本實用新型涉及工業(yè)爐窯類的熱利用設備的燃燒裝置，特別適合于燃燒高熱值氣體燃料的鍋爐、加熱爐、熔煉爐、回轉窯、隧道窯、梭式窯等工業(yè)爐窯使用的一種預混氣流引射煙氣回流控溫與低氮燃燒的燃燒器。

背景技術：

當前，工業(yè)爐窯為滿足節(jié)能與環(huán)保要求，在燃燒裝置燃燒不同燃氣的條件下獲得高效可控的完全燃燒，并有效降低燃燒過程中的氮氧化物（NOx）的生成量，成為最終達到高效、節(jié)能、環(huán)保與安全使用目標的主要技術方向。為此，在工業(yè)爐窯燃燒器的結構設計上除了必須實現(xiàn)快速均勻混合與穩(wěn)定燃燒外，還應能適應不同的燃氣品種使其具有燃燒過程的調節(jié)可控的特征。這就不僅要求燃燒裝置與對應燃燒室的結構與相互間的配置合理，更重要的是燃燒器本身結構的特殊的設計，從而產(chǎn)生出相應的技術效果?？v觀目前各種工業(yè)爐窯使用的常規(guī)燃燒器，明顯存在因設計理念問題而引起的結構上的各種問題，這就勢必造成燃氣與空氣之間混合不均勻與燃燒不完全。尤其是工業(yè)爐窯上一種燃燒與傳熱現(xiàn)象被人們長期忽略，這就是對于燃燒溫度與使用溫度之間的差異而導致的能量損失視而不見（能級損失暫不考慮），通常采取增大過量空氣系數(shù)的辦法去適應工藝溫度的要求，這實際上是一種高溫端能量的無形損失，這也是人們在能源梯級應用中所長期忽視的一個重要問題。如何利用燃燒過程中高溫端的能量，最切實可行的辦法就是低溫煙氣回流燃燒，在實現(xiàn)燃燒溫度的合理控制的同時，將高溫端的熱量充分加以利用，達到有效實現(xiàn)節(jié)省燃料的目的。由于燃燒溫度的降低也抑制了氮氧化物的生成，若進一步采用分級燃燒的方式，煙氣中氮氧化物的含量還會進一步下降。在此提出一種燃燒裝置用以完成氣體燃料燃燒過程中的煙氣自動回流完成低氧高溫燃燒的燃燒過程，在有效節(jié)約燃料的同時減少氮氧化物的含量，真正達到燃燒設備的高效、節(jié)能與環(huán)保的技術目標。

技術實現(xiàn)要素：

出于對工業(yè)爐窯實現(xiàn)控溫、低氮與節(jié)能的燃燒技術的追求，本實用新型有針對性地提出一種預混氣流引射煙氣回流控溫與低氮燃燒的燃燒器，也就是一種煤氣（燃氣）、空氣的高速預混噴射以卷吸低溫煙氣并實現(xiàn)恰當混合與穩(wěn)定可控的燃燒，在控制燃燒溫度的同時有效降低燃燒產(chǎn)物氮氧化物含量與節(jié)省煤氣耗量的節(jié)能環(huán)保的燃燒裝置，可以有效完成氣流的直流或旋流的高速預混與燃燒，并通過高速噴射卷吸低溫煙氣實現(xiàn)燃燒溫度的有效控制，在實現(xiàn)整體燃燒溫度降低的條件下，實現(xiàn)氮氧化物含量有效控制的同時也有效減少了煤氣的使用量而達到節(jié)能的效果。此外，煙氣的回流在降低燃燒溫度的同時也增大了燃燒空間中的煙氣流量，從而強化了燃燒室熱利用空間的氣流與物體間的傳熱過程。還能有條件地實現(xiàn)熱利用空間的煙氣流場的均勻分布，從而提高熱利用空間利用率。由于采用這種新結構的燃燒裝置，在改善與優(yōu)化燃燒與傳熱過程的同時，還能有效減小燃燒室乃至熱利用裝置的結構空間，從而節(jié)省設備的初次投資費用。

