CN209263022U - 一种自身预热式短火焰烧嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自身预热式短火焰烧嘴，包括主烧嘴外壳、空气导流筒、主烧嘴燃气管道、点火装置，空气导流筒套接于主烧嘴外壳内，与主烧嘴外壳之间留有助燃空气风道，主烧嘴外壳内设有两个串联的燃烧室，两个燃烧室之间设有助燃空气风道。点火装置采用一种喷头混合式烧嘴，设有独立的点火装置和火焰检测装置。助燃空气通过主烧嘴外壳与空气导流筒之间的风道进入，助燃空气与炉膛排出废气通过主烧嘴外壳进行换热，大部分预热后的助燃空气经空气导流筒从主烧嘴喷头喷入一级燃烧室与燃气混合燃烧，小部分助燃空气通过燃烧室之间的风道直接进入二级燃烧室。采用本实用新型既能实现燃料充分燃烧，又能控制低温炉的废气排放量，节能减排。

Description

一种自身预热式短火焰烧嘴

技术领域

本实用新型涉及燃烧设备的节能环保领域，具体涉及一种自身预热式短火焰烧嘴。

背景技术

在工业生产中，常常还会副产一些低热值的可燃性气体，如高炉煤气、转炉煤气等，目前，随着国家节能减排要求的推进，如何有效利用这些低热值的可燃气体，是整个行业都非常关心的问题。

目前市场上很多低温燃气炉在节能方面遇到瓶颈：第一，排烟温度低，单独设置传统的换热器不经济，而且很多时候现场空间有限也限制了独立换热器的使用。第二，燃烧空间有限，由于很多低温燃气炉对温度均匀性要求更高，比如铝锭加热炉、汽车铝轮毂的时效炉，为了使炉膛空间内温度均匀性更好，通常采用马弗结构，燃烧需要在很小的的夹层空间完成。第三，燃烧不完全，而且燃烧不充分导致废气中CO排放量增加。

因此，为了解决传统低温燃气炉出现的上述问题，需要烧嘴火焰长度较小，同时让燃料更多地在烧嘴自带的燃烧室里燃烧，从而保证燃烧更加充分，并且降低废气排放。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自身预热式短火焰烧嘴，既有利于燃烧充分，又能减少废气排放。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下方案：

一种自身预热式短火焰烧嘴，包括主烧嘴外壳、空气导流筒、主烧嘴燃气管道、点火装置，主烧嘴外壳上设有主烧嘴助燃空气入口，空气导流筒套接于主烧嘴外壳内，与主烧嘴外壳之间构成的间隙为助燃空气通道一；

主烧嘴外壳内设有一级燃烧室、二级燃烧室，一级燃烧室出口与二级燃烧室入口连通，一级燃烧室出口处外壁与二级燃烧室入口处内壁之间构成的间隙为助燃空气通道四，空气导流筒与一级燃烧室外壁之间构成的间隙为助燃空气通道三，主烧嘴外壳内壁、空气导流筒入口、二级燃烧室入口、一级燃烧室外壁之间构成的区域为助燃空气通道二，主烧嘴助燃空气入口经助燃空气通道一、助燃空气通道二、助燃空气通道三连通至一级燃烧室入口，主烧嘴助燃空气入口经助燃空气通道一、助燃空气通道二、助燃空气通道四连通至二级燃烧室入口；

一级燃烧室入口处设有点火装置，一级燃烧室入口截面为主烧嘴的喷头，主烧嘴燃气管道出口端与一级燃烧室入口连通，进口端为主烧嘴燃气入口。

正如背景技术所述，传统低温燃气炉存在排烟温度低、燃烧空间有限、燃烧不完全的不足。为了解决上述问题，需要烧嘴火焰长度较小，同时让燃料更多地在烧嘴自带的燃烧室里燃烧，从而保证燃烧更加充分，并且降低废气排放。

本实用新型的工作原理：

助燃空气通过主烧嘴外壳与空气导流筒之间的助燃空气通道一进入主烧嘴，在该行程中，助燃空气与炉膛排出废气通过主烧嘴外壳进行换热，助燃空气被预热。燃气从主烧嘴燃气入口进入，经主烧嘴喷头喷入一级燃烧室，大部分预热后的助燃空气经助燃空气通道二、助燃空气通道三从主烧嘴喷头喷入一级燃烧室与燃气混合，通过点火装置点燃后喷入二级燃烧室充分燃烧。小部分的预热助燃空气通过助燃空气通道四进入二级燃烧室，与一级燃烧室喷出的热气流混合并进一步燃烧形成炙热气流，然后从二级燃烧室出口喷入炉膛对循环气流或工件进行加热。炉膛废气沿着主烧嘴外壳与助燃空气进行换热，将一部分热量传递给助燃空气后排出炉外。

