[发明专利]一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴

说明书

本发明涉及一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴，其特征在于：包括壳体、耐火隔热材料、锚固件、蓄热蜂窝体、挡砖和烧嘴砖；本发明中可以根据燃烧空间设计其内部气体的流通行程，可有效组织燃烧，同时使高温烟气充满炉膛，即可以避免燃料燃烧不充分而进入蓄热箱二次燃烧，又能避免蓄热体直接接受高温辐射，从而对挡砖及蜂窝体进行保护；本发明中空气通道与烧嘴中心有一个角度，可以阻隔高温烟气对蓄热体的热辐；蓄热式燃烧系统的空气喷口和燃气喷口是相互独立的，并通过本发明的喷口形式，这样燃料的充分燃烧有利于形成炉内低氧气氛，同时多级燃烧可以拓展火焰边界，避免因局部温度过高影响加热质量或导致NO_x超标等现象的出现。

技术领域

本发明涉及工业炉供热设备领域，尤其涉及一种高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴。

背景技术

蓄热式燃烧技术，又称高温空气燃烧技术（HTAC），是20世纪90年代在发达国家开始推广的一项新型的燃烧技术，它具有高效烟气余热回收、空气和煤气预热温度高以及低氮氧化物排放的优越性，主要用于钢铁、冶金、化工、建材等工业部门中。由于其本身具有节能、环保等特点在我国上述行业已中已经有了广泛的应用，并取得了很高的经济，环境效益。

蓄热式烧嘴是蓄热式燃烧技术实施的核心设备。其把蓄热室和烧嘴有机结合为一体，其特点是每个烧嘴都是一个独立的蓄热单元，并可单独调节。

燃烧喷口是燃烧系统的关键部位, 合理的燃烧组织有赖于此, 在燃烧组织上既要确保燃气在炉内充分燃烧, 不会在对面的蓄热体内二次燃烧而对其造成损坏, 同时又要合理促成低氧燃烧的实现, 避免出现局部的高温过热; 既强化炉温的均匀性, 减少NOx 等有害气体的生成, 又减小高温下脱碳的发生。因此, 在喷口设计上要选择最优的气体出口速度和混合喷射角度。

目前燃低热值双蓄热式燃烧系统已经成熟。随着国家对环保的要求日益严格，采用清洁高热值燃料的工业炉日益增多。有必要对这些采用清洁高热值燃料（如：天然气）的蓄热室燃烧系统进行研究。

但目前高热值燃料单蓄热技术尚不成熟，更多是借鉴低热值煤气双蓄热燃烧方式；其中一种采用同双蓄热燃烧方式一样的左右交叉射流的燃烧方式（如图1所示），该燃烧方式，燃料和热空气从两个喷嘴喷出，两者混合距离较长。燃烧过程中由于空/燃气混合未完全混合易出现冒黑烟的现象，在燃烧室（炉膛内）燃烧不充分，容易发生燃料在蓄热箱内的二次燃烧。燃气通道由于二次燃烧产生的温度过高出现积碳现象从而造成烧嘴堵塞等故障的发生。即造成燃料浪费也严重影响了烧嘴和相邻设备的使用寿命。如炉膛宽度小的炉窑，甚至会出现大量的燃气因混合效果差，导致燃料未完全燃烧而直接被排放掉的情况，造成了燃料严重浪费。另一种采用同心射流单蓄热的燃烧方式，该燃燃料混合方式相比上一种形式要好一些，但当燃料热值较高时，单喷口仍然会出现燃烧不充分的现象，燃烧过程中由于空/燃气混合未完全混合易出现冒黑烟的现象，在燃烧室（炉膛内）燃烧不充分，容易发生燃料在蓄热箱内的二次燃烧。燃气通道由于二次燃烧产生的温度过高出现积碳现象从而造成烧嘴堵塞等故障的发生。即造成燃料浪费也严重影响了烧嘴和相邻设备的使用寿命。如炉膛宽度小的炉窑，甚至会出现大量的燃气因混合效果差，导致燃料未完全燃烧而直接被排放掉的情况，造成了燃料严重浪费。同时这种同心射流的箱体结构，因箱体内有安装喷口的基墙，这也就变相导致了箱体内腔的体积变小，进而导致蓄热面积的减小，直接影响节能效果。

烧嘴砖由于冷热气流温差较大（如1200℃炉温，温差约1000℃），约60S交替换向一次，频繁换向导对耐材的抗热震性能要求极为严格，为此烧嘴砖的使用寿命及其短暂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够更好组织火焰燃烧效果，即实现了节能降耗效果的同时，又可通过实现多级燃烧降低NO_x的生成，并有效的延长挡砖、蜂窝体、烧嘴、烧嘴砖的使用寿命高热值燃料同心射流空气单蓄热烧嘴。