一种分级自卷吸低氮燃烧器
阅读说明：本技术 一种分级自卷吸低氮燃烧器 (Hierarchical self-entrainment low-nitrogen combustor ) 是由 盛永钢 李洪涛 张钰航 张天航 赵志伟 杨凯中 张彦辉 于 2021-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种分级自卷吸低氮燃烧器,包括外壳,外壳的内部通过浇筑的燃烧器浇注料浇筑形成有助燃空气通道和混合通道；所述助燃空气通道的内部设置有蓄热体,其中,所述混合通道的内壁边缘与其轴线成夹角设置；所述混合通道的窄口端设置有混合通道端盖,混合通道端盖上插设有连通混合通道的一次燃气通道；所述混合通道的宽口端设置有喇叭口,喇叭口的边缘处周向连通有若干条二次燃气支管道；所述助燃空气通道的出口位于混合通道的窄口端切线位置并与混合通道连通。本发明不仅保留了现有蓄热式平焰燃烧器的节能以及优良传热能力,还可对其高氮氧化物污染物的现象进行有效的遏制,达到低氮氧化物排放的效果,适应了国家对环境保护的要求。(The invention discloses a graded self-entrainment low-nitrogen combustor which comprises a shell, wherein a combustion-supporting air channel and a mixing channel are formed in the shell through pouring of a poured combustor pouring material; a heat accumulator is arranged in the combustion air channel, wherein the edge of the inner wall of the mixing channel forms an included angle with the axis of the mixing channel; a mixing channel end cover is arranged at the narrow-end of the mixing channel, and a primary fuel gas channel communicated with the mixing channel is inserted into the mixing channel end cover; the wide-mouth end of the mixing channel is provided with a bell mouth, and the edge of the bell mouth is circumferentially communicated with a plurality of secondary gas branch pipelines; and the outlet of the combustion air channel is positioned at the tangential line position of the narrow opening end of the mixing channel and is communicated with the mixing channel. The invention not only reserves the energy-saving and excellent heat transfer capability of the existing heat accumulating type flat flame burner, but also can effectively restrain the phenomenon of high nitrogen oxide pollutants, achieves the effect of low nitrogen oxide emission, and adapts to the national requirement on environmental protection.)
技术领域
本发明涉及燃烧器技术领域，具体涉及一种分级燃烧以及自卷吸的低氮燃烧器。
背景技术
平焰燃烧器(flatflameburner)，指具有放射状平面火焰的燃烧器，由旋流器和火道组成。
进入平焰燃烧器的空气和燃气经旋流器呈旋流向前流动，混合充分，随后进入喇叭形火道由点火烧嘴进行引燃并开始燃烧，火道出口处旋转流在离心力的作用下形成旋流火焰，向四周扩散形成圆盘形的平面火焰，沿着护墙扩展。由此可见，平焰燃烧器不但具有均匀的温度场，有效的提升了炉膛内温度的均匀性，并且防止了因火焰长度过长而损害工件或无法达到工艺要求的现象；同时，平焰烧嘴具有良好的辐射传热能力，使物料加热均匀，有效防止局部过热。