本實用新型解決的技術方案是，包括筒狀的混合預燃室和由煤氣噴嘴管與空氣噴嘴管構成的高速預混氣噴嘴，混合預燃室的封閉端裝有高速預混氣噴嘴、開口端為燃燒煙氣的排出口，在混合預燃室靠近封閉端的筒體外設置有回流煙氣入口管，回流煙氣入口管的內端伸進混合預燃室和環(huán)繞在混合預燃室內的回流煙氣分配環(huán)道連通，在靠近混合預燃室開口端的回流煙氣分配環(huán)道一側上均布有回流煙氣噴口，回流煙氣噴口和置于混合預燃室內的高速燃燒氣流混合空間一端連通，高速燃燒氣流混合空間另一端和燃燒煙氣的排出口連通，高速預混氣噴嘴的結構是，煤氣噴嘴管的一端為封閉端，另一端為開口端,煤氣噴嘴管的開口端由空氣噴嘴管的封閉端伸入到空氣噴嘴管的內部，構成階梯狀同心套裝結構，煤氣噴嘴管的封閉端側壁上接有煤氣進口管，煤氣噴嘴管的開口端端部呈漸縮形，伸進空氣噴嘴管內部的煤氣噴嘴管的外壁和空氣噴嘴管的內壁之間有環(huán)形空氣通道，環(huán)形空氣通道內在煤氣噴嘴管的開口端端部處沿周向均布有管間支撐片，每兩個相鄰的管間支撐片之間的空隙為空氣噴口，空氣噴嘴管的開口端呈漸縮形伸進混合預燃室、置于回流煙氣分配環(huán)道的內環(huán)中和高速燃燒氣流混合空間同心連通, 空氣噴嘴管的封閉端上傾斜裝有空氣入口管，煤氣噴嘴管的開口端端部的出口與空氣噴嘴管的開口端同心連通，煤氣噴嘴管開口端端部的出口至空氣噴嘴管開口端出口之間為火焰調節(jié)間距。

本實用新型屬于一種噴射混合與高速氣流卷吸混合的套筒結構的噴射式燃燒裝置，煤氣以直流噴射與助燃空氣旋流噴射在高速預混氣噴嘴內形成初始混合的高速噴射氣流，進入高速燃燒氣流混合空間,卷吸回流煙氣噴口出來的回流煙氣，形成旋流混和射流從燃燒煙氣的排出口流出進入其外的熱利用空間。如果回流煙氣溫度高于著火溫度，回流煙氣則與高速噴射氣流作用而實現(xiàn)高速穩(wěn)定的燃燒氣流進入熱利用空間，這樣就有效強化了燃燒過程。如果回流煙氣溫度低于著火溫度，回流煙氣則與高速噴射氣流作用而形成低氧濃度的待燃燒氣流在熱利用空間實現(xiàn)預混氣流的完全燃燒。由于回流煙氣的溫度都會低于燃燒溫度，只要參與燃燒過程就必然會限制高燃燒溫度的出現(xiàn)，這樣就有效抑制了氮氧化物的生成量。由于回流煙氣能有效調節(jié)燃燒狀態(tài)和燃燒溫度，其排煙溫度也會相應降低，且還可以可通過空氣預熱裝置來進一步降低，節(jié)能效果就更為突出。由于回流煙氣的溫度總是低于助燃空氣溫度，利用其回流來調節(jié)燃燒溫度，就一定優(yōu)于用過量空氣系數(shù)來調節(jié)燃燒溫度（這樣排煙量會增加且增加部分一定會直接引起環(huán)境溫度與排煙溫度之間的熱能損失（附加熱損失））。因此，根據(jù)不同的燃氣成分與組成，控制回流煙氣量與噴射速度，實現(xiàn)有效控制燃燒溫度與氮氧化物生成量的目的。在工業(yè)爐窯上采用這種預混氣流引射煙氣回流的控溫與低氮燃燒的高速燃燒器，就能在安全穩(wěn)定燃燒的前提下合理控制燃燒溫度與有效減少氮氧化物的排放量，在實現(xiàn)節(jié)省燃料與節(jié)約投資的前提下減少對大氣環(huán)境的污染。

