1、壳体2、烧嘴芯3、燃气管4、空气导流装置5、烧嘴砖6、点火电极7、火焰检测装置8、燃气接口11、窥视孔12、空气接口21、空气流通腔体22、限流挡板31、翻边32、扇环槽缺口33、侧壁圆孔34、端面圆孔35、中心圆孔36、连接板37、烧嘴芯本体38、二级燃气喷流孔41、多级配风孔42、圆环板51、通孔52、套筒53、集气室61、燃烧室62、空气分流孔63、燃烧室连接口64。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例

参见图1至图6所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若用引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本实施例中的分级低NOx直焰烧嘴，包括端盖1、壳体2、烧嘴芯3、燃气管4、空气导流装置5、烧嘴砖6、点火电极7和火焰检测装置8，端盖1上设置有燃气接口11和窥视孔12，壳体2包括空气接口21和空气流通腔体22，空气接口21与空气流通腔体22连通，点火电极7和火焰检测装置8均安装在端盖1上，端盖1安装在壳体2的一侧，烧嘴砖6安装在壳体2的另一侧，空气导流装置5安装在空气流通腔体22内，且空气导流装置5位于壳体2和烧嘴砖6之间，烧嘴芯3安装在空气导流装置5内，端盖1与烧嘴芯3通过燃气管4连接。

本实施例中的烧嘴芯3包括限流挡板31、翻边32、扇环槽缺口33、侧壁圆孔34、端面圆孔35、中心圆孔36、连接板37和烧嘴芯本体38，翻边32设置在烧嘴芯本体38的一侧，连接板37设置在烧嘴芯本体38的另一侧，扇环槽缺口33设置在翻边32上，限流挡板31和侧壁圆孔34均设置在烧嘴芯本体38的侧壁上，端面圆孔35和中心圆孔36均设置在连接板37上，且中心圆孔36位于连接板37的中部。

本实施例中的燃气管4包括二级燃气喷流孔41和多级配风孔42，二级燃气喷流孔41和多级配风孔42均沿着燃气管4的周向设置有多个，燃气管4的一端与燃气接口11连通，燃气管4的另一端、二级燃气喷流孔41和多级配风孔42均位于烧嘴芯本体38内。

本实施例中的空气导流装置5包括圆环板51、通孔52和套筒53，圆环板51安装在套筒53上，通孔52设置在圆环板51上，圆环板51安装在壳体2和烧嘴砖6之间，烧嘴芯3安装在套筒53内，通孔52的数量为1～2圈。

本实施例中的烧嘴砖6包括集气室61、燃烧室62、多个空气分流孔63和燃烧室连接口64，集气室61的形状为圆柱状，燃烧室62的内部为圆柱腔体，多个空气分流孔63均设置有锥度，燃烧室62的一端和多个空气分流孔63的一端均与集气室61连通，燃烧室62的另一端与燃烧室连接口64连通，燃烧室62的该一端的直径大于燃烧室62的该另一端的直径，限流挡板31和连接板37均位于套筒53内，翻边32位于燃烧室62内，空气分流孔63的数量为2～8个。

本实施例中的烧嘴芯本体38的形状为圆台状，烧嘴芯本体38的内部为空腔结构，烧嘴芯本体38的母线与烧嘴芯本体38的轴线之间的夹角为θ，0°≤θ≤30°，扇环槽缺口33的数量为n，n≥2，n个扇环槽缺口33均沿着烧嘴芯本体38的周向分布。

本实施例中的侧壁圆孔34的数量为2～3圈，每圈侧壁圆孔34的数量为n的整数倍，其中第一圈侧壁圆孔的轴线与烧嘴芯本体38的轴线之间的夹角为α，30°≤α≤90°，其余各圈侧壁圆孔34的轴线与烧嘴芯本体38的轴线之间的夹角均为β，15°≤β≤75°，限流挡板31设置在第一圈侧壁圆孔34的右侧。

本实施例中的端面圆孔35数量为2～3圈，端面圆孔35包括外端面圆孔和内端面圆孔，外端面圆孔的轴线与烧嘴芯本体38的轴线平行，内端面圆孔的轴线与烧嘴芯本体38的轴线之间的夹角为γ，且内端面圆孔沿逆时针方向的偏角为λ，0°≤γ≤20°，0°≤λ≤15°。

本实施例中的套筒53的高度为h，套筒53的入口端到连接板37之间的距离为x，0≤x≤h/2。

本实施例中的分级低NOx直焰烧嘴的燃烧方法，通过空气导流装置5、烧嘴芯3的侧壁圆孔34和烧嘴砖6的空气分流孔63按照比例将空气与燃气进行多次混合燃烧，使其在燃烧火焰中心降低氧浓度，以形成还原性气氛，抑制NOx生成，提高了火焰刚度，降低火焰温度，减少了NOx的生成，以实现工业烧嘴的低排放。