主烧嘴设置两个燃烧室，增大了燃烧空间，同时延长混合时间，促使助燃空气与燃气在喷入炉膛之前在烧嘴自身的燃烧室里充分燃烧，有效缩短火焰长度。并且避免因炉膛低温或烧嘴出口处的低温循环气流对火焰产生较强的冷淬作用，进而避免燃烧不完全使废气中CO含量较高。

助燃空气通过主烧嘴外壳与空气导流筒之间的助燃空气通道一进入主烧嘴，在该行程中，助燃空气与炉膛排出废气通过主烧嘴外壳进行换热，助燃空气被预热，同时给主烧嘴外壳降温。一级燃烧室部分嵌入空气导流筒内且入口位于空气导流筒内，助燃空气流经一级燃烧室外表面再进入，通过燃烧室外壁与燃烧室内高温气体进行换热，助燃空气被预热的同时对一级燃烧室外壳进行降温。采用这种助燃空气流通方式，有效利用了废气热量同时延长了烧嘴使用寿命。

两个燃烧室连接位置，一级燃烧室出口处外壁与二级燃烧室入口处内壁之间构成的间隙为助燃空气通道四，小部分助燃空气通过该通道直接进入二级燃烧室，从而使一级燃烧室内助燃空气量不足，形成欠氧燃烧，从而有效地抑制了 NOx的产生。同时，小部分助燃空气从二级燃烧室的四周进入，将从一级燃烧室出口直接喷入的高温炙热气流与二级燃烧室的壁面进行隔离，有效地降低了二级燃烧室的壁面温度，从而有利于延长烧嘴的使用寿命。

作为上述方案的优选，为了便于燃气更快速地喷入一级燃烧室，主烧嘴的喷头上均匀设置有多个喷口，进一步地，运行时让燃气以一定角度喷入一级燃烧室，有利于燃气与助燃空气更好的混合。

作为上述方案的优选，为了检测主烧嘴内的火焰状态，主烧嘴的喷头处设有火焰检测离子棒。燃气进入一级燃烧室与助燃空气混合，通过点火装置点燃，离子棒检测到稳定火焰后再喷入二级燃烧室。

作为上述方案的优选，点火装置采用一种喷头混合式烧嘴，喷头处设有混合腔，以便点火助燃空气与点火燃气在点燃前先进行混合。进一步地，点火烧嘴设有独立的点火装置和火焰检测装置，点火装置采用高压点火棒，火焰检测装置采用离子棒形式。

作为上述方案的优选，为了使点火烧嘴结构紧凑体积更小，所述点火烧嘴为内外套筒结构，由两个直径不同的同心圆筒构成，内筒为点火燃气管道，出口端与点火烧嘴喷头处的混合腔接通，另一端为点火烧嘴燃气入口，内外套筒之间的套筒腔为点火助燃空气管道，出口端与点火烧嘴喷头处的混合腔接通，另一端为点火烧嘴助燃空气入口。

另外，主烧嘴可以进行连续调节，也可以设计成几段火形式，点火烧嘴可以设计成间歇式工作模式，也可以设计成连续式工作模式。

本实用新型具有的有益效果：

1.主烧嘴设置两个燃烧室，使助燃空气与燃气的混合物在喷入炉膛之前在主烧嘴自身的燃烧室里充分燃烧，避免因炉膛低温或烧嘴喷口处的低温循环气流对火焰产生较强的冷淬作用，进而避免因燃烧不完全导致废气中CO含量较高。

2.主烧嘴的助燃空气通过主烧嘴外壳与空气导流筒之间的狭小区域进入主烧嘴，在该行程中，助燃空气与炉膛排出废气通过主烧嘴外壳进行换热，助燃空气被预热，同时给主烧嘴外壳降温。助燃空气流经一级燃烧室外表面再进入，通过燃烧室外壁与燃烧室内高温气体进行换热，助燃空气被预热的同时对一级燃烧室外壳降温。采用这种助燃空气流通方式，有效利用了废气热量同时延长了烧嘴使用寿命。

3.在一级燃烧室出口外周留有缝隙，小部分的助燃空气通过该间隙直接喷入二级燃烧室，使一级燃烧室内助燃空气量不足，形成欠氧燃烧，从而有效地抑制了NOx的产生。

4.小部分的助燃空气从二级燃烧室的四周进入，将从一级燃烧室出口直接喷入的高温炙热气流与二级燃烧室的壁面进行隔离，有效地降低了二级燃烧室的壁面温度，有利于延长烧嘴的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的外观结构示意图。

