專利名稱：大氣式燃?xì)廨椛浼訜嵫b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大氣式燃?xì)廨椛浼訜嵫b置，它可廣泛用于使用燃?xì)獾臋C(jī)械制造、 材料制造等領(lǐng)域的加熱工藝及干燥工藝，也可在鋼鐵及機(jī)械行業(yè)內(nèi)需要保護(hù)性氣氛的工業(yè) 爐上使用，屬于燃?xì)馊紵c應(yīng)用工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
燃?xì)廨椛涔苁且环N燃燒氣體燃料的加熱裝置。利用燃?xì)廨椛涔茏鳛榧訜嵫b置，在 經(jīng)濟(jì)上是比較合理，能源利用效率高，且環(huán)境污染小。輻射管管體多采用耐熱鋼離心鑄造 管，也有采用軋材和高溫陶瓷材料的，而輻射管燃燒器供風(fēng)方式可分為鼓風(fēng)式、吸風(fēng)式、抽 吸式和抽鼓式。隨著工業(yè)加熱要求的不斷提高，輻射管在工作過程中，還存在一些問題
(1)輻射管的壽命短
當(dāng)爐膛溫度比較高時，耐熱鑄鋼已不能滿足工藝的要求，需選用其它材質(zhì)來制造輻射 管。另外，金屬輻射管由于管體表面的溫度不均勻性，容易變形；且高溫火焰以及燃?xì)?空 氣混合燃燒的產(chǎn)物長時間對輻射管的沖刷會造成管體腐蝕，這些因素都影響燃?xì)廨椛涔艿?使用壽命及使用效果。(2)輻射管內(nèi)空氣/燃?xì)獾幕旌闲枰娔埽铱諝?燃?xì)饣旌媳壤灰卓刂?br> 常規(guī)的輻射管是將燃?xì)?空氣通過強(qiáng)制預(yù)混的方式在燃燒室內(nèi)混合燃燒后通過高溫 煙氣將輻射管加熱的，這樣會需要專門的空氣供給系統(tǒng)且消耗電力，而燃?xì)?空氣的混合 比則需要用專門的控制裝置進(jìn)行控制，負(fù)荷調(diào)節(jié)比很小。(3)輻射管熱效率不高
常規(guī)的輻射管的黑度較低，為提高效率，經(jīng)常采用在金屬管表面涂刷輻射涂料的方法 來增加輻射管的黑度，設(shè)備長時間運行后會出現(xiàn)表面涂料脫落的問題，給生產(chǎn)增加成本且 帶來不便。(4)污染物排放含量高
由于常規(guī)輻射管內(nèi)火焰溫度可達(dá)到1500°C，這將造成NOx的大量生成，并且CO排放含 量在燃燒控制不當(dāng)?shù)那闆r下極易超標(biāo)。(5)安裝不方便
常規(guī)的加熱用燃?xì)廨椛涔埽械臑橐惑w式結(jié)構(gòu)，有的為分體式結(jié)構(gòu)。當(dāng)一體式結(jié)構(gòu)其中 任何設(shè)備出現(xiàn)損壞時，不能進(jìn)行更換維修。對于分體式結(jié)構(gòu)，燃燒器與輻射管的連接復(fù)雜， 經(jīng)常出現(xiàn)燃燒器偏心的問題。因為燃料是在輻射管的限制空間內(nèi)燃燒，當(dāng)燃燒器偏心時，將 使周向溫度分布不均，使火焰直接沖刷管壁造成局部溫度過高，縮短其使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、燃燒強(qiáng)度 高、輻射效率高、使用壽命長、維護(hù)費用低、負(fù)荷調(diào)節(jié)比大、污染物排放含量低的工業(yè)用大氣 式燃?xì)廨椛浼訜嵫b置。本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)手段是這樣實現(xiàn)的大氣式燃?xì)廨椛浼訜嵫b置，它由 燃燒器、輻射管和點火器三大部分構(gòu)成，其中燃燒器包括噴嘴、引射管和燃燒器頭部，噴嘴 從引射管一端插入，噴嘴外壁與引射管內(nèi)壁間形成一次空氣入口，輻射管與燃燒器頭部連 接。本發(fā)明的輻射管采用石英玻璃；燃燒器頭部由同心的內(nèi)管和外管構(gòu)成，內(nèi)管和外管之間 的環(huán)帶一端封閉，引射管另一端與所述環(huán)帶連通。