專利名稱：蓄熱式燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種蓄熱式燃燒器，特別是適合于重油、柴油、液化氣和天然氣等高熱值燃料使用的蓄熱式燃燒器，主要用在軋鋼加熱爐、鍛造爐、熔化爐、陶瓷梭式窯以及其它工業(yè)爐窯上。
目前，國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)的蓄熱式燃燒器基本上是以氣體燃料為主，對(duì)于液體燃料(如重油、柴油等)的蓄熱式燃燒器，由于燃料與蓄熱室均需換向，而其燃料的換向系統(tǒng)復(fù)雜，操作又困難，因而實(shí)際使用的甚少。具體結(jié)構(gòu)是一般采用兩個(gè)蓄熱室配備兩支燃料噴槍，運(yùn)用成對(duì)布置的結(jié)構(gòu)，即兩支燃料噴槍分別安裝在與兩個(gè)蓄熱室相連的燃燒及排煙通道內(nèi)(實(shí)質(zhì)上燃燒與排煙在同一通道)，工作時(shí)燃料噴槍和蓄熱室同時(shí)換向，當(dāng)一個(gè)燃料噴槍噴出燃料時(shí)，另一個(gè)燃料噴槍關(guān)閉無(wú)燃料通過(guò)。在使用液體燃料時(shí)，停止供給燃料的那個(gè)燃料噴槍在高溫?zé)煔獾淖饔孟?，產(chǎn)生頭部結(jié)焦或因高溫而降低使用壽命；此外，有燃料從煙道抽走，造成燃料的浪費(fèi)以及會(huì)出現(xiàn)蓄熱室溫度過(guò)高等不良現(xiàn)象。同時(shí)蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)的一個(gè)重要問(wèn)題是如何抑制NOx(氮氧化物)的生成，這對(duì)于從重油、柴油、液化氣和天然氣等高熱值燃料為主的工業(yè)爐窯尤為重要。因?yàn)檫@些燃料發(fā)熱值高，由于經(jīng)過(guò)蓄熱室預(yù)熱的空氣溫度一般大于1000℃，理論燃燒溫度很高，這種情況容易導(dǎo)致加熱工件過(guò)燒，并產(chǎn)生大量的NOx。針對(duì)上述問(wèn)題，在將助燃空氣預(yù)熱到1000℃左右的高溫時(shí)，必須降低燃燒區(qū)的含氧量，使燃料在低氧氣氛中燃燒，即高溫低氧燃燒。這時(shí)燃燒空間體積擴(kuò)大，火焰亮度輻射減少，理論燃燒溫度降低，爐溫均勻度增加，并且可大大降低NOx的生成和排放。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種燃料不換向，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、方便操作、延長(zhǎng)燃料噴槍的使用壽命及杜絕燃料的浪費(fèi)；且能實(shí)現(xiàn)煙氣自循環(huán)高溫低氧燃燒，以保證爐溫均勻、生成NOx低的并能同時(shí)適合氣體和液體燃料使用的蓄熱式燃燒器。
本實(shí)用新型的目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一種蓄熱式燃燒器，它包括蓄熱室殼體10、蓄熱室8、燃料噴槍12、鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)，所述蓄熱室8有兩個(gè)，設(shè)在蓄熱室殼體10內(nèi)；所述蓄熱室殼體10上端的一側(cè)上安裝有一燃燒器噴頭2，其內(nèi)開(kāi)設(shè)有燃燒通道1、一對(duì)空氣通道3、燃料通道5、排煙腔17及排煙通道18，燃燒通道1位于燃燒器噴頭2的前端部中間，一對(duì)空氣通道3的一端分別與燃燒通道1相通，另一端分別與兩個(gè)蓄熱室8上端部的蓄熱通道口7相通，燃料通道5位于一對(duì)空氣通道3之間，其一端與一對(duì)空氣通道3相交匯的一端相通，另一端在貫穿燃燒器噴頭2后一直延伸至蓄熱室殼體10內(nèi)的兩個(gè)蓄熱室8之間且與蓄熱通道分開(kāi)，排煙腔17位于一對(duì)空氣通道3的中間并與燃燒通道1外側(cè)周圍的排煙通道18相通；所述燃料噴槍12只有一支，安裝在蓄熱室殼體10上端的另一側(cè)上，燃料噴槍12的噴槍管4在穿過(guò)燃料通道5后伸至一對(duì)空氣通道3相交匯的型腔內(nèi)；所述蓄熱室殼體10下端的一側(cè)上安裝有一四通換向閥14，它的二個(gè)管接口分別與兩個(gè)蓄熱室8下端部的蓄熱通道口19相通，而另二個(gè)管接口分別與鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)相通。
