富氧烧嘴

1.一种富氧烧嘴，包括空气供风管（1）、燃气进管（2）和燃烧器壳体（3），在燃气进管（2）上连接有燃气喷管（4），燃气喷管（4）穿插在燃烧器壳体（3）中，其特征在于：该富氧烧嘴还包括氧气供风管（5），在氧气供风管（5）的末端设有氧气喷管（6），氧气喷管（6）设在燃气喷管（4）中；氧气喷管（6）和燃气喷管（4）同轴设置；在燃烧器壳体（3）末端设有燃烧器砖（7），在燃烧器砖（7）中设有内燃烧腔（8），内燃烧腔（8）的前端直径大于其后端直径，氧气喷管（6）和燃气喷管（4）的末端设在内燃烧腔（8）的前端；在所述燃气喷管（4）上套设有活动风管（11）和固定风管（12），活动风管（11）的一端为小直径管，套设在燃气喷管（4）上，另一端为大直径管，套设在固定风管（12）上，在活动风管（11）和固定风管（12）的重叠部分上分别设有第一风口（13）和第二风口（14），在活动风管（11）上设有活动圈（15）和固定圈（16），转动活动圈（15）能调整两个风口的重合面积，在固定风管（12）和燃气喷管（4）的末端分别内设有第一旋流器（17）和第二旋流器（18）；在燃烧器砖（7）中设有二次风通道（9），二次风通道（9）平行于内燃烧腔（8）且在远离被加热件的一侧，燃料在内燃烧腔（8）内发生一次燃烧后的燃烧产物，通过内燃烧产物通道（23）进入炉膛与二次风通道（9）供入的二次空气发生燃烧；所述二次风通道（9）和内燃烧产物通道（23）呈长条状；在燃烧器砖（7）中设有循环烟气通道（10），循环烟气通道（10）与内燃烧腔（8）连通，和二次风通道（9）分布在内燃烧腔（8）的两侧。
2.根据权利要求1所述的富氧烧嘴，其特征在于：循环烟气通道（10）呈长条状。

富氧烧嘴\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及工业炉窑用的高效燃烧设备技术领域，尤其涉及一种富氧烧嘴。\n背景技术\n[0002] 目前国内用于工业炉窑的燃气燃烧器大多采用空气包裹燃气的套管式结构，燃气由中心的钢管喷出，助燃空气通过在外围的套管，在旋流器的旋转作用下，以旋转气流的形式喷入炉膛，二者在炉膛内边混合边燃烧，形成圆柱形或喇叭形的回转体火焰，属于典型的非预混燃烧火焰。火焰内部是以燃料为主的还原性气氛，外部是以空气、二氧化碳、水蒸气等燃烧产物为主的氧化性气氛。\n[0003] 这种燃烧器存在如下不足：1、使用时烟气量较大，致使排烟热损失较大，燃料利用率较低；2、对于高炉煤气等低热值燃料而言，现有燃烧器燃烧时因理论燃烧温度过低，无法采用常规燃烧方式，必须采用蓄热式或换热器预热式燃烧技术，无形中增加了燃烧系统的投资成本；3、坯料在加热过程中始终被该氧化性气氛包围，致使坯料氧化烧损严重；4、使用过程中形成的回转体火焰在水平方向上铺展度较短，致使高温区集中在较小的区域，在被加热坯料上的垂直投射面积小、辐射角系数较低，既影响了坯料的加热效果，也极易形成局部高温区，而局部高温区的存在，给热力型氮氧化物的生成提供了便利条件，致使燃烧产物中的氮氧化物含量较高，极易造成环境污染。\n[0004] 另外，现有技术中的富氧烧嘴通常采用在燃烧器下方增设氧枪进行纯氧喷吹的方式，从而达到富氧燃烧的效果，但是该种结构的燃烧器氮氧化物的生成量和助燃剂供入量难于控制。\n实用新型内容\n[0005] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低廉、使用时烟气量小、排烟热损失少、燃料利用率高、能消除燃烧时火焰局部高温区的富氧烧嘴。\n[0006] 为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：\n[0007] 一种富氧烧嘴，包括空气供风管、燃气进管和燃烧器壳体，在燃气进管上连接有燃气喷管，燃气喷管穿插在燃烧器壳体中，该富氧烧嘴还包括氧气供风管，在氧气供风管的末端设有氧气喷管，氧气喷管设在燃气喷管中。这样，在使用过程中，由于有氧气的通入，提高了助燃空气中的氧含量，降低了氮气的含量，有效的提高了理论燃烧温度，并且使火焰内部形成了富燃料区，燃料在该区域内发生热解生成大量的大分子烃类化合物，在增加火焰亮度的同时降低了火焰温度，可有效消除火焰中的局部高温区，通过控制连接氧气供风管上阀门开度来调节供入量，火焰刚性好，形状易于控制，燃烧产物中氮氧化物排放量大大降低，大大降低了排烟热损失，提高了燃料利用率。