內(nèi)管封閉環(huán)帶所在端為二次空氣入口，內(nèi) 管另一端設(shè)有內(nèi)火蓋，外管對應(yīng)端設(shè)有外火蓋，內(nèi)火蓋和外火蓋之間形成火孔；在內(nèi)管中設(shè) 有二次空氣調(diào)節(jié)裝置，二次空氣調(diào)節(jié)裝置由調(diào)節(jié)螺柱和錐形調(diào)節(jié)帽構(gòu)成，調(diào)節(jié)帽安裝在調(diào) 節(jié)螺柱一端并位于輻射管內(nèi)靠近內(nèi)管端，螺柱另一端與固定在內(nèi)管二次空氣入口處的螺母 連接。所述火孔進(jìn)口處設(shè)有防回火用金屬網(wǎng)。在外火蓋的凸沿上設(shè)有環(huán)形槽，輻射管通過環(huán)形槽安裝在外火蓋上實現(xiàn)與燃燒器 頭部的連接。在輻射管尾端設(shè)有加強(qiáng)煙氣擾動的具有螺旋結(jié)構(gòu)的插入物。在噴嘴上位于引射管外套設(shè)有一次空氣調(diào)風(fēng)板，一次空氣調(diào)風(fēng)板上設(shè)有滑塊，噴 嘴外壁上設(shè)有軸向的滑槽，滑塊位于滑槽內(nèi)并可帶動一次空氣調(diào)風(fēng)板沿滑槽滑動。所述點火器包括點火針、火焰探針和點火總成，點火針和火焰探針分別與點火總 成連接，在內(nèi)火蓋上設(shè)有兩個孔，點火針和火焰探針分別放入其中一個孔中。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果
1.采用石英玻璃管作為輻射管，黑度高，輻射能力強(qiáng)；
2.在燃燒器內(nèi)加入二次空氣調(diào)節(jié)裝置，加強(qiáng)二次空氣與燃?xì)獾幕旌铣潭?，降低了過剩 空氣系數(shù)，CO排放含量低的同時，提高了燃料利用率；
3.火蓋下方布置多孔金屬網(wǎng)，在小負(fù)荷下有效防止回火，燃燒火焰穩(wěn)定，可明顯提高燃 燒器的負(fù)荷調(diào)節(jié)比；
4.輻射管尾部加入螺旋結(jié)構(gòu)插入物，可進(jìn)一步提高輻射管熱效率，并且減輕了NOx等 有害產(chǎn)物的排放；
5.燃燒器與輻射管連接簡單，不會出現(xiàn)燃燒器偏心的問題，周向溫度分布均勻，有利于 提高產(chǎn)品使用壽命?？傊?，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，制造及維修成本低，燃燒強(qiáng)度高，使用壽命長， 燃燒器負(fù)荷調(diào)節(jié)比大，能較大程度的滿足不同的加熱功率需要，可廣泛用于鋼鐵、石油化 工、機(jī)械、建材、鍋爐和垃圾焚燒等行業(yè)工業(yè)窯爐上。加熱爐或工業(yè)加熱裝置采用本發(fā)明，將 大大降低運行成本，節(jié)能環(huán)保。


圖I-本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2-輻射管尾端及插入物剖面圖。圖3-燃燒器引射管及底座俯視圖。圖4-燃燒器內(nèi)火蓋俯視圖。圖5-圖4的A-A、B-B剖面圖。(A_A、B-B剖面圖一樣) 圖6-燃燒器外火蓋剖面圖。圖7- 二次空氣調(diào)節(jié)裝置剖面圖。其中，1-內(nèi)火蓋；2-外火蓋；3-火孔；4-點火針；5-火焰探針；6_燃燒器頭部； 7-二次空氣入口 ；8-二次空氣調(diào)節(jié)裝置；9-引射管；10-—次空氣入口 ；11-一次空氣調(diào)風(fēng) 板；12-噴嘴；13-輻射管；14-環(huán)形槽；15-底座；16-螺孔；17-螺母；18-金屬網(wǎng)；19-點火 總成；20-插入物；21-內(nèi)管；22-外管；23-調(diào)節(jié)螺柱；24-調(diào)節(jié)帽；25-孔。