本實(shí)用新型采用上述結(jié)構(gòu)后，由于只有一支燃料噴槍12，位于兩個(gè)蓄熱室8之間與蓄熱通道分開(kāi)，并穿過(guò)燃料通道5與助燃空氣交匯于燃燒通道1內(nèi)，工作時(shí)，空氣與煙氣在通過(guò)兩個(gè)蓄熱室8換向，而燃料不需要換向，使燃料噴槍12的噴槍管4內(nèi)始終有燃料通過(guò)，這樣不僅省去了復(fù)雜的燃料換向系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了操作，而且延長(zhǎng)了燃料噴槍12的使用壽命并有效杜絕了燃料的浪費(fèi)；同時(shí)，由于排煙腔17、排煙通道18與燃燒通道1分隔、一對(duì)空氣通道3與燃燒通道1交匯，空氣從蓄熱室噴出時(shí)卷吸高溫?zé)煔庑纬蔁煔庾匝h(huán)高溫低氧燃燒，能增加爐溫的均勻度，大大降低NOx的生成和排放，特別適合于重油、柴油、液化氣和天然氣等高熱值燃料只需預(yù)熱助燃空氣的場(chǎng)合。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的敘述。


圖1為本實(shí)用新型的一實(shí)施例圖。
圖2為
圖1的A-A剖視圖。
圖3為本實(shí)用新型的排煙通道18位于燃燒通道1上、下的燃燒器噴頭2的立體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
圖4為本實(shí)用新型的排煙通道18位于燃燒通道1左、右的燃燒器噴頭2的立體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
本實(shí)用新型的燃燒器噴頭2安裝在蓄熱室殼體10上端部的一側(cè)。燃燒器噴頭2采用耐火材料制成，其內(nèi)開(kāi)設(shè)有燃燒通道1、一對(duì)空氣通道3、燃料通道5、排煙腔17及排煙通道18。燃燒通道1位于燃燒器噴頭2的前端部中間，一對(duì)空氣通道3的前端相交匯后分別與燃燒通道1相通，而后端分別對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)蓄熱室8上端部的蓄熱通道口7，燃料通道5位于一對(duì)空氣通道3之間，其一端與一對(duì)空氣通道3相交匯的一端相通，另一端在貫穿燃燒器噴頭2后一直延伸至蓄熱室殼體10內(nèi)的兩個(gè)蓄熱室8之間且與蓄熱通道分開(kāi)，排煙腔17位于一對(duì)空氣通道3的中間并與燃燒通道1外側(cè)周圍的排煙通道18相通，排煙通道18既可以位于燃燒通道1的左、右側(cè)，也可以位于燃燒通道1的上、下端。一對(duì)空氣通道3的后端分別具有噴吸口6，噴吸口6對(duì)準(zhǔn)排煙腔17，噴吸口6在蓄熱室的熱空氣噴出時(shí)作為熱空氣噴出口，而在煙氣進(jìn)入蓄熱室時(shí)則作為煙氣吸入口使用(由于空氣與煙氣通過(guò)四通換向閥在蓄熱室內(nèi)進(jìn)行換向，因而當(dāng)一條空氣通道上的噴吸口6為熱空氣噴出口時(shí)，則另一條空氣通道上的噴吸口6為煙氣進(jìn)入蓄熱室通道的吸口，反之亦然)。本實(shí)用新型的燃燒器噴頭2由于采用上述結(jié)構(gòu)后，它能將排煙腔17、排煙通道18與燃燒通道1分隔、一對(duì)空氣通道3與燃料通道1交匯，熱空氣從一蓄熱室8內(nèi)噴出與煙氣被吸入另一蓄熱室8互不影響；同時(shí)由于排煙通道18位于燃燒通道1的外側(cè)四周，煙氣經(jīng)排煙通道18匯合在排煙腔17所對(duì)的噴吸口6的周圍，煙氣不僅能夠被負(fù)壓吸入蓄熱室8內(nèi)，而且利用噴射原理也可以被從蓄熱室8噴出的熱空氣卷吸進(jìn)入空氣通道3內(nèi)，通過(guò)煙氣自循環(huán)以降低助燃空氣的氧濃度，從而實(shí)現(xiàn)高溫低氧燃燒。在通常情況下，氧濃度可降低至10％～15％。
本實(shí)用新型的燃料通道5與空氣通道3兩中心線之間的夾角為10～20°。該夾角能保證低氧助燃空氣和噴槍管4內(nèi)的燃料充分混合后形成滿足需要的理想火焰。
本實(shí)用新型的燃燒通道1出口處的截面形狀可以為圓形、長(zhǎng)方形和橢圓形等多種形式，一般可根據(jù)爐形結(jié)構(gòu)和加熱方式的需要而定。如在熔化爐上一般采用長(zhǎng)方形或橢圓形出口，形成扁平狀火炬向熔池表面噴射。
