CN204005989U - 气体射流引射高温烟气回流燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种气体射流引射高温烟气回流燃烧器，包括烧嘴砖、助燃气体喷枪、燃料喷枪、助燃气体通道、燃料通道、烟气回流通道以及燃烧室。助燃气体喷枪的前端置于助燃气体通道入口处，燃料喷枪的前端置于燃料通道入口处，助燃气体喷枪与燃料喷枪与相应的通道形成喷射器结构，产生高速射流，引射高温烟气回流与助燃气体、燃料混合，提高燃料着火特性和燃烧稳定性，同时降低燃烧产物温度。燃烧室采用扁平的矩形，使烧嘴砖的出口为扁槽形，在出口处形成扁平火焰，使得火焰宽，覆盖面积大。本实用新型能提高燃烧效率，同时减少污染物排放，采用扁平出口的烧嘴砖，加热钢坯边角的效果优于传统的圆形火焰。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种气体射流引射高温烟气回流燃烧器，属于燃烧器技术领域。
背景技术
在钢铁冶金行业中，增加进入燃烧器的助燃剂中氧气含量，可以缩短升温时间，提高产品质量和燃料燃烧效率，降低燃料消耗量，减少NOx和烟气生成量。
目前国际富氧气体燃烧器的开发设计技术主要掌握在少数国外厂家手中，因此对于研究一种节能环保、使用寿命长的富氧气体燃烧器具有重要的经济和技术价值。
传统富氧气体燃烧器为了适当的降低温度，避免温度过高损坏烧嘴，通常让烧嘴远离高温区或者采用水冷套加以冷却。普遍采用的方法有高速射流，在烧嘴出口处加旋流器，逐级供氧、分段燃烧，以及卷吸烟气回流技术。但是采用逐级供氧、分段燃烧的同时，氧气高速射流会造成混合不充分，不能完全燃烧，而且旋流器处于燃烧高温区，可能造成这部分转体的过早损坏。在烧嘴外部添加水冷套冷却烧嘴端头，使得烧嘴结构过于复杂，制作难度大，而且增加了水冷却系统，使得成本大大增加。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种使用富氧气体作为助燃剂来实现负荷调节、燃烧稳定的气体射流引射高温烟气回流燃烧器。
在氧气通道和燃料通道内均设有独立的喷射器，这是指燃料喷枪、助燃气体喷枪分别与其相对应的通道组成的结构叫做引射器，或者叫做喷射器。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种气体射流引射高温烟气回流燃烧器，包括烧嘴砖，在烧嘴砖内部设有燃烧室和1-10组燃烧装置，本实用新型以两组为例，每组燃烧装置包括助燃气体通道、燃料通道和两条烟气回流通道；燃烧室设在烧嘴砖前部，并且燃烧室分别与助燃气体通道的出口、燃料通道的出口连接，助燃气体喷枪前端置于助燃气体通道入口处，燃料喷枪前端置于燃料通道入口处，一条烟气回流通道的一端部连与助燃气体通道入口处接，另一条烟气回流通道的一端部与燃料通道入口处连接，每条烟气回流通道的另一端部均位于烧嘴砖前部，且整个烟气回流通道均置于烧嘴砖内部；所述氧气通道与燃料通道呈15-60°夹角，本实用新型以30°夹角为例。
助燃气体喷枪和燃料喷枪都出口处形成高速射流，产生负压，从烟气回流通道卷吸燃烧产生的烟气，且烟气回流通道呈对称分布保证烟气量的均匀性，将高温烟气引射回来与助燃气体、燃料混合，提高燃料着火特性和燃烧稳定性，同时降低燃烧产物温度。
其中，所述燃烧装置有两组，并且分别设在烧嘴砖的上下部。两个助燃气体喷枪呈对角线设置，两个燃料喷枪呈对角线设置。每组燃烧装置中，所述助燃气体通道与燃料通道均呈30°夹角。
由于两对喷枪交叉和一定角度布置有利于增强助燃气体与燃料的混合度，提高燃料的可燃性和火焰的稳定性，同时能增加气体的湍流度。
由于助燃气体通道与燃料通道呈30°夹角，能够使助燃气体到达射流燃烧中心与燃料充分接触，提高燃料的燃尽率，以此同时，能够将火焰引射到整个火焰燃烧室使整个燃烧室的温度分布更加均匀。
其中，每组燃烧装置中，所述烟气回流通道有两条，且呈对称分布。
所述燃烧室的出口呈扁槽形。因烟气回流使得助燃气体、燃料在未燃烧之前具有较高的温度，当助燃气体、燃料混合燃烧后，在扁槽形烧嘴砖的限制下，在出口处形成扁平火焰，扁平火焰具有覆盖面积大，燃烧效率高，辐射能力强等优点，特别是针对加热方形钢坯边角的情况。
有益效果：本发明结合传统燃烧器的高速射流燃烧技术、外部烟气回流技术，考虑到完全混合程度和火焰分布情况采用对称交叉混合方式，可以有效的提高燃烧效率和降低燃烧污染物的排放，采用扁槽形出口的烧嘴砖，使得火焰宽，覆盖面积大，加热钢坯边角的效果优于传统的圆形火焰。
附图说明
