[发明专利]扁平燃烧装置

说明书

技术领域

 本发明涉及一种热工设备部件，特别涉及一种高效节能的燃烧装置。

背景技术

冶金加热炉上使用的燃烧器多是回转体结构，火焰的燃烧通道根部往往是直接位于炉墙上的一个回转体孔，主反应区空气包裹着燃气，旋转喷入炉膛内燃烧，形成圆柱形的回转体火焰。

相对于其它孔形而言，回转体孔对于炉墙的强度是最有利的。但是，在其他方面，这种传统的火焰结构还存在两点不足。

（1）炉内传热差：回转体火焰对被加热坯料的传热相对较差，主要表现为火焰在水平方向上铺展程度不够，在被加热料坯上的垂直投射面积小，对钢坯的辐射角系数相对较低。这将导致炉内综合传热系数低，进而降低炉膛热效率和燃料的利用率，不利于节能。

（2）局部温度过高：回转体火焰呈圆柱形，相同能力条件下回转体火焰在料坯上垂直投射面积小，加热区域更为集中，容易造成局部温度过高等问题，影响料坯的加热质量。

（3）燃烧器布置受限制，一次性投资和维护量大：回转体火焰在被加热坯料上垂直投射面积小，燃烧器间距过大，容易引起坯料受热不均。而燃烧器的布置间距往往受水梁立柱、侧墙立柱等的影响，又无法随意缩短。并且对于一定长度，燃烧器的间距缩短意味着其数量增加，管道和阀门也相应增加，建设成本和维护成本随之增大。

（4）氮氧化物NO_X的排放量大：随着环保要求的不断提高，传统燃烧器的NO_X排放指标逐渐落后，亟待进一步降低燃烧器的NOx排放量。

因此，需探索一种高效、节能、环保的燃烧器，使其在被加热料坯上的垂直投射面积大，产生的NOx少，以解决燃烧器加热效率低、加热不均匀、布置受限以及NO_X的排放不达标等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种扁平燃烧装置，该燃烧装置可产生扁平铺展的火焰，增加火焰在坯料上的垂直投射面积，达到强化传热过程、改善加热质量、解决燃烧器布置受限问题的目的。

本发明的一种扁平燃烧装置，包括喷口布置单元、分别连接于喷口布置单元两侧的进气单元和火焰控制单元，所述喷口布置单元上设置有燃气喷口、一次空气喷口、二次空气喷口和火焰稳定区，火焰稳定区为设置于喷口布置单元上靠近火焰控制单元一侧的柱状区域，燃气喷口和一次空气喷口位于火焰稳定区内，所述进气单元包括与燃气喷口连通的燃气通道、与一次空气喷口连通的一次空气通道和与二次空气喷口连通的二次空气通道，所述火焰控制单元的横截面为椭圆形且横截面面积沿气流方向逐渐增大形成喇叭口结构，所述燃气喷口、一次空气喷口、二次空气喷口和火焰稳定区均位于火焰控制单元的入口区域内，所述一次空气喷口呈椭圆形分布于燃气喷口的周围，二次空气喷口呈椭圆形分布于燃气喷口和一次空气喷口的周围，一次空气喷口的分布椭圆与二次空气喷口的分布椭圆长轴方向相同且均与燃气喷口同心，火焰控制单元的椭圆形横截面的长轴与所述任意一个分布椭圆的长轴方向相同。

进一步，所述燃气喷口为扁平形状，燃气喷口的长边与所述任意一个分布椭圆的长轴平行，燃气喷口的长边与短边的比值为1～５；

进一步，所述燃气喷口沿所述任意一个分布椭圆的长轴方向扩张形成扩张角Ⅰ，扩张角Ⅰ的角度为0～45o；

进一步，所述任意一个分布椭圆短轴两侧的二次空气喷口的轴线倾斜形成扩张角Ⅱ，扩张角Ⅱ的角度为0～60o，扩张角Ⅱ大于或等于扩张角Ⅰ；

进一步，所述火焰控制单元的喇叭口的扩张角Ⅲ的角度为20～60o，扩张角Ⅲ大于或等于扩张角Ⅱ；

进一步，所述二次空气喷口由四组喷口构成，四组喷口两两对称分布于所述任意一个分布椭圆的长轴两侧，同时也两两对称分布于所述任意一个分布椭圆的短轴两侧，位于长轴同一侧的两组喷口的相邻边缘与其分布椭圆中心连线之间的夹角为D₄，60o＜D₄＜150o；每组喷口的两个边缘与其分布椭圆中心连线之间的夹角为D₅，D₄＞2D₅；

进一步，所述二次空气喷口沿其分布椭圆的径向宽度为d₁，二次空气喷口边缘与火焰控制单元入口边缘沿分布椭圆的径向距离为d₂，1/3d₁＜d₂＜3/2d₁。