本實(shí)用新型的蓄熱室殼體10內(nèi)設(shè)有兩個(gè)蓄熱室8，兩個(gè)蓄熱室8的外側(cè)四周設(shè)置保溫層9，保溫層9起隔熱的作用。兩個(gè)蓄熱室8上端部的蓄熱通道口7分別對(duì)準(zhǔn)一對(duì)空氣通道3后端部的噴吸口6，兩個(gè)蓄熱室8下端部的蓄熱通道口18上連接有四通換向閥14的二個(gè)管接口，由于兩個(gè)蓄熱室8與四通換向閥14直接連在一起，使蓄熱室與換向閥間不再有管道連接，有利于縮短空氣與煙氣在蓄熱室內(nèi)的切換時(shí)間。本實(shí)用新型在兩個(gè)蓄熱室8之間開(kāi)設(shè)有一條燃料通道，該燃料通道與蓄熱通道分開(kāi)并與燃燒器噴頭2內(nèi)的燃料通道5貫通呈一直線。
本實(shí)用新型的燃料噴槍12只有一支，安裝在蓄熱室殼體10上端部的另一側(cè)，燃料噴槍12的噴槍管4在依次穿過(guò)兩個(gè)蓄熱室8之間的燃料通道及燃燒器噴頭2內(nèi)的燃料通道5后伸至一對(duì)空氣通道3相交匯的型腔內(nèi)。在燃料噴槍12上分別設(shè)有燃料管11及霧化氣管13，通過(guò)管道可將燃料及霧化氣輸送至燃料噴槍的噴槍管4內(nèi)。
本實(shí)用新型的四通換向閥14的另二個(gè)管接口分別連接鼓風(fēng)機(jī)及引風(fēng)機(jī)，即進(jìn)風(fēng)口15與鼓風(fēng)機(jī)相連，排煙氣口16與引風(fēng)機(jī)相連。四通換向閥14由時(shí)間/溫度控制器來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)空氣與煙氣在兩個(gè)蓄熱室8內(nèi)的換向。
本實(shí)用新型一般安裝在工業(yè)爐窯的側(cè)墻上。根據(jù)爐窯的大小和需要，可安裝一個(gè)或多個(gè)燃燒器。使?fàn)t前安裝靈活，維護(hù)方便。
本實(shí)用新型是這樣來(lái)工作的，首先鼓風(fēng)機(jī)工作，空氣從四通換向閥14的進(jìn)風(fēng)口15通過(guò)蓄熱通道口19進(jìn)入一蓄熱室8的底部，使位于該蓄熱室8底部的空氣自下而上流動(dòng)，在流動(dòng)過(guò)程中吸收上一周期煙氣傳給蓄熱室內(nèi)蓄熱體的熱量后變成高溫助燃空氣，高溫助燃空氣從蓄熱室8上端部的蓄熱通道口7經(jīng)一空氣通道3后端的噴吸口6處噴出，卷吸并摻混噴吸口6周圍的煙氣形成高溫低氧空氣后一起進(jìn)入該空氣通道3的前端，與燃料噴槍12的噴槍管4內(nèi)噴出的燃料交匯于燃燒通道1內(nèi)，形成高溫低氧燃燒；與此同時(shí)，引風(fēng)機(jī)工作，在引風(fēng)機(jī)負(fù)壓的作用下，位于另一空氣通道3的噴吸口6周圍的高溫?zé)煔獗晃肓硪恍顭崾?的蓄熱通道口7內(nèi)，高溫?zé)煔鈴脑撔顭崾?的上端自上而下流動(dòng)，在流動(dòng)過(guò)程中將熱量傳遞給蓄熱室內(nèi)的蓄熱體，最后低溫?zé)煔鈴脑撔顭崾?的底部由四通換向閥14的排煙氣口16被引風(fēng)機(jī)排入大氣中，接著四通換向閥14由時(shí)間/溫度控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換向，使空氣與煙氣在兩個(gè)蓄熱室8內(nèi)的運(yùn)行互換，從而達(dá)到一個(gè)循環(huán)的熱量交換。一般情況下從常溫空氣助燃開(kāi)始，經(jīng)30分鐘換向控制后，經(jīng)蓄熱室8出來(lái)的助燃空氣可始終保持在高溫狀態(tài)。
通過(guò)實(shí)踐證明采用上述結(jié)構(gòu)后，使空氣、煙氣、燃料在各自的通道中按設(shè)計(jì)的速度運(yùn)動(dòng)，能達(dá)到燃料不換向和高溫低氧燃燒的目的。經(jīng)測(cè)定，運(yùn)用噴射原理吸入回流高溫?zé)煔?，?dāng)預(yù)熱助燃空氣噴出速度為60m/s(1000℃)時(shí)，助燃空氣與吸入煙氣后的混合物氧含量可降低到15％左右。
本實(shí)用新型在試驗(yàn)爐上使用柴油作燃料，爐溫達(dá)到1300℃時(shí)，其NOx排放量在50ppm以下，大大低于環(huán)保要求標(biāo)準(zhǔn)。在控制得當(dāng)時(shí)，其NOx的排放量只有25ppm左右，而且NOx、CO、SO2三種污染物的排放量均在25ppm左右，排放的三種污染物總量才80ppm左右。符合國(guó)際上對(duì)NOx的排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
