[实用新型]分级富氧无焰燃烧燃气烧嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及气体燃料的燃烧设备领域，尤其涉及一种分级富氧无焰燃烧燃气烧嘴。

背景技术

钢铁加热炉大都以碳氢可燃气体如高炉煤气、焦炉煤气、天然气、发生炉煤气和混合煤气等作为燃料。通过提高常规空气中的氧浓度从而实现富氧燃烧，可以降低着火温度、提高炉膛燃烧温度和传热效率、减少排烟损失，将之用于加热炉上不仅扩大了燃料的来源，而且使得高炉煤气等低热值燃料的高效利用成为可能，同时可以有效解决钢铁生产过程中存在的氧气耗散问题。但是对于加热炉来说，若是简单的在普通空气燃料燃烧器上掺入富氧空气助燃或者操作使用不当，反而会导致火焰缩短，出现局部高温，严重时会破坏炉内温度分布，导致NOx排放升高，氧化烧损和炉渣量增大，对钢铁生产的质量有负面的影响。

另外，在加热炉中，由于受到炉气中CO₂、H₂O、SO₂和O₂的氧化，不可避免的会发生钢铁氧化现象，即氧化烧损，大约每加热一次，就会有0.5%~3%的钢铁被氧化成氧化铁皮。氧化层的形成对钢坯的加热质量和产率有重要影响，由于氧化铁皮的导热率比钢铁的低，使钢坯的传热条件变得恶化，因而降低了钢材的生产质量，增加了燃料消耗。钢坯加热质量与炉膛温度、炉膛气氛以及钢坯加热时间有关。温度过高、氧化性气氛以及加热时间过长等因素都会导致钢坯氧化烧损加重；而炉温过低又会导致钢坯不能被“烧透”，造成断面温差应力，增加轧制难度。

随着能源消费日益增长、环境保护意识的提高以及对产品加热质量的不断追求，开发新型高效加热炉燃烧技术，优化炉内温度分布，缩短加热时间，提高热效率，降低氮氧化物排放，促进低热值煤气的高效利用，改善加热制品质量，减少氧化烧损，对于钢铁企业节能减排、乃至推动钢铁行业的技术进步，具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种分级富氧无焰燃烧燃气烧嘴，旨在优化炉内温度分布，同时降低NOx的排放。

为实现上述目的，本实用新型提供一种分级富氧无焰燃烧燃气烧嘴，包括燃烧器壳体、配风盘、预燃室、二次风喷管以及燃料喷管，其中，

加热炉的炉墙上设有贯穿于其墙体的通道，燃烧器壳体安装于所述通道的一侧，所述通道中的空间形成所述预燃室，所述燃烧器壳体上设置有助燃空气通道，所述配风盘安装于所述燃烧器壳体尾部，所述燃料喷管穿插于燃烧器壳体上，所述燃料喷管上设有与所述预燃室连通的燃料通道，所述配风盘上设有与所述助燃空气通道出口连通的一次风进口、以及与所述燃气通道出口连通的燃料进口，助燃气和燃料分别经过所述助燃空气通道和燃料通道后通过所述配风盘进入所述预燃室，所述二次风喷管设有多个，所述二次风喷管设有用于向加热炉的炉膛中通入富氧空气或空气的二次风通道，所述二次风喷管贯穿于加热炉的炉墙上且所述二次风通道与加热炉的炉膛连通。

优选地，所述燃料通道为直流通道，所述一次风进口为旋流通道。

优选地，所述配风盘包括同轴设置的内毂和外防护罩、以及多个连接所述内毂和外防护罩的旋流叶片，所述燃料进口位于所述内毂上，每相邻两旋流叶片之间的间隙形成用于供一次风通过的一次风进口；所述旋流叶片数量为4至8个，所述旋流叶片的倾角为30至60度。

优选地，所述分级富氧无焰燃烧燃气烧嘴还包括安装于所述燃烧器壳体上的用于控制其助燃气流量的一次风阀门，以及位于所述二次风喷管上的用于控制其助燃气流量的二次风阀门。

优选地，所述预燃室为渐扩圆台形空腔，所述预燃室的扩口端位于其靠近加热炉的炉膛一侧，所述预燃室的缩口端上安装有所述配风盘。

优选地，多个所述二次风喷管在所述预燃室的圆周方向均匀分布。

优选地，所述二次风喷管的喷头与所述预燃室的出口之间的距离为20至100mm，所述二次风喷管安装于加热炉的炉墙上的角度可调整，所述二次风喷管的轴线与所述燃料喷管的轴线之间夹角为0~10度。

优选地，所述燃料喷管、配风盘以及预燃室同轴设置。

本实用新型提出的分级富氧无焰燃烧燃气烧嘴，具有以下优点：

1）在点火的过程不需高温蓄热和换向，装置的可靠性增强，其助燃气可以是空气和富氧空气，同时燃料热值不受限制，从而使得高炉煤气等低热值燃料可以高效利用。

2）本烧嘴中助燃气可采用氧气和空气提前预混的方式，能够根据加热炉热工制度的不同而改变富氧浓度，以适应不同加热材料对不同温度水平的需求。