用于操控蓄热燃烧器的装置

1.用于操控蓄热燃烧器的装置，所述蓄热燃烧器用作加热设备，其特征在于，借助通过旋转致动器(M)而转动的转动注入器(12)供给至少一参与燃烧的流体，以便交替地供给燃烧器(B1、B2)的一个，然后供给燃烧器的另一个，
通过同一供给管路(19.1、19.2)保证用于一燃烧器的空气输入和烟气输出，所述转动注入器(12)布置在用于助燃剂的输入管道(6)上，并且所述转动注入器设置为用于部分堵塞通向所述燃烧器(B1；B2)的所述供给管路(19.1；19.2)，使得来自停止的燃烧器(B2；B1)的蓄热器(2.2；2.1)的一部分烟气引向运行的燃烧器(B1；B2)，而另一部分烟气排向排气烟道。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，通过与所述转动注入器(12)的排气侧的流体速度有关的驱动作用，保证一部分燃烧烟气向运行的燃烧器(B1；B2)再循环。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述转动注入器(12)包括柱形空心体(13)，所述柱形空心体在一端部具有截锥形喷嘴(17)，所述截锥形喷嘴通过小直径的输出孔口(17a)径向打开，所述截锥形喷嘴设置面对通向燃烧器(B1、B2)的供给管路(19.1、
19.2)的入口，使得通过穿过所述输出孔口(17a)的注入空气产生烟气驱动区。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述转动注入器(12)包括：朝向所述转动注入器的远离所述截锥形喷嘴的端部、布置在柱形座槽(14)中的部分(13a)，所述部分被制成冷空气阀门(V)的形式，所述冷空气阀门带有设在所述部分(13a)中的直径相对的两个孔口(20a、20b)；和设在所述柱形座槽(14)的壁中的与所述两个孔口(20a、20b)平齐的一个孔口(21)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，小摩擦系数材料制成的环(15)布置在所述转动注入器的柱形空心体(13)与所述柱形座槽(14)的壁之间。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述环(15)由青铜制成。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋转致动器(M)由一电马达构成。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述蓄热燃烧器用于再加热钢铁产品的再加热炉或用于钢带的连续处理的生产线的辐射管。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一参与燃烧的流体是燃料和助燃剂。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述助燃剂是空气。

用于操控蓄热燃烧器的装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种用于操控蓄热燃烧器的装置，所述蓄热燃烧器用作加热设备，例如用于再加热炉，特别是用于再加热钢铁产品——尤其是板坯、大钢坯、粗坯或坯料——的再加热炉，所述再加热炉可以把待再加热的产品提升到轧制所需的温度，和用于钢带连续处理生产线——例如退火生产线和镀锌生产线——的辐射管。\n背景技术\n[0002] 由于通过燃烧器的蓄热模块(matrice)把两种参与燃烧的流体之一——一般为空气——预热到高温，蓄热燃烧器是燃烧效率高的系统。它们交替作为燃烧器和排气烟道(cheminée)成对运行必须有特殊的阀门系统(vannage particulier)。\n[0003] FR 2 905 753涉及一种装有这种燃烧器的再加热炉。\n[0004] 在附图中，图1以示意性竖直剖面图示出一对相对地安装在炉的相对纵向壁上的蓄热燃烧器B1、B2。