图1为本发明纯氧燃烧器的结构示意主视图；
图2为本发明纯氧燃烧器的结构示意右视图；
图3为本发明纯氧燃烧器的结构示意俯视图；
图4为本发明纯氧燃烧器的结构示意左视图；
图5为本发明纯氧燃烧器的结构示意仰视图。
图中：1：燃料喷枪；2：助燃气体喷枪；3：燃料通道；4：助燃气体通道；5：烟气回流通道；6、烧嘴砖；7、燃烧室。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细阐述。
实施例1：如图1-5所示，本实用新型一种气体射流引射高温烟气回流燃烧器，包括烧嘴砖6，在烧嘴砖6内部设有燃烧室7、烟气回流通道5和两组燃烧装置，并且两组燃烧装置分别设在烧嘴砖6的上下部。
每组燃烧装置包括助燃气体通道4、燃料通道3和两条对称分布的烟气回流通道5；燃烧室7设在烧嘴砖6前部，燃烧室7的出口呈扁平矩形，并且燃烧室7分别与助燃气体通道4的出口、燃料通道3的出口连接，并且助燃气体通道4与燃料通道3呈30°夹角。助燃气体喷枪2前端置于助燃气体通道4入口处，燃料喷枪1前端置于燃料通道3入口处；在助燃气体通道4入口处与其中一条烟气回流通道5的一端部连接，在燃料通道3入口处与另一条烟气回流通道5的一端部连接，两条烟气回流通道5的另一端部均位于烧嘴砖6前部。其中，助燃气体为富氧气体，氧气浓度为21-100％。
每组燃烧装置中，两个助燃气体喷枪2呈对角线设置，两个燃料喷枪1呈对角线设置。
在助燃气体喷枪2和燃料喷枪1的出口处形成高速射流，从而在喷枪前端与通道入口处形成负压，从烟气回流通道5卷吸燃烧产生的烟气，将高温烟气引射回来与助燃气体、燃料混合，提高燃料着火特性和燃烧稳定性，同时降低燃烧产物温度。
下面以纯氧燃烧为例，说明使用烟气回流会使燃烧产物温度下降。
纯氧燃烧的理论燃烧温度：
带烟气回流纯氧燃烧的理论燃烧温度：
Q回＝c回V回t回
式中：Tcy为纯氧燃烧的理论燃烧温度，Qdw为低位发热量，Q燃为燃气代入的物理热，Q氧为氧气代入的物理热，Q解为二氧化碳和水的分解热，c产为燃烧产物的比热容，V烟为生成烟气量，thl为带烟气回流纯氧燃烧的理论燃烧温度，Q回为回流烟气代入的物理热，c回为回流烟气比热，V回为回流烟气量，t回为回流烟气温度。
因为t回＜tcy，可以得出结论Tcy＜tcy。
燃烧室7的出口采用扁平的矩形，因烟气回流使得助燃气体、燃料在未燃烧之前具有较高的温度，当助燃气体、燃料在燃烧室7混合燃烧后，在扁槽形烧嘴砖6的限制下，在出口处形成扁平火焰，扁平火焰具有覆盖面积大，辐射能力强等优点，特别适合加热方形钢坯边角。
实施例2：与实施例1基本相同，所不同的是：燃烧装置有一组，或者十组。
实施例3：与实施例1基本相同，所不同的是：氧气通道4与燃料通道3呈15°夹角。
实施例4：与实施例1基本相同，所不同的是：氧气通道4与燃料通道3呈45°夹角。
实施例5：与实施例1基本相同，所不同的是：氧气通道4与燃料通道3呈60°夹角。
本实用新型提供了一种气体射流引射高温烟气回流燃烧器的设计思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (6)
1.一种气体射流引射高温烟气回流燃烧器，其特征在于：包括烧嘴砖，在烧嘴砖内部设有燃烧室和1-10组燃烧装置，每组燃烧装置包括助燃气体通道、燃料通道和两条烟气回流通道；燃烧室设在烧嘴砖前部，并且燃烧室分别与助燃气体通道的出口、燃料通道的出口连接，助燃气体喷枪前端置于助燃气体通道入口处，燃料喷枪前端置于燃料通道入口处；一条烟气回流通道的一端部与助燃气体通道入口处连接，另一条烟气回流通道的一端部与燃料通道入口处连接，每条烟气回流通道的另一端部均位于烧嘴砖前部，且整个烟气回流通道均置于烧嘴砖内部；所述助燃气体通道与燃料通道呈15-60°夹角。
2.根据权利要求1所述的一种气体射流引射高温烟气回流燃烧器，其特征在于：助燃气体和燃料分别经过各自独立的喷射器。
3.根据权利要求1所述的一种气体射流引射高温烟气回流燃烧器，其特征在于：助燃气体喷枪与燃料喷枪呈交叉设置。
4.根据权利要求1所述的一种气体射流引射高温烟气回流燃烧器，其特征在于：所述燃烧装置有1-10组，并且分别设在烧嘴砖的上下部。
5.根据权利要求1所述的一种气体射流引射高温烟气回流燃烧器，其特征在于：每组燃烧装置中，两条所述烟气回流通道对称分布。
6.根据权利要求1所述的一种气体射流引射高温烟气回流燃烧器，其特征在于：所述燃烧室的出口呈扁平矩形。
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