1-主烧嘴助燃空气入口，2-主烧嘴燃气入口，3-点火烧嘴助燃空气入口，4- 点火烧嘴燃气入口，5-一级燃烧室，6-二级燃烧室，7-主烧嘴喷头，8-点火烧嘴喷头，9-主烧嘴外壳，10-空气导流筒，11-助燃空气通道四，12-离子棒，13-主烧嘴燃气管道，14-助燃空气通道一，15-助燃空气通道二，16-助燃空气通道三。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1所示，一种自身预热式短火焰烧嘴，包括主烧嘴外壳9、空气导流筒 10、主烧嘴燃气管道13、点火装置8，主烧嘴外壳9上设有主烧嘴助燃空气入口 1，空气导流筒10套接于主烧嘴外壳9内，与主烧嘴外壳9之间构成的间隙为助燃空气通道一14；

主烧嘴外壳9内设有一级燃烧室5、二级燃烧室6，一级燃烧室5出口与二级燃烧室6入口连通，一级燃烧室5出口处外壁与二级燃烧室6入口处内壁之间构成的间隙为助燃空气通道四11，空气导流筒10与一级燃烧室5外壁之间构成的间隙为助燃空气通道三16，主烧嘴外壳9内壁、空气导流筒10入口、二级燃烧室6入口、一级燃烧室5外壁之间构成的区域为助燃空气通道二15，主烧嘴助燃空气入口1经助燃空气通道一14、助燃空气通道二15、助燃空气通道三16 连通至一级燃烧室5入口，主烧嘴助燃空气入口1经助燃空气通道一14、助燃空气通道二15、助燃空气通道四11连通至二级燃烧室6入口；

一级燃烧室5入口处设有点火装置8，一级燃烧室5入口截面为主烧嘴的喷头7，主烧嘴燃气管道13出口端与一级燃烧室5入口连通，进口端为主烧嘴燃气入口2。

本实施例的工作原理为：

助燃空气从主烧嘴助燃空气入口1通入，经主烧嘴外壳9与空气导流筒10 之间的助燃空气通道一14进入，在该行程中，助燃空气与炉膛排出废气通过主烧嘴外壳9进行换热，助燃空气被预热。燃气从主烧嘴燃气入口2进入后经主烧嘴喷头7喷入一级燃烧室5，80％的预热助燃空气通过助燃空气通道二15、助燃空气通道三16流经一级燃烧室5外表面后从主烧嘴喷头7喷入一级燃烧室5与燃气混合。通过点火装置8点燃后喷入主烧嘴的二级燃烧室6充分燃烧。20％的预热助燃空气通过助燃空气通道四11直接喷入二级燃烧室6，与一级燃烧室5 喷出的热气流混合燃烧形成炙热气流，然后从二级燃烧室6出口喷入炉膛对循环气流或工件进行加热。炉膛废气沿着主烧嘴外壳与助燃空气进行换热，将一部分热量传递给助燃空气后排出炉外。

主烧嘴设置两个燃烧室，增大了燃烧空间，使助燃空气与燃气在喷入炉膛之前在烧嘴自身的燃烧室里充分燃烧，避免因炉膛低温或烧嘴出口处的低温循环气流对火焰产生较强的冷淬作用，进而避免因燃烧不完全使废气中CO含量较高。

助燃空气通过主烧嘴外壳9与空气导流筒10之间的助燃空气通道一14进入，在该行程中，助燃空气与炉膛排出废气通过主烧嘴外壳9进行换热，助燃空气被预热，同时给主烧嘴外壳降温。助燃空气流经一级燃烧室5外表面再进入，通过燃烧室外壁与燃烧室内高温气体进行换热，助燃空气被预热的同时对一级燃烧室5外壳进行降温。采用这种助燃空气流通方式，有效利用废气热量，同时延长烧嘴使用寿命。

两个燃烧室连接位置，一级燃烧室出口处外壁与二级燃烧室入口处内壁之间构成的间隙为助燃空气通道四11，小部分助燃空气通过该通道直接喷入二级燃烧室6，从而使一级燃烧室5内助燃空气量不足，形成欠氧燃烧，因此有效地抑制了NOx的产生。同时，小部分助燃空气从二级燃烧室6的四周进入，将从一级燃烧室5出口直接喷入的高温炙热气流与二级燃烧室6的壁面进行隔离，有效地降低了二级燃烧室6的壁面温度，有利于延长烧嘴的使用寿命。

实施例2：

在实施例1的基础上，为了便于燃气更快速地喷入一级燃烧室5，主烧嘴的喷头7上均匀设置有多个喷口，进一步地，运行时让燃气以一定角度喷入一级燃烧室5，有利于燃气与助燃空气更好的混合。