\n[0008] 氧气喷管和燃气喷管同轴设置，这样方便了本实用新型的制造、安装和维修，在使用过程中，不易发生偏流现象。\n[0009] 在燃烧器壳体末端设有燃烧器砖，在燃烧器砖中设有内燃烧腔，内燃烧腔的前端直径大于其后端直径，氧气喷管和燃气喷管的末端设在内燃烧腔的前端。\n[0010] 在燃气喷管上套设有活动风管和固定风管，活动风管的一端为小直径管，套设在燃气喷管上，另一端为大直径管，套设在固定风管上，在活动风管和固定风管的重叠部分上分别设有第一风口和第二风口，在活动风管上设有活动圈和固定圈，转动活动圈能调整两个风口的重合面积，在固定风管和燃气喷管的末端分别内设有第一旋流器和第二旋流器。\n本实用新型中，内燃烧腔采用缩径通道式结构，即内燃烧腔的前端断面尺寸大于其后端断面尺寸，燃料在内燃烧腔中经过一次燃烧后，将以更高的速度喷入炉膛，提高了火焰喷射速度和火焰长度。\n[0011] 在燃烧器砖中设有二次风通道，二次风通道平行于内燃烧腔且在远离被加热件的一侧，燃料在内燃烧腔内发生一次燃烧后的燃烧产物，通过内燃烧产物通道进入炉膛与二次风通道供入的二次空气发生燃烧，这样使贴近坯料的火焰面呈弱还原性气氛，可有效降低钢坯的氧化烧损率，使坯料加热质量得以大幅度提高。\n[0012] 所述二次风通道和内燃烧产物通道呈长条状。\n[0013] 在燃烧器砖中设有循环烟气通道，循环烟气通道与内燃烧腔连通，和二次风通道分布在内燃烧腔的两侧，循环烟气通道呈长条状。通过采用烟气循环回流冷却技术来降低火焰的温度，有效的避免了火焰根部局部温度过高、使内燃烧室烟气呈还原性气氛，在保护燃烧器砖寿命的同时，大大降低了氮氧化物等污染物的排放量。在本实用新型中，将二次风通道、循环烟气通道和内燃烧腔均设置成长条状，这样会使燃烧器在使用过程中的火焰流为扁平状，平行喷入炉膛，覆盖在坯料表面，辐射角系数大，能有效提高坯料的辐射传热效果，提高了热效率。\n[0014] 与现有技术相比，本实用新型技术具有以下优点：\n[0015] 1、本实用新型结构简单、成本低廉、使用时烟气量小、排烟热损失少、燃料利用率高。现有技术中的富氧烧嘴通常采用在燃烧器下方增设氧枪进行纯氧喷吹的方式，从而达到富氧燃烧的效果，但是该种结构的燃烧器氮氧化物的生成量和助燃剂供入量难于控制；\n而在本实用新型中，通过在现有的燃烧器中增设氧气供风管和氧气喷管，并且氧气喷管设在燃气喷管中，结构简单、成本低廉；在使用过程中，由于有氧气的通入，提高了助燃空气中的氧含量，降低了氮气的含量，有效的提高了理论燃烧温度，并且使火焰内部形成了富燃料区，燃料在该区域内发生热解生成大量的大分子烃类化合物，在增加火焰亮度的同时降低了火焰温度，可有效消除火焰中的局部高温区，通过控制连接氧气供风管上阀门开度来调节供入量，火焰刚性好，形状易于控制，燃烧产物中氮氧化物排放量大大降低，大大降低了排烟热损失，提高了燃料利用率。\n[0016] 2、本实用新型制造、安装、使用均方便。在本实用新型中，将氧气喷管和燃气喷管同轴设置，这样方便了本实用新型的制造、安装和维修，在使用过程中，不易发生偏流现象，在提高火焰刚度的同时，避免了氧气喷管、燃气喷管、内燃烧腔因与火焰直接接触致使其使用寿命缩短等缺陷。\n[0017] 3、本实用新型能提高火焰喷射速度和火焰长度。在本实用新型中，内燃烧腔采用缩径通道式结构，即内燃烧腔的前端断面尺寸大于其后端断面尺寸，燃料在内燃烧腔中经过一次燃烧后，将以更高的速度喷入炉膛，提高了火焰喷射速度和火焰长度。\n[0018] 4、本实用新型能有效降低钢坯的氧化烧损、提高坯料加热质量。在本实用新型中，在燃烧器砖中设有二次风通道，而且该通道位于内燃烧腔的远离坯料的一侧，这样使得二次风通道始终远离被加热件即坯料，使贴近坯料的火焰面呈弱还原性气氛，可有效降低钢坯的氧化烧损率，使坯料加热质量得以大幅度提高。\n[0019] 5、本实用新型能延长燃烧器砖的使用寿命和降低氮氧化物排放量。本实用新型中，在燃烧器砖中设有循环烟气通道，循环烟气通道与内燃烧腔及炉膛连通，通过采用烟气循环回流冷却技术来降低火焰的温度，有效的避免了火焰根部局部温度过高、使内燃烧室烟气呈还原性气氛，在保护燃烧器砖寿命的同时，大大降低了氮氧化物等污染物的排放量。