附圖說明

圖1為本實用新型的剖面主視圖。

圖2為本實用新型圖1的A-A截面視圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式作詳細說明。

如圖1及圖2所示，本實用新型燃燒裝置包括筒狀的混合預燃室1和由煤氣噴嘴管3與空氣噴嘴管2構成的高速預混氣噴嘴，混合預燃室的封閉端裝有高速預混氣噴嘴、開口端為燃燒煙氣的排出口1e，在混合預燃室靠近封閉端的筒體外設置有回流煙氣入口管1a，回流煙氣入口管的內端伸進混合預燃室和環(huán)繞在混合預燃室內的回流煙氣分配環(huán)道1b連通，在靠近混合預燃室開口端的回流煙氣分配環(huán)道一側上均布有回流煙氣噴口1c，回流煙氣噴口和置于混合預燃室內的高速燃燒氣流混合空間1d一端連通，高速燃燒氣流混合空間另一端和燃燒煙氣的排出口連通，高速預混氣噴嘴的結構是，煤氣噴嘴管3的一端為封閉端，另一端為開口端,煤氣噴嘴管3的開口端由空氣噴嘴管2的封閉端伸入到空氣噴嘴管的內部，構成階梯狀同心套裝結構，煤氣噴嘴管3的封閉端側壁上接有煤氣進口管3a，煤氣噴嘴管的開口端端部3b呈漸縮形，伸進空氣噴嘴管2內部的煤氣噴嘴管的外壁和空氣噴嘴管的內壁之間有環(huán)形空氣通道2b，環(huán)形空氣通道內在煤氣噴嘴管的開口端端部處沿周向均布有管間支撐片2d，每兩個相鄰的管間支撐片之間的空隙為空氣噴口2c，空氣噴嘴管的開口端2e呈漸縮形伸進混合預燃室1、置于回流煙氣分配環(huán)道的內環(huán)中和高速燃燒氣流混合空間1d同心連通, 空氣噴嘴管的封閉端上傾斜裝有空氣入口管2a，煤氣噴嘴管的開口端端部3b的出口與空氣噴嘴管的開口端2e同心連通，煤氣噴嘴管開口端端部3b的出口至空氣噴嘴管開口端2e出口之間為火焰調節(jié)間距。

所述的混合預燃室1為由金屬制成的筒狀結構，混合預燃室內部在回流煙氣入口管1a、回流煙氣分配環(huán)道1b、回流煙氣噴口1c、高速燃燒氣流混合空間1d、燃燒煙氣的排出口1e外部均有用耐高溫（高溫為1000℃左右）的耐火材料澆注成的澆注層1f。

所述的回流煙氣入口管1a垂直于混合預燃室的外側壁，和回流煙氣分配環(huán)道1b的外環(huán)呈0°—90°連接，回流煙氣分配環(huán)道的內環(huán)自靠近混合預燃室1封閉端的一側向靠近混合預燃室1開口端的一側呈傾斜狀、和空氣噴嘴管的開口端的傾斜角度相一致。

所述的回流煙氣噴口1c一端垂直連通高速燃燒氣流混合空間1d，另一端垂直連通回流煙氣分配環(huán)道1b，回流煙氣噴口的內側壁和回流煙氣分配環(huán)道1b的內環(huán)在同一條斜線上，保持回流煙氣噴口1c的氣流流出方向與回流煙氣分配環(huán)道1b內的氣流方向一致。

所述的管間支撐片2d為沿環(huán)形空氣通道2b軸向傾斜布置的鋼板，至少有四片，傾斜角度的大小由氣流的旋流強度確定，傾斜的方向取決由氣流的旋流方向。

具體實施時，煤氣通過煤氣進口管3a進入煤氣噴嘴管3以直流噴射的形式進入空氣噴嘴管的開口端2e內；在此，與從空氣入口管2a經(jīng)由環(huán)形空氣通道2b和空氣噴口2c進入的助燃空氣相遇，共同形成預混氣流從空氣噴嘴管的開口端2e內高速噴射進入以旋流（或直流）噴射形式進入高速燃燒氣流混合空間1d；在此，與從回流煙氣入口管1a經(jīng)由回流煙氣分配環(huán)道1b和回流煙氣噴口1c進入的回流煙氣相遇，形成低氧高溫燃燒的氣流而進入熱利用空間，在此完成燃燒過程和熱交換過程后進入排煙通道，而其中一部分則成為高速預混氣流噴射卷吸的回流煙氣。這樣，該燃燒裝置的煤氣與助燃空氣在實現(xiàn)充分混合的同時受到較低溫度煙氣混入而使得燃燒溫度得到有效可控與調節(jié)，保證了燃燒過程中氮氧化物的生成量的有效較少；同時，因采用了低溫煙氣的回流在有效調節(jié)燃燒溫度的同時也達到高溫段熱能的有效利用。由于回流煙氣能有效調節(jié)燃燒溫度，排煙溫度可通過空氣預熱裝置而進一步降低，節(jié)能效果將更為突出。顯見，工業(yè)爐窯要達到確定的環(huán)保要求和既定的節(jié)能目標，采用這種煙氣引射回流實現(xiàn)控溫與低氮燃燒的高速燃燒裝置是一種合適的選擇，因為該燃燒器具有極強的燃燒適應性和廣泛的適用范圍，適用于不同工業(yè)爐窯實現(xiàn)工業(yè)爐窯的低氮燃燒與節(jié)能燃燒，有著顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。