\n[0005] 每个燃烧器包括燃料注入管1.1、1.2和由聚热材料的致密块形成的蓄热模块\n2.1、2.2。在每个模块与燃烧区相对的一侧分别设有用于助燃剂的输入管3.1、3.2和用于烟气的输出管4.1、4.2，助燃剂一般为空气。\n[0006] 电动阀门5.1、5.2分别设在通过共同的输入管道6供给空气的管3.1、3.2上。电动阀门7.1、7.2分别设在与共同的烟气管道8连接的输出管4.1、4.2上，烟气管道8与排气烟道连接。\n[0007] 借助带有用于管1.1和1.2的相应的电动阀门10.1、10.2的分支，从共同的管道\n9保证燃料供给。\n[0008] 当燃烧器B2加热时，燃料输入阀门10.2、空气输入阀门5.2和排烟阀门7.1是打开的。其它阀门是关闭的。燃烧器B1停止并作为排气烟道，并且燃烧气体穿过模块2.1，以通过管道4.1、阀门7.1和管道8排出。\n[0009] 当燃烧器B1加热时，燃烧器B2停止并作为排气烟道。使电动阀门的位置反向，燃烧空气穿过蓄热模块2.1，在蓄热模块中再加热，然后与燃料混合，以便被点燃。\n[0010] 因此，在传统的燃烧器上，只有一个空气电动阀门是有效的，在一对蓄热燃烧器上必须有四个电动阀门5.1、5.2、7.1、7.2，其中两个7.1、7.2是热的。\n[0011] 该系统除了在购买时导致的追加费用外，阀门的维护成本也比较高，因为打开和关闭的周期数很高，一般每三十秒一次，阀门的负荷非常高。\n[0012] 保证烟气排放的热阀门在数量很大的打开和关闭周期后开始泄漏时特别地产生技术问题，因此最终在这些热阀门上产生问题。阀门对烟气失去密封性导致一部分燃烧空气向排气烟道泄漏。从而导致给燃烧器的空气缺少。燃烧不好产生的碳黑阻塞蓄热器，限制增加燃烧空气流量。燃烧器最后完全堵塞。\n[0013] 另外，带有没有完全燃烧物质的烟气使泄漏的空气处于下游管道中，因此在管道中存在后燃烧的危险。\n[0014] 维护这些热阀门很快变为强制性的，必须经常用大量剩余空气调节燃烧。然而，这些燃烧器已经有产生许多氧化氮的趋势。剩余空气管理不好会恶化该现象。\n[0015] 在有多个大容量燃烧器的再加热型炉子中，问题的出现足够慢，这样可以在故障发生之前行动。\n[0016] 在有辐射管的系统中，问题很快变得极难处理，每个装置可能没有预警地产生混乱。最后，使用小功率不能简化流量调节。\n[0017] 给燃烧器供给燃料需要两个电动阀门10.1、10.2，很高数量的打开和关闭周期使它们负荷也非常重。\n[0018] 发明目的\n[0019] 本发明的目的是，尽管线路的打开和关闭频率很高，如果不能消除但仍减少前面提到的运行缺陷。\n[0020] 从US 3 170 680已知一种包括蓄热器的玻璃炉。每个蓄热器供给几个燃料注入器。在此类炉子中，没有单纯意义的燃烧器，而是有燃料注入器，可以根据温度水平自动点燃燃料。该文件没有描述空气注入器，而是描述了供给管路(tuyauterie)或供给通道。应用领域与涉及蓄热燃烧器的本发明的应用领域不同，每个燃烧器装有单独的蓄热模块和注入器。\n[0021] 提出的特别适用于小功率装置的本发明，可以通过以下几点避免前面提到的问题：\n[0022] -取消阀门特别是热阀门，从而避免这种阀门随时间而毁坏，致使限制安装的成本；\n[0023] -更好地管理剩余空气；\n[0024] -通过烟气再循环装置减少燃烧时产生的氧化氮。\n[0025] 根据本发明，用于操控蓄热燃烧器——用作加热设备，特别是用于再加热钢铁产品的再加热炉或用于钢带连续处理生产线的辐射管——的装置的特征在于：\n[0026] -借助通过旋转作动器而转动的转动注入器供给至少一参与燃烧的流体(燃料和助燃剂)，以便交替地供给燃烧器的一个，然后供给燃烧器的另一个；\n[0027] -通过同一供给管路保证用于一燃烧器的空气输入和烟气输出；\n[0028] -转动注入器布置在用于助燃剂——特别是空气——输入管道上，并且所述转动注入器设置用于部分堵塞通向燃烧器的供给管路，使得来自停止的燃烧器的蓄热器的一部分烟气引向运行的燃烧器，而另一部分烟气排向排气烟道。