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。參見圖1，從圖上可以看出，本發(fā)明大氣式燃?xì)廨椛浼訜嵫b置，它由燃燒器、輻射管 13和點火器三大部分構(gòu)成，其中燃燒器主要由噴嘴12、引射管9和燃燒器頭部6構(gòu)成。噴 嘴12從引射管9 一端插入，噴嘴12外壁與引射管9內(nèi)壁間形成一次空氣入口 10。輻射管 13下端與燃燒器頭部6連接，上端用管卡固定于爐壁上。本發(fā)明燃燒器頭部6由同心且等 高的內(nèi)管21和外管22構(gòu)成，內(nèi)管21和外管22之間的環(huán)帶一端封閉，引射管9另一端螺紋 連接在外管22上且與所述環(huán)帶連通。內(nèi)管21封閉環(huán)帶所在端(圖1下端)為二次空氣入口 7,內(nèi)管21另一端設(shè)有內(nèi)火蓋1，外管22對應(yīng)端設(shè)有外火蓋2，內(nèi)火蓋1和外火蓋2之間形 成火孔3。在內(nèi)管21中設(shè)有二次空氣調(diào)節(jié)裝置8，二次空氣調(diào)節(jié)裝置8由調(diào)節(jié)螺柱23和錐 形調(diào)節(jié)帽24構(gòu)成，見圖7，調(diào)節(jié)帽24安裝在調(diào)節(jié)螺柱23 —端并位于輻射管13內(nèi)靠近內(nèi)管 端，螺柱23另一端與固定在內(nèi)管二次空氣入口處的螺母17連接。錐形調(diào)節(jié)帽24的錐度約 為40度，直徑為輻射管直徑的1/2左右，調(diào)節(jié)螺柱23上自下至上有一定長度螺紋，且長度 不小于該裝置總高度的1/2。針對燃燒器低負(fù)荷下極易出現(xiàn)回火、燃燒狀況不穩(wěn)定的現(xiàn)象，本發(fā)明在火孔3進(jìn) 口處設(shè)有防回火用多孔金屬網(wǎng)18，增大了燃燒器的負(fù)荷調(diào)節(jié)比。在外火蓋2的凸沿上設(shè)有環(huán)形槽14，輻射管13通過環(huán)形槽14安裝在外火蓋2上， 見圖1和圖6。本發(fā)明安裝方便，使用時直接將輻射管13套裝在外火蓋上的環(huán)形槽14內(nèi)即 實現(xiàn)與燃燒器頭部的連接，不會出現(xiàn)燃燒器偏心的問題。輻射管與燃燒器采用分體設(shè)計，當(dāng) 任一設(shè)備運行出現(xiàn)故障，不必對其整體進(jìn)行更換，減少了維修成本。在輻射管13尾端設(shè)有具有螺旋結(jié)構(gòu)的插入物20，見圖2，加強(qiáng)了煙氣擾動，強(qiáng)化煙 氣與輻射管表面的對流換熱系數(shù)，較好的控制了空氣消耗系數(shù)，提高輻射管效率。于此同 時，對抑制NOx的生成有很好的效果。當(dāng)采用的插入物材料黑度越高，對提高熱效率的效果 會更加明顯。在噴嘴12上位于引射管外套設(shè)有一次空氣調(diào)風(fēng)板11，一次空氣調(diào)風(fēng)板上設(shè)有滑 塊，噴嘴外壁上設(shè)有軸向的滑槽，滑塊位于滑槽內(nèi)并可帶動一次空氣調(diào)風(fēng)板沿滑槽滑動，見 圖1。
所述點火器包括點火針4、火焰探針5和點火總成19，點火針4和火焰探針5分別 與點火總成19連接，點火總成完成點火和熄火保護(hù)功能。當(dāng)燃?xì)膺M(jìn)氣閥門開啟，點火針自 動點火，火焰偶然熄滅，進(jìn)氣閥關(guān)閉，保證了生產(chǎn)的安全性。見圖4和圖5，在內(nèi)火蓋1上設(shè) 有兩個相鄰的孔25，點火針4和火焰探針5分別放入其中一個孔25中。本發(fā)明的輻射管13材質(zhì)為石英玻璃，其具有一系列優(yōu)良的物理、化學(xué)性能耐高 溫，可在1100°c下長時間使用，短時間最高使用溫度可達(dá)1450°c;耐腐蝕、熱穩(wěn)定性好，熱膨 脹系數(shù)極小，能承受劇烈的溫度變化；黑度高達(dá)0. 