[发明专利]一种可实现钢坯加热过程超低氧化烧损的燃烧器

说明书

技术领域：

本发明属于工业炉窑中的燃烧装置技术领域，涉及一种可实现钢坯加热过程超低氧化烧损的燃烧器，适用于高热值的气体燃料。

背景技术：

钢坯在高温加热过程中，其表层金属容易与炉气中的氧气等氧化性气体发生氧化反应，从而导致钢坯的氧化烧损。钢坯的氧化烧损造成金属大量损失、成材率降低、停炉次数频繁等缺点。目前，国内开发的燃烧器一般通过二次供给燃料，或选择合适的煤气和空气喷口夹角等方式来延缓空气和煤气的混合速度，以此形成低氧燃烧来减少钢坯的氧化烧损。然而，这些方法效果不是很明显，且潜力有限。因此，开发一种高效的，可以从根本上减少钢坯氧化烧损的燃烧器意义重大。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、操作方便、使用寿命长，且能实现烟气自循环及高温燃烧的燃烧器，能较大幅度地减少钢坯的氧化烧损。

一种可减少钢坯氧化烧损的燃烧器(如图1所示)，其特征在于：燃烧器设有安装板1，安装板前为烧嘴砖2，安装板后为烧嘴壳体3；在烧嘴的中心线处为煤气通道4，煤气通道外环为空气通道5，烧嘴砖中的空气通道6被分成四部分，分别对应烧嘴砖的四个空气喷口7，每个空气通道6各开一个侧孔8。该燃烧器的整个烧嘴砖都安装在炉墙中，不探入炉膛，保证烧嘴砖的强度及寿命，同时将烧嘴砖四个角切掉，使侧孔与炉膛相通。特点是

1.煤气通道呈渐缩结构；

2.每个空气通道的端部开有一个侧孔与之相连通，侧孔可以垂直开通或倾斜开通；

3.空气喷入口可以为扁环形或为圆形；

4.煤气通道与空气通道之间的夹角为10～20°；

5.烧嘴砖端面与炉墙内壁共面，没有探入炉膛中的部分。

燃烧器工作时，由于高速气流的喷入形成的负压，使烧嘴砖端部的侧孔能从炉膛中卷吸大量的高温烟气，以此来冲淡空气中氧的浓度，同时实现低氧燃烧的目的。该燃烧器内空气和煤气不预混，完全分离，结构简单，使用寿命长，且能较好地组织炉内气流，实现稳定燃烧。本燃烧器适用于各种高热值的气体燃料，如天然气及焦炉煤气等。

工作原理

由传统的燃烧理论可知，气体燃料燃烧存在一定的可燃范围，当超出可燃范围时，燃料是不能实现稳定燃烧的。若采用常温下的普通空气，将燃烧区的含氧体积浓度降低到15％以下，是不可能实现稳定燃烧的。实现燃烧的前提是必须将助燃空气预热到燃料自燃点温度以上。实验表明，当助燃空气预热到1000℃以上时，燃烧区的含氧体积浓度降低到2％仍能稳定燃烧。所以，为降低钢坯的氧化烧损，应在可实现稳定燃烧的前提下尽量降低燃烧区的含氧体积浓度，使之低于21％。

该燃烧器中间为煤气喷口，周边为高温空气(卷吸的高温烟气和预热后空气的混合气体)喷口，实现稳定低氧燃烧的关键是该燃烧器每个空气喷口侧面开有一个侧孔。正常工作时，侧孔吸入大量的炉内高温烟气，冲淡空气中的氧浓度并提高空气温度，实现低氧燃烧的目的。如果侧孔吸入的烟气量与每个空气喷口的空气供给量差不多，炉膛中氧气的浓度就降低为原来的1/2，钢坯氧化烧损将大幅减少30％～50％。

该烧嘴整个烧嘴砖都安装在炉墙中，没有探入炉膛中的部分，同时将烧嘴砖切掉四个角，使侧孔与炉膛相通，这样能延长烧嘴的使用寿命，同时又有效的利用了侧孔的作用。

该燃烧器具有以下燃烧特性：(1)火焰体积显著扩大：由于燃烧区含氧体积浓度远偏离21％，燃烧反应时间延长，反应空间显著增大，火焰体积也因此成倍扩大；(2)火焰温度场分布均匀：燃料在气氛中燃烧，使得燃料燃烧的释热速率及释热强度有所延缓和减弱，火焰中不再存在传统燃烧的局部高温高氧区，火焰峰值温度降低，温度场的分布也相对均匀；(3)低NOx污染：由于高温燃烧火焰峰值温度及燃烧区含氧体积浓度降低，NOx的生成大大减少；(4)低燃烧噪音：由于燃烧火焰体积成倍增大，燃烧强度大为降低，产生的燃烧噪音相对较低。

附图说明

图1是本燃烧器的主视示意图；

图2是本燃烧器的右视示意图；

图3是本燃烧器的安装效果图。

具体实施方式