\n[0029] 蓄热燃烧器成对结合，并交替运行。燃烧器的同一供给管路保证该燃烧器运行时空气输入，并且当该燃烧器停止时，保证另一运行的燃烧器的烟气输出，并且对于该对燃烧器的另一燃烧器反之亦然。\n[0030] 有利地，通过与从注入器排出的流体速度有关的驱动作用保证一部分燃烧烟气向运行的燃烧器再循环。\n[0031] 注入器可以包括一柱形空心体，所述柱形空心体在一端部具有截锥形喷嘴，该截锥形喷嘴通过小直径的输出孔口径向打开，所述截锥形喷嘴可以设置面对通向燃烧器的空气管道的入口，使得通过穿过输出孔口的注入空气产生烟气驱动区。\n[0032] 注入器可以包括：朝向其远离截锥形喷嘴的端部，布置在柱形座槽(logement)中的部分，该部分被制成冷空气阀门的形式，所述冷空气阀门带有设在所述部分中的直径相对的两个孔口；和设在所述柱形座槽的壁中的与所述两个孔口平齐的一个孔口。\n[0033] 一般地，小摩擦系数材料制成的环布置在所述转动注入器的柱形空心体与柱形座槽的壁之间。环可以由青铜制成。\n[0034] 旋转致动器可以由一电马达构成。\n附图说明\n[0035] 除了前面所示的设置外，本发明包括一定数量的其它设置，下面将关于参照附图描述的但不是限制性的实施例清楚地解释所述其它设置。在附图中：\n[0036] 图1以示意性竖直剖面图示出一对根据现有技术的蓄热燃烧器。\n[0037] 图2以示意性竖直剖面图示出一对带有根据本发明的操控装置的蓄热燃烧器。\n[0038] 图3以放大竖直轴向剖面图示出在关闭位置的转动注入器；和\n[0039] 图4以放大竖直剖面图示出注入器的喷嘴和管道入口。\n具体实施方式\n[0040] 本发明的描述参照图2-4进行。对U形辐射管11的应用进行描述，图中只示出了平行分支的端部。该描述完全可移植给蓄热燃烧器的其它应用，如用于轧制前的再加热炉。\n[0041] 图2中与图1中描述的元件相类似的元件用相同的数字标号表示，不重复对它们进行描述。\n[0042] 根据图2的图示，燃烧器B1加热，而燃烧器B2停止并作为排气烟道运行。\n[0043] 已经取消供给空气和排放烟气的电动阀门。\n[0044] 根据本发明，通过注入器12供给燃烧空气，注入器12通过三个位置的180°旋转的致动器M转动，致动器M使空气输入转向上燃烧器B1，然后使燃烧转向下燃烧器B2。第三位置是中间的位置，并且对应于停止的燃烧器。一般由电马达构成的致动器M可以装有行程终点接触器，该行程终点接触器能够控制定位。\n[0045] 转动注入器12包括柱形空心体13，该柱形空心体同轴布置在支撑和引导该柱形空心体旋转的柱形座槽14中。有利地，小摩擦系数材料——尤其是青铜——制成的环\n15(图3)布置在空心体13与座槽14之间。根据图2所示的例子，空心体13的几何轴线是水平的，但是也可以是不同的方向，尤其是竖直方向。\n[0046] 空心体13朝向致动器M的轴向端部被封闭。该端部通过轴16与致动器连接。空心体13的另一端部包括在空间18中径向打开的注入喷嘴17。\n[0047] 燃烧器B1的空气输入3.1和烟气输出4.1通过唯一的且同一的管道19.1——也叫做供给管路——保证。对燃烧器B2和管道19.2也是一样。更确切地说，当燃烧器B1运行时，管道19.1保证给燃烧器B1输入空气，而通过停止的燃烧器B2的管道19.2保证来自燃烧器B1的烟气输出。当燃烧器B1停止而燃烧器B2运行时，管道19.1保证来自燃烧器B2的烟气输出，并且管道19.2保证燃烧器B2的空气输入。\n[0048] 管道19.1、19.2的几何轴线对齐，并且与空心体13的旋转几何轴线正交。管19.1、\n19.2通到空间18中。喷嘴17的出口或者面对管19.1，或者通过旋转180°面对管19.2，或者在中间停止位置。