\n[0020] 6、本实用新型能提高热效率。在本实用新型中，二次风通道、循环烟气通道和内燃烧腔均呈长条状，这样会使燃烧器在使用过程中的火焰流为扁平状，平行喷入炉膛，覆盖在坯料表面，辐射角系数大，能有效提高坯料的辐射传热效果，提高了热效率。\n[0021] 7、本实用新型操作方便。在本实用新型中，通过在燃气喷管上套设有活动风管和固定风管，在活动风管和固定风管的重叠部分上分别设有第一风口和第二风口，在活动风管上设有活动圈和固定圈，通过转动活动圈来调整两个风口的重合面积，从而达到调整一、二次助燃空气比例，以达到更好的燃烧效果，操作起来非常方便。\n附图说明\n[0022] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：\n[0023] 图1是本实用新型富氧烧嘴的结构示意图。\n[0024] 图2是图1的A-A剖视图。\n[0025] 以上的图中有：1空气供风管、2燃气进管、3燃烧器壳体、4燃气喷管、5氧气供风管、6氧气喷管、7燃烧器砖、8内燃烧腔、9二次风通道、10循环烟气通道、11活动风管、12固定风管、13第一风口、14第二风口、15活动圈、16固定圈、17第一旋流器、18第二旋流器、19异形法兰、20燃烧器壳体钢板、21定位螺钉、22喷口、23内燃烧产物通道。\n具体实施方式\n[0026] 实施例1\n[0027] （参照图1）一种富氧烧嘴，包括空气供风管1、燃气进管2和燃烧器壳体3，在燃气进管2上连接有燃气喷管4，燃气喷管4穿插在燃烧器壳体3中，该富氧烧嘴还包括氧气供风管5，在氧气供风管5的末端设有氧气喷管6，氧气喷管6设在燃气喷管4中，氧气喷管6和燃气喷管4同轴设置，空气供风管1和氧气供风管2通过法兰与炉前供风管道相连，燃气进管3通过法兰与炉前供气管道相连。\n[0028] 在燃烧器壳体3末端设有燃烧器砖7，在燃烧器砖7中设有内燃烧腔8，内燃烧腔\n8的前端直径大于其后端直径，氧气喷管6和燃气喷管4的末端设在内燃烧腔8的前端，在所述燃气喷管4上套设有活动风管11和固定风管12，活动风管11的一端为小直径管，套设在燃气喷管4上，另一端为大直径管，套设在固定风管12上，固定风管12的一端通过异形法兰19固定在燃烧器壳体钢板20上，在活动风管11和固定风管12的重叠部分上分别设有第一风口13和第二风口14，在活动风管11上设有活动圈15和固定圈16，固定圈16内设有定位螺钉21，用来定位活动风管11，在实际操作过程中，转动活动圈15能调整两个风口的重合面积，在固定风管12和燃气喷管4的末端分别内设有第一旋流器17和第二旋流器18。在燃烧器砖7中设有二次风通道9，二次风通道9位于内燃烧腔8的远离被加热件即坯料的一侧，（参照图2）所述二次风通道9呈长条状；在燃烧器砖7中设有循环烟气通道\n10，循环烟气通道10与内燃烧腔8连通，和二次风通道9分布在内燃烧腔8的两侧，循环烟气通道10和内燃烧腔8均呈长条状。\n[0029] 本实施例中富氧烧嘴是安装在被加热件上方作为“上燃烧器”使用的，其工作过程如下：二次风通道9位于远离坯料方，燃气由燃气进管2进入燃烧器，助燃空气通过空气供风管1和氧气供风管5进入燃烧器。空气供风管1的助燃空气，一部分通过固定风管12和活动风管11上的第一风口13与第二风口14之间的重合部分，进入固定风管12和活动风管11的内腔，这部分空气和来自氧气喷管6的氧气构成燃烧器的一次助燃空气，通过第一旋流器17和第二旋流器18的旋转作用后，以旋转流的形式和喷口22喷出的燃气一起喷入内燃烧腔8，在内燃烧腔内8发生不完全燃烧。空气供风管1的二次助燃空气经长条形二次风通道9直接喷入炉膛，该部分二次助燃空气与内燃烧产物通道23喷出的不完全燃烧产物及循环烟气通道10卷吸进来的烟气再次混合，并在炉膛内完成整个燃烧过程。其中一、二次助燃空气的比例通过调整活动风管11和固定风管12上的第一风口13、第二风口14之间的重合面积来调节，通过调节连接在氧气喷管6上的阀门开度来调节氧气的供给比例，来控制助燃空气中氧的浓度。\n[0030] 实施例2\n[0031] 本实施例中富氧烧嘴是安装在被加热件下发作为“下燃烧器”使用的，结构形式与工作过程与实施例1相同，安装时将图1中所示的富氧烧嘴旋转180°或将二次风通道9与循环烟气通道10调换位置即可。