[实用新型]一种包覆型低氮无氧化烧嘴

说明书

一种燃气包覆型低氮无氧化烧嘴，包括烧嘴壳体、以及设置在烧嘴壳体内的燃气装置、助燃空气喷出装置、点火装置和火焰监测装置，其特征在于：所述的燃气装置由燃气通道、燃气分配环和燃气喷管组成，所述的助燃空气喷出装置由助燃空气通道、助燃空气喷管和助燃空气喷头组成，所述的助燃空气喷管设置在烧嘴壳体的中心位置；所述的燃气喷管呈分散状布设在以助燃空气喷管为中心的外层耐火材料层中，其前部以一定的曲度向烧嘴中心倾斜、包覆在设置于助燃空气喷管前端的助燃空气喷出环缝或助燃空气旋流器的外侧，由此构成包覆型低氮无氧化烧嘴结构，形成烧嘴工作时的中间火焰温度低、外圈温度高的包覆型低氮无氧化燃烧状态。

技术领域

本实用新型涉及一种低氮无氧化燃烧器，尤其是指一种燃气包覆助燃空气型的低氮无氧化烧嘴，以及包括该燃烧器使用的燃气型加热炉；属于金属热加工技术领域。

背景技术

金属材料在热加工或热处理过程中，需要将其加热到设定的温度。常用的加热方式是在加热炉内采用燃气烧嘴进行加热。在大气气氛下随着加热温度升高，金属材料表面氧化速度加快，使得金属材料的氧化烧损加大。例如钢坯经加热炉加热后其氧化烧损范围在0.6～2.3％，最高可达到4％(加热温度超过1300℃)。表面氧化皮的大量生成，一方面大幅度降低了金属成材率，提高了生产成本；另一方面使得金属材料表面状态变差，形成大量的表面缺陷，直接影响到最终产品质量。为了降低氧化烧损，人们研发了许多技术，例如严格控制烧嘴的空燃比，使炉内气氛中的氧含量保持在相当低的水平，也开发了实时测定燃烧气氛中的氧含量技术。这些技术对控制金属材料氧化烧损起到了较好的作用，但仍然不能够显著降低氧化烧损。对一些高端产品，也采用在保护气氛下进行加热，以防止其氧化烧损。但这种方法不适合大多数金属材料初期加工的加热过程。许多热处理炉采用了保护气氛条件下进行加热，这也只适合于最终产品的热处理。另外保护气氛下进行加热，其加热效率低，能耗高，加热设备的一次投资较大，加工成本大幅度提高。

目前扩散型燃气烧嘴的燃料从烧嘴中心供给，助燃空气在燃料外部，燃料和助燃空气边扩散边燃烧。当未进行燃烧反应的助燃空气在扩散过程中遇到热的被加热金属物料(例如钢坯)时，则金属物料就被氧化，形成氧化皮。通常为了减少氧化皮生成量，采用降低空燃比的方式，这只是从宏观角度采取的措施，从燃烧过程步骤看，很难大幅度降低氧化烧损量。

另外，燃气烧嘴在加热过程中，随着火焰温度升高，烟气中NOx的含量升高，对环境的影响不可忽视。随着环境保护标准的不断升级，对燃烧产物中的NOx含量要求越来越严格。这也对工业炉的燃烧装备(烧嘴)提出更高的要求，即要求烧嘴进行低NOx化燃烧。

因此，开发新型的低NOx、低氧化烧损的燃烧装置是热加工工业炉领域一直追求的目标。中国专利文献CN 108884992 A公开了一种“低氮氧化物燃烧器”，涉及了一种热媒锅炉，其包括燃烧器，该燃烧器在中心形成有燃料喷嘴，通过完全被分离的多个燃料喷嘴，在燃烧器末端端面形成多个小型贫燃/富燃火焰(fuel lean/fuel rich flame)，实现再燃烧，并使从火焰产生的废气再循环，最大限度地减少氮氧化物(NOx)。通过简单的结构，无需周边装置，就能实现基本的燃烧系统，并通过小型的分割火焰，分散热量，降低火焰温度，使各个小型火焰形成最优化空燃比的火焰，并通过引导快速的燃烧反应，能够显著减少氮氧化物 (NOx)。该技术方案虽然能够降低(NOx)的生成量，但所述烧嘴中被分割的各个小烧嘴通过自身机械结构来独立配置空燃比进行单独燃烧，难以实现钢铁行业加热炉的长火焰要求。另外当烧嘴热负荷发生变化时，其各个小烧嘴的空燃比变化难以有效控制。此外该烧嘴的烟气循环需要额外设置管道和风机，系统复杂。难以在相应技术领域广泛推广使用。

实用新型内容

本实用新型的目的:旨在开发出一种既能够大幅度降低氧化烧损，又能够大幅度降低NOx生成量的新型燃烧装置——低氮无氧化烧嘴。从根本上解决燃烧过程中NOx产生的条件，同时防止金属材料的氧化烧损，提高金属收得率，降低生产成本。