\n[0049] 空心体13布置在座槽14中的部分13a被制成“冷空气阀门”V的形式，并且在它的柱形壁中包括直径相对的两个孔口20a、20b。空气输入管道6通过孔口21通到座槽14的柱形壁中，孔口21沿空心体13的轴线方向与孔口20a、20b平齐。在设有青铜环15的情况下(图3)，该环包括设置与孔口21成直角的孔口15a。\n[0050] 烟气管道8在空间18中打开，并且在与喷嘴17相对的一侧，在空心体13与管道\n8的入口之间存在足以使烟气沿箭头F向未示出的排气烟道通过的通道22。\n[0051] 喷嘴17具有直径减小直到出口17a的截锥形外壁。如图4中很好看到的，当喷嘴\n17设置面对管道19.1或19.2的入口时，得到接近文丘里管的构型，并且通过穿过孔口17a的注入空气在截锥形外壁周围产生烟气驱动区。\n[0052] 位于转动注入器的端部的冷空气阀门V为180°柱形类型。它的作用是在中间位置切断空气输入，并保证在与两个燃烧器对应的两个运行位置供给空气。在封闭位置不一定必须严格密封情况下，冷空气阀门保持简单的构造。\n[0053] 注入器12通过它的带有小出口的孔口17a的截锥形喷嘴17，能够使冷空气加速。\n一般通过大约1000daPa(即0.1bar)的高压供给燃烧空气，这避免空气直接分布到烟气中。\n[0054] 空气速度局部把一部分烟气带向燃烧器，另一部分烟气排向系统外部。烟气处于适中温度，一般约为200℃，因为它们已经在排气烟道位置的燃烧器的蓄热模块2.2中通过时被预先冷却。\n[0055] 装有其冷空气阀门V的转动注入器特别适于燃烧器全部运行或不运行。在这种情况下，不需要在冷空气阀门V的上游设置补充的空气流量控制构件。对燃烧器的以比例方式运行，例如通过流量调节阀门，在注入器的冷空气阀门的上游实现空气流量变化。\n[0056] 用于操控蓄热燃烧器的装置1.1、1.2和转动注入器12的运行如下。\n[0057] 在图2所示的位置中，燃烧器B1运行，而燃烧器B2停止。注入器12处于空心体\n13的孔口20b与冷空气输入管道6连通的位置，而喷嘴17面对管道19.1的入口。通过管道6输入的冷燃烧空气被喷嘴17引到管道19.1中。喷嘴17的截面收缩导致出口17a的空气速度增加，并带动一部分通过管道19.2输入的热烟气通过管道8排放。\n[0058] 得到的空气/烟气混合物穿过在前面的周期已经聚集了热量的蓄热模块2.1。在模块2.1的出口明显再加热的空气/烟气混合物用于在良好的条件下点燃通过管1.1输入的燃料。热的烟气在辐射管11中流动，并且在失去一部分热量后返回停止的燃烧器B2。仍然热的烟气穿过模块2.2，在该模块中丧失一部分热量，然后被管道19.2引向输出管道8。\n[0059] 在后面的周期中，给燃烧器B1的燃料输入被停止，而燃烧器B2的管1.2中的燃料输入打开。注入器12旋转180°，使得喷嘴17通到管道19.2中。运行与上面描述的运行相反。\n[0060] 因此，转动注入器12作为分配器，并通过部分堵塞通向燃烧器B1(或B2)供给管路19.1(或19.2)保证空气/烟气分离作用，使得烟气向排气烟道的排放在经过停止的燃烧器B2(或B1)的蓄热器2.2(或2.1)后进行，而不被带向运行的燃烧器B1(或B2)。\n[0061] 本领域的技术人员已知，一部分烟气在助燃空气中再循环的作用是减少燃烧时形成的氧化氮。\n[0062] 由于只部分堵塞通向燃烧器B1(或B2)的供给管路19.1(或19.2)，注入器给予燃烧空气的速度能够带动一部分烟气，这有助于减少氧化氮。\n[0063] 最后，由于不再依赖电动阀门的寿命，应可以减小燃烧器转换周期的持续时间，这使得能够建造小尺寸的蓄热器2.1、2.2。\n[0064] 与前面描述的用于燃烧空气的注入器相类似的转动注入器也可以用于燃料，以便代替图1的电动阀门10.1和10.2。用于燃料的转动注入器不包括喷嘴17，而是在喷嘴处包括简单的孔口。因此利用通过燃烧空气和通过燃料的烟气双循环，目的是减少产生的NOx的水平。