本实施例中的空气流通腔体22内设置有保温隔热层。

本实施例中的所有方位描述均以图1为基准。

该装置可以通过多级混合燃烧，降低火焰中心氧气含量，降低火焰温度，抑制NOx生成，减少燃烧产物中的NOx含量，火焰温度分布更加均匀，提高加热质量。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种分级低NOx直焰烧嘴，其特征在于：包括端盖、壳体、烧嘴芯、燃气管、空气导流装置、烧嘴砖、点火电极和火焰检测装置，所述端盖上设置有燃气接口和窥视孔，所述壳体包括空气接口和空气流通腔体，所述空气接口与空气流通腔体连通，所述点火电极和火焰检测装置均安装在端盖上，所述端盖安装在壳体的一侧，所述烧嘴砖安装在壳体的另一侧，所述空气导流装置安装在空气流通腔体内，且空气导流装置位于壳体和烧嘴砖之间，所述烧嘴芯安装在空气导流装置内，所述端盖与烧嘴芯通过燃气管连接；

所述烧嘴芯包括限流挡板、翻边、扇环槽缺口、侧壁圆孔、端面圆孔、中心圆孔、连接板和烧嘴芯本体，所述翻边设置在烧嘴芯本体的一侧，所述连接板设置在烧嘴芯本体的另一侧，所述扇环槽缺口设置在翻边上，所述限流挡板和侧壁圆孔均设置在烧嘴芯本体的侧壁上，所述端面圆孔和中心圆孔均设置在连接板上，且中心圆孔位于连接板的中部；

所述燃气管包括二级燃气喷流孔和多级配风孔，所述二级燃气喷流孔和多级配风孔均沿着燃气管的周向设置有多个，所述燃气管的一端与燃气接口连通，所述燃气管的另一端、二级燃气喷流孔和多级配风孔均位于烧嘴芯本体内；

所述空气导流装置包括圆环板、通孔和套筒，所述圆环板安装在套筒上，所述通孔设置在圆环板上，所述圆环板安装在壳体和烧嘴砖之间，所述烧嘴芯安装在套筒内，所述通孔的数量为1～2圈；

所述烧嘴砖包括集气室、燃烧室、多个空气分流孔和燃烧室连接口，所述集气室的形状为圆柱状，所述燃烧室的内部为圆柱腔体，所述多个空气分流孔均设置有锥度，所述燃烧室的一端和多个空气分流孔的一端均与集气室连通，所述燃烧室的另一端与燃烧室连接口连通，所述燃烧室的该一端的直径大于燃烧室的该另一端的直径，所述限流挡板和连接板均位于套筒内，所述翻边位于燃烧室内，所述空气分流孔的数量为2～8个；

所述套筒的高度为h，所述套筒的入口端到连接板之间的距离为x，0≤x≤h/2。

2.根据权利要求1所述的分级低NOx直焰烧嘴，其特征在于：所述烧嘴芯本体的形状为圆台状，所述烧嘴芯本体的内部为空腔结构，所述烧嘴芯本体的母线与烧嘴芯本体的轴线之间的夹角为θ，0°≤θ≤30°，所述扇环槽缺口的数量为n，n≥2，n个扇环槽缺口均沿着烧嘴芯本体的周向分布。

3.根据权利要求2所述的分级低NOx直焰烧嘴，其特征在于：所述侧壁圆孔的数量为2～3圈，每圈侧壁圆孔的数量为n的整数倍，其中第一圈侧壁圆孔的轴线与烧嘴芯本体的轴线之间的夹角为α，30°≤α≤90°，其余各圈侧壁圆孔的轴线与烧嘴芯本体的轴线之间的夹角均为β，15°≤β≤75°，所述限流挡板设置在第一圈侧壁圆孔的右侧。

4.根据权利要求1所述的分级低NOx直焰烧嘴，其特征在于：所述端面圆孔数量为2～3圈，所述端面圆孔包括外端面圆孔和内端面圆孔，所述外端面圆孔的轴线与烧嘴芯本体的轴线平行，所述内端面圆孔的轴线与烧嘴芯本体的轴线之间的夹角为γ，且内端面圆孔沿逆时针方向的偏角为λ，0°≤γ≤20°，0°≤λ≤15°。

5.一种如权利要求1-4中任一权利要求所述的分级低NOx直焰烧嘴的燃烧方法，其特征在于：该分级低NOx直焰烧嘴通过空气导流装置、烧嘴芯的侧壁圆孔和烧嘴砖的空气分流孔按照比例将空气与燃气进行多次混合燃烧，使其在燃烧火焰中心降低氧浓度，以形成还原性气氛，抑制NOx生成，提高了火焰刚度，降低火焰温度，减少了NOx的生成，以实现工业烧嘴的低排放。