另外，为了检测主烧嘴内的火焰状态，主烧嘴的喷头7处设有火焰检测装置，火焰检测装置采用离子棒12。燃气进入一级燃烧室5与助燃空气混合，通过点火装置点燃，待离子棒12检测到稳定火焰后再喷入二级燃烧室6。

实施例3：

作为实施例1的优选实施例，点火装置8采用一种喷头混合式烧嘴，在烧嘴喷头处设有混合腔，以便点火助燃空气与点火燃气在点燃前先进行混合。点火烧嘴设有独立的点火装置和火焰检测装置，进一步地，点火烧嘴的点火装置采用高压点火棒，火焰检测装置采用离子棒。

从点火烧嘴助燃空气入口3、点火烧嘴燃气入口4分别通入点火助燃空气、点火燃气，先在点火烧嘴喷头处的混合腔进行混合，再启动高压点火棒，当点火烧嘴的离子棒检测到火焰信号后便可以根据需要打开主烧嘴的助燃空气阀门和燃气阀门。

实施例4：

作为实施例3的优选实施例，为了使点火烧嘴结构紧凑体积更小，所述点火烧嘴为内外套筒结构，由两个直径不同的同心圆筒构成，内筒为点火燃气管道，出口端与点火烧嘴喷头处的混合腔接通，另一端为点火烧嘴燃气入口4，内外套筒之间的套筒腔为点火助燃空气管道，出口端与点火烧嘴喷头处的混合腔接通，另一端为点火烧嘴助燃空气入口3。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自身预热式短火焰烧嘴，其特征在于，包括主烧嘴外壳(9)、空气导流筒(10)、主烧嘴燃气管道(13)、点火装置(8)，主烧嘴外壳(9)上设有主烧嘴助燃空气入口(1)，空气导流筒(10)套接于主烧嘴外壳(9)内，与主烧嘴外壳(9)之间构成的间隙为助燃空气通道一(14)；

主烧嘴外壳(9)内设有一级燃烧室(5)、二级燃烧室(6)，一级燃烧室(5)出口与二级燃烧室(6)入口连通，一级燃烧室(5)出口处外壁与二级燃烧室(6)入口处内壁之间构成的间隙为助燃空气通道四(11)，空气导流筒(10)与一级燃烧室(5)外壁之间构成的间隙为助燃空气通道三(16)，主烧嘴外壳(9)内壁、空气导流筒(10)入口、二级燃烧室(6)入口、一级燃烧室(5)外壁之间构成的区域为助燃空气通道二(15)，主烧嘴助燃空气入口(1)经助燃空气通道一(14)、助燃空气通道二(15)、助燃空气通道三(16)连通至一级燃烧室(5)入口，主烧嘴助燃空气入口(1)经助燃空气通道一(14)、助燃空气通道二(15)、助燃空气通道四(11)连通至二级燃烧室(6)入口；

一级燃烧室(5)入口处设有点火装置(8)，一级燃烧室(5)入口截面为主烧嘴的喷头(7)，主烧嘴燃气管道(13)出口端与一级燃烧室(5)入口连通，进口端为主烧嘴燃气入口(2)。

2.根据权利要求1所述的自身预热式短火焰烧嘴，其特征在于，所述主烧嘴的喷头(7)上均匀设置有多个喷口。

3.根据权利要求1所述的自身预热式短火焰烧嘴，其特征在于，主烧嘴内还设有火焰检测离子棒(12)。

4.根据权利要求1所述的自身预热式短火焰烧嘴，其特征在于，所述点火装置(8)采用喷头混合式点火烧嘴，在烧嘴喷头处设有混合腔。

5.根据权利要求4所述的自身预热式短火焰烧嘴，其特征在于，所述点火烧嘴设有独立的点火装置和火焰检测装置。

6.根据权利要求4或5所述的自身预热式短火焰烧嘴，其特征在于，所述点火烧嘴为内外套筒结构，由两个直径不同的同心圆筒构成，内筒为点火燃气管道，出口端与点火烧嘴喷头处的混合腔接通，进口端为点火烧嘴燃气入口(4)，内外套筒之间的套筒腔为点火助燃空气管道，出口端与点火烧嘴喷头处的混合腔接通，进口端为点火烧嘴助燃空气入口(3)。

7.根据权利要求1所述的自身预热式短火焰烧嘴，其特征在于，所述主烧嘴燃气管道(13)套接于点火烧嘴外，一端与一级燃烧室(5)入口连通，在空气导流筒(10)外的另一端为主烧嘴燃气入口(2)。