90以上，同樣溫度下比其他輻射材料的 黑度高，克服了涂刷輻射材料容易脫落的問題。石英輻射管使用壽命長，將大大降低生產(chǎn)及 運行成本。圖3所述的燃燒器的底座15上開有螺孔16，便于與其他裝置連接。本發(fā)明在受限的燃燒空間中采用了大氣式燃?xì)馊紵绞?，并在燃燒器上加入二?空氣調(diào)節(jié)裝置，改變了進(jìn)入燃燒室的二次空氣的流向，優(yōu)化輻射管內(nèi)燃?xì)饪諝獾幕旌?，有?改善燃燒工況。熱負(fù)荷增大時，將該裝置向上調(diào)高，反之將其調(diào)低，并且可根據(jù)具體的輻射 管表面溫度均勻性需要，調(diào)整該裝置的高度，使輻射管內(nèi)燃料氣體與空氣混合強(qiáng)度適當(dāng)，以 獲得合適長度的火焰。二次空氣調(diào)節(jié)裝置的設(shè)置，可使燃燒器在更大負(fù)荷范圍內(nèi)運行。整 個燃燒調(diào)節(jié)過程中，空氣消耗系數(shù)較小且相對穩(wěn)定，火焰穩(wěn)定性良好，并且在頻繁開關(guān)時， 不會產(chǎn)生回火或嚴(yán)重積炭的情況。本發(fā)明工作過程
燃?xì)庖砸欢▔毫ψ匀細(xì)夤苓M(jìn)入噴嘴12，高速噴射進(jìn)入引射管9，同時靠本身的能量通 過一次空氣入口 10獲取燃?xì)馊紵璧囊淮慰諝?，形成燃?xì)?空氣混合物。在一次空氣入 口 10外面安裝有一次空氣調(diào)風(fēng)板11，通過其前后移動來改變一次空氣吸入量。燃?xì)?空氣 混合物在引射管9內(nèi)擴(kuò)壓，進(jìn)入燃燒器頭部6，穿過一層多孔金屬網(wǎng)18從火孔3噴出，在點 火針4的點燃下開始部分預(yù)混燃燒。由于燃燒室內(nèi)的負(fù)壓對二次空氣具有抽吸力，使大氣 從燃燒器頭部6中心的二次空氣入口 7進(jìn)入，并在二次空氣調(diào)節(jié)裝置8的調(diào)節(jié)下，與剩余的 燃空混合物進(jìn)行二次燃燒，此時燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饬鹘?jīng)石英玻璃輻射管13，并以輻射和 對流的方式將熱量傳遞給輻射管，在輻射管尾端被螺旋式插入物20擾動。煙氣在加熱插入 物的同時，增強(qiáng)了與管壁的對流換熱，進(jìn)而通過輻射管的外壁對爐內(nèi)物料進(jìn)行輻射加熱。本發(fā)明中大氣式燃燒器是在輻射管內(nèi)燃燒，通過受熱的輻射管表面以輻射為主將 熱量傳給加熱工件或物體，燃燒產(chǎn)物不直接與被加熱物體接觸，不會造成燃燒氣氛污染或 影響產(chǎn)品質(zhì)量。爐內(nèi)氣氛及加熱溫度便于控制和調(diào)節(jié)，特別是用于產(chǎn)品質(zhì)量要求高的加熱 處理。本發(fā)明不局限以上的實施方式，輻射管的形狀和結(jié)構(gòu)形式可是為直通型、套管 型、U型、W型、P型、0型、三叉型等。輻射管尾端的插入物，其形狀、材質(zhì)及長度等根據(jù)具體 情況實施。
權(quán)利要求
大氣式燃?xì)廨椛浼訜嵫b置，它由燃燒器、輻射管(13)和點火器三大部分構(gòu)成，其中燃燒器包括噴嘴(12)、引射管(9)和燃燒器頭部(6)，噴嘴(12)從引射管(9)一端插入，噴嘴(12)外壁與引射管(9)內(nèi)壁間形成一次空氣入口(10)，輻射管(13)與燃燒器頭部(6)連接，其特征在于所述輻射管(13)為石英玻璃輻射管；燃燒器頭部(6)由同心的內(nèi)管(21)和外管(22)構(gòu)成，內(nèi)管和外管之間的環(huán)帶一端封閉，引射管另一端與所述環(huán)帶連通；內(nèi)管(21)封閉環(huán)帶所在端為二次空氣入口(7)，內(nèi)管(21)另一端設(shè)有內(nèi)火蓋(1)，外管(22)對應(yīng)端設(shè)有外火蓋(2)，內(nèi)火蓋(1)和外火蓋(2)之間形成火孔(3)；在內(nèi)管(21)中設(shè)有二次空氣調(diào)節(jié)裝置(8)，二次空氣調(diào)節(jié)裝置(8)由調(diào)節(jié)螺柱(23)和錐形調(diào)節(jié)帽(24)構(gòu)成，調(diào)節(jié)帽(24)安裝在調(diào)節(jié)螺柱(23)一端并位于輻射管(13)內(nèi)靠近內(nèi)管端，調(diào)節(jié)螺柱(23)另一端與固定在內(nèi)管二次空氣入口處的螺母(17)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣式燃?xì)廨椛浼訜嵫b置，其特征在于所述火孔(3)進(jìn)口處 設(shè)有防回火用金屬網(wǎng)(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣式燃?xì)廨椛浼訜嵫b置，其特征在于在外火蓋(2)的凸沿 上設(shè)有環(huán)形槽(14)，輻射管(13)通過環(huán)形槽(14)安裝在外火蓋(2)上實現(xiàn)與燃燒器頭部的 連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣式燃?xì)廨椛浼訜嵫b置，其特征在于在輻射管(13)尾端 設(shè)有加強(qiáng)煙氣擾動的具有螺旋結(jié)構(gòu)的插入物(20 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣式燃?xì)廨椛浼訜嵫b置，其特征在于在噴嘴(12)上位于 引射管(9)外套設(shè)有一次空氣調(diào)風(fēng)板(11)，一次空氣調(diào)風(fēng)板上設(shè)有滑塊，噴嘴外壁上設(shè)有 軸向的滑槽，滑塊位于滑槽內(nèi)并可帶動一次空氣調(diào)風(fēng)板沿滑槽滑動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣式燃?xì)廨椛浼訜嵫b置，其特征在于所述點火器包括點 火針(4)、火焰探針(5)和點火總成(19)，點火針(4)和火焰探針(5)分別與點火總成(19) 連接，在內(nèi)火蓋(1)上設(shè)有兩個孔(25)，點火針(4)和火焰探針(5)分別放入其中一個孔 (25)中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大氣式燃?xì)廨椛浼訜嵫b置，它由燃燒器、石英玻璃輻射管和點火器構(gòu)成，燃燒器包括噴嘴、引射管和燃燒器頭部。燃燒器頭部由同心的內(nèi)管和外管構(gòu)成，內(nèi)管和外管之間的環(huán)帶一端封閉，引射管與所述環(huán)帶連通。內(nèi)管封閉環(huán)帶所在端為二次空氣入口，內(nèi)管另一端設(shè)有內(nèi)火蓋，外管對應(yīng)端設(shè)有外火蓋，內(nèi)火蓋和外火蓋之間形成火孔。在內(nèi)管中設(shè)有二次空氣調(diào)節(jié)裝置。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，制造及維修成本低，燃燒強(qiáng)度高，使用壽命長，燃燒器負(fù)荷調(diào)節(jié)比大，能較大程度的滿足不同的加熱功率需要，可廣泛用于鋼鐵、石油化工、機(jī)械、建材、鍋爐和垃圾焚燒等行業(yè)工業(yè)窯爐上。
文檔編號F23C5/08GK101900324SQ20101023515
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者付浩卡, 彭世尼, 楊俊杰, 柳巖 申請人:重慶大學(xué)