蓄热式平焰燃烧器是在燃烧器中添加蓄热体，利用换向阀门，周期性进行排烟工作并将烟气中的热量储存在蓄热体中用来预热助燃空气温度，从而可有效的节约能源，并提高燃烧效率。但是由于助燃空气温度的提升造成火焰峰值温度大幅度提升，导致了大量热力型氮氧化物污染物的生成，不利于环境的保护，逐渐的不适应于国家对环保的要求。因此，能继续对现有的蓄热式平焰燃烧器进行结构优化，以适应国家对环境保护的要求，是现阶段本技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种分级自卷吸低氮燃烧器，可达到低氮氧化物排放的效果，从而适应了国家对环境保护的要求。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种分级自卷吸低氮燃烧器，包括外壳，外壳的内部通过浇筑的燃烧器浇注料浇筑形成有助燃空气通道和混合通道；所述助燃空气通道的内部设置有蓄热体，其中，所述混合通道的内壁边缘与其轴线成夹角设置；所述混合通道的窄口端设置有混合通道端盖，混合通道端盖上插设有连通混合通道的一次燃气通道；所述混合通道的宽口端设置有喇叭口，喇叭口的边缘处周向连通有若干条二次燃气支管道；所述助燃空气通道的出口位于混合通道的窄口端切线位置并与混合通道连通。
优选的，所述混合通道的内壁边缘与其轴线成1°夹角。
优选的，所述混合通道端盖上还插设有火焰检测装置和点火烧嘴；所述一次燃气通道的接口通道轴线与混合通道轴线共线；所述点火烧嘴的轴线与一次燃气通道的接口通道轴线成15°夹角；所述火焰检测装置的轴线与一次燃气通道的接口通道轴线成5°夹角；所述火焰检测装置、一次燃气通道和点火烧嘴由上至下依次设置并位于同一平面。
优选的，所述混合通道端盖的主体由位于外侧的圆形钢板以及位于内侧的刚玉莫来石浇筑料组成，圆形钢板和刚玉莫来石浇筑料之间铺有用于隔热与保温来防止热量外漏损伤外接管道的耐火纤维毯。
优选的，所述混合通道的外部围设有圆形闭合管道结构的二次燃气主管道，二次燃气主管道上连通有二次燃气通入管道，二次燃气主管道上沿周向均匀开设有燃气出口；所述混合通道的喇叭口边缘处沿周向均匀开设有燃气进口；所述二次燃气支管道沿混合通道的外部周向分布，二次燃气支管道的燃气入口分别连接二次燃气主管道的燃气出口，二次燃气支管道的燃气喷出口分别连接混合通道的喇叭口上的燃气进口。
优选的，所述二次燃气主管道和二次燃气支管道均固定在燃烧器浇注料中。
优选的，所述助燃空气通道的内部设置有位于蓄热体后方的挡火砖。
优选的，所述助燃空气通道的侧壁安装有用于方便维护修理蓄热体的助燃空气通道侧盖，助燃空气通道侧盖与蓄热体之间安装有用于保温的轻质黏土砖。
优选的，所述助燃空气通道侧盖由内至外依次包括标准纤维模块、长方形钢板和圆钢，助燃空气通道侧盖的内侧边缘处设置由用于密封保温的耐火纤维毯。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明通过对现有的蓄热式平焰燃烧器进行结构优化，采用分级燃烧和烟气循环结构的设置，不仅保留了现有蓄热式平焰燃烧器的节能以及优良传热能力，确保了炉温的均匀性和工艺稳定性，有效的利用排烟余热节约了能源，还可对其高氮氧化物污染物的现象进行有效的遏制，达到低氮氧化物排放的效果，适应了国家对环境保护的要求，同时也可满足工厂对工件加工的工艺要求，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明的主剖视图；
图2为本发明的侧剖视图；
图3为本发明的混合通道端盖结构示意图；
图4为本发明的助燃空气通道侧盖结构示意图；
图5为本发明的二次燃气的管道连接剖面图；
图6为本发明的火焰口处剖面图。
其中：1.助燃空气通道、2.蓄热体、3.燃烧器浇注料、4.挡火砖、5.二次燃气主管道、6.锚固件、7.二次燃气支管道、8.混合通道、9.混合通道端盖、10.助燃空气通道侧盖、11.轻质黏土砖、12.圆形钢板、13.火焰检测装置、14.一次燃气通道、15.点火烧嘴、16.耐火纤维毯、17.刚玉莫来石浇筑料、18.长方形钢板、19.标准纤维模块、20.圆钢、21.二次燃气通入管道。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。
一种分级自卷吸低氮燃烧器，结合图1至图2所示，包括外壳，外壳的内部设置有助燃空气通道1、二次燃气主管道5、二次燃气支管道7和混合通道8，其中，助燃空气通道1用于通入助燃气体，助燃空气通道1连通混合通道8；二次燃气主管道5用于通入二次燃气；二次燃气支管道7的两端分别与二次燃气主管道5和混合通道8连通，二次燃气支管道7用于将二次燃气主管道5内的二次燃气分配进混合通道8；混合通道8还连通有一次燃气通道14，一次燃气通道14用于向混合通道8中通入一次燃气，混合通道8用于分阶段将助燃气体和一次燃气以及二次燃气充分混合并点燃。
外壳为箱体钢板，外壳的内部浇筑有燃烧器浇注料3，燃烧器浇注料3由埋入的锚固件6固定。