本實(shí)用新型在連續(xù)加熱爐上的應(yīng)用。以重油為燃料，燃油量為50Kg/h的蓄熱式燃燒器，在一面墻上安裝兩個(gè)燃燒器單元，采用片狀蓄熱體，當(dāng)爐溫在1300℃時(shí)，煙氣進(jìn)入蓄熱室溫度為1100～1150℃，煙氣出蓄熱室溫度為150～180℃；空氣進(jìn)入蓄熱室溫度為43℃，空氣經(jīng)蓄熱室預(yù)熱后溫度最高為1000～1050℃；蓄熱室壓損失為空氣1000pa，煙氣1200pa。
權(quán)利要求1.一種蓄熱式燃燒器，它包括蓄熱室殼體(10)、蓄熱室(8)、燃料噴槍(12)、鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)，其特征在于所述蓄熱室(8)有兩個(gè)，設(shè)在蓄熱室殼體(10)內(nèi)；所述蓄熱室殼體(10)上端的一側(cè)上安裝有一燃燒器噴頭(2)，其內(nèi)開(kāi)設(shè)有燃燒通道(1)、一對(duì)空氣通道(3)、燃料通道(5)、排煙腔(17)及排煙通道(18)，燃燒通道(1)位于燃燒器噴頭(2)的前端部中間，一對(duì)空氣通道(3)的一端分別與燃燒通道(1)相通，另一端分別與兩個(gè)蓄熱室(8)上端部的蓄熱通道口(7)相通，燃料通道(5)位于一對(duì)空氣通道(3)之間，其一端與一對(duì)空氣通道(3)相交匯的一端相通，另一端在貫穿燃燒器噴頭(2)后一直延伸至蓄熱室殼體(10)內(nèi)的兩個(gè)蓄熱室(8)之間且與蓄熱通道分開(kāi)，排煙腔(17)位于一對(duì)空氣通道(3)的中間并與燃燒通道(1)外側(cè)周圍的排煙通道(18)相通；所述燃料噴槍(12)只有一支，安裝在蓄熱室殼體(10)上端的另一側(cè)上，燃料噴槍(12)的噴槍管(4)在穿過(guò)燃料通道(5)后伸至一對(duì)空氣通道(3)相交匯的型腔內(nèi)；所述蓄熱室殼體(10)下端的一側(cè)上安裝有一四通換向閥(14)，它的二個(gè)管接口分別與兩個(gè)蓄熱室(8)下端部的蓄熱通道口(19)相通，而另二個(gè)管接口分別與鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱式燃燒器，其特征在于燃料通道(5)與空氣通道(3)兩中心線之間的夾角為10～20°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱式燃燒器，其特征在于燃燒通道(1)出口處的截面形狀可以為圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱式燃燒器，其特征在于燃燒通道(1)出口處的截面形狀也可以為矩形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱式燃燒器，其特征在于燃燒通道(1)出口處的截面形狀還可以為橢圓形。
專利摘要一種蓄熱式燃燒器，特別是適合于重油、柴油、液化氣和天然氣等高熱值燃料使用的蓄熱式燃燒器，主要用在軋鋼加熱爐、鍛造爐、熔化爐、陶瓷梭式窯以及其它工業(yè)爐窯上。它包括蓄熱室殼體，設(shè)在蓄熱室殼體內(nèi)的兩個(gè)蓄熱室，設(shè)在蓄熱室殼體上的燃料器噴頭、燃料噴槍、四通換向閥以及與四通換向閥相連的鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)。本實(shí)用新型具有燃料不換向，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、方便操作、延長(zhǎng)燃料噴槍的使用壽命及杜絕燃料的浪費(fèi)；且能實(shí)現(xiàn)煙氣自循環(huán)高溫低氧燃燒，以保證爐溫均勻、生成NO
文檔編號(hào)F23D17/00GK2562078SQ0226383
公開(kāi)日2003年7月23日 申請(qǐng)日期2002年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月16日
發(fā)明者陶保國(guó), 鄒展, 章金法 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部節(jié)能中心常熟噴嘴廠