助燃空气通道1由燃烧器浇注料3浇筑形成，助燃空气通道1的上端通入的助燃气体为在外部混合后的空气与烟气混合气体，助燃空气通道1的内部按助燃气体的流动方向依次设置有蓄热体2和挡火砖4，助燃气体经过蓄热体2汲取热量通过挡火砖4进入至混合通道8。
助燃空气通道1的侧壁安装有助燃空气通道侧盖10，助燃空气通道侧盖10通过螺栓螺母与外壳可拆卸连接。助燃空气通道侧盖10与蓄热体2之间安装有轻质黏土砖11，轻质黏土砖11用于保温。如图3所示，助燃空气通道侧盖10由内至外依次包括标准纤维模块19、长方形钢板18和圆钢20，助燃空气通道侧盖10的内侧边缘处设置有耐火纤维毯16，耐火纤维毯16用于密封保温。助燃空气通道侧盖10用于方便维护修理蓄热体2，当需要维护修理蓄热体2时，拆下固定助燃空气通道侧盖10的螺栓螺母，拉动圆钢20，即可轻松拆下助燃空气通道侧盖10，再拆下轻质黏土砖11即可对蓄热体2进行维护修理。
混合通道8由燃烧器浇注料3浇筑形成，混合通道8的内壁边缘与其轴线成1°夹角。助燃空气通道1的出口位于混合通道8的窄口端切线位置并与混合通道8连通，可保证助燃空气通道1通入的助燃气体进入混合通道8后为旋流状态，从而可以将助燃气体很好的与一次燃气通道14通入进来的一次燃气进行预混，形成可燃混合气体，提高一次燃气的使用效率。
混合通道8的窄口端设置有混合通道端盖9，混合通道端盖9通过螺栓螺母与外壳可拆卸连接，如图4所示，混合通道端盖9的主体由位于外侧的圆形钢板12以及位于内侧的刚玉莫来石浇筑料17组成，圆形钢板12和刚玉莫来石浇筑料17之间铺有耐火纤维毯16，耐火纤维毯16用于隔热与保温，从而防止热量外漏损伤外接管道。
一次燃气通道14插设在混合通道端盖9上，一次燃气通道14的接口通道轴线与混合通道8的轴线共线。混合通道端盖9上还插设有火焰检测装置13和点火烧嘴15，火焰检测装置13、一次燃气通道14和点火烧嘴15由上至下依次设置并位于同一平面内，其中，点火烧嘴15的轴线与一次燃气通道14的接口通道轴线成15°夹角，点火烧嘴15用于将可燃混合气体进行点燃，点燃的可燃混合气体形成旋流火焰；同时，此时的可燃混合气体含氧浓度低且一次燃气通道14供给的一次燃气量较少，故燃烧后温度低，在较低温度与含氧浓度的状态下可大大减少氮氧化物污染物的产生；因一次燃气供给量少，可燃混合气体中的助燃气体并未被完全耗尽，故经过点燃后的可燃混合气体可继续用于二次供给燃气燃烧；火焰检测装置13的轴线与一次燃气通道14的接口通道轴线成5°夹角，火焰检测装置13是用于检测引燃火焰的状态，以保证二次燃烧的顺利进行。
如图5所示，二次燃气主管道5为圆形闭合管道，围设在混合通道8的外部，二次燃气主管道5连通有二次燃气通入管道21，二次燃气通入管道21用于向二次燃气主管道5通入二次燃气；二次燃气主管道5上沿周向均匀开设有燃气出口。二次燃气支管道7的数量等于二次燃气主管道5上开设的燃气出口的数量，二次燃气支管道7沿混合通道8的外部周向分布，二次燃气支管道7的燃气入口分别连接二次燃气主管道5的燃气出口。二次燃气主管道5与二次燃气支管道7均通过埋入燃烧器浇注料3中的锚固件6固定在燃烧器浇注料3中。
混合通道8的宽口端设置有喇叭口，喇叭口的边缘处沿周向均匀开设有燃气进口，燃气进口的数量等于二次燃气主管道5上开设的燃气出口的数量，燃气进口分别与二次燃气支管道7的燃气喷出口连接，从而通过二次燃气支管道7将二次燃气主管道5中的二次燃气分配后从喇叭口的边缘处喷出，形成火焰口，如图6所示。在使用时，点火烧嘴15点燃的可燃混合气体形成的旋流火焰，行进至火焰口处，引燃二次燃气支管道7喷出的二次燃气，形成工件加工所需要的温度，并同样以旋流火焰形态喷出火焰口，形成盘状火焰；因混合通道8的喇叭口处喷出的是旋流火焰，故喇叭口中心处可卷吸炉膛内低氧浓度烟气供给二次燃气支管道7喷出的二次燃气燃烧，这同样可以大大降低因燃烧而产生氮氧化物污染物。
本发明在使用时，助燃空气通道1上端通入的空气与烟气混合气体为低氧浓度助燃气体，经过蓄热体2预热后达到助燃温度，与混合通道8中的一次燃气通道14供给的一次燃气混合，因助燃空气通道1以切向方式连接到混合通道8，故由其通入的助燃气体进入混合通道8后为旋流状态，可以很好的与一次燃气混合，提高了一次燃气使用效率。
再由点火烧嘴15将此可燃混合气体点燃，此时的可燃混合气体含氧浓度低且一次燃气供给量较少故燃烧后温度低，在较低温度与含氧浓度的状态下可大大减少氮氧化物污染物的产生，同时，因一次供给燃气量少，可燃混合气体中的助燃气体并未被完全耗尽，故经过点燃后的可燃混合气体可继续用于二次供给燃气燃烧；火焰检测装置13同步检测引燃火焰的状态，以保证二次燃烧的顺利进行。
由点火烧嘴15点燃的可燃混合气体形成旋流火焰，行进至二次燃气喷口处，引燃二次燃气支管道7供给的二次燃气，形成工件加工所需要的温度，并同样以旋流火焰形态喷出火焰口，形成盘状火焰，同时，因混合通道8的喇叭口处喷出的是旋流火焰，故喇叭口中心处可卷吸炉膛内低氧浓度烟气供给二次燃气燃烧，这同样可以大大降低因燃烧而产生氮氧化物污染物。
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