[发明专利]一种火焰呈扁平状的高速低氮燃烧器及其燃烧方法

说明书

本发明公开了一种火焰呈扁平状的高速低氮燃烧器，其包括空气箱，空气箱内设置有空气管路，且空气管路上设置有若干通孔，空气管路内设置有中心燃气枪和点火枪，中心燃气枪和点火枪的前端均穿设在稳焰装置上，稳焰装置设置在空气管路的端口处，空气管路的端口设置在空气箱的端口处，空气箱的端口处设置有助燃箱，助燃箱内部设置有与空气箱端口连接的矩形喷腔，矩形喷腔内对称设置有两个使矩形喷腔端口逐渐收缩的倾斜面，助燃箱上设置有若干燃气管路，每根燃气管路上均设置有第一喷口和第二喷口，若干第一喷口设置在靠近空气箱这一端的矩形喷腔内，若干第二喷口设置在矩形喷腔端口的四周；本方案的燃烧器传热效率高、氮氧化物排放低。

技术领域

本发明涉及燃烧器技术领域，具体涉及一种火焰呈扁平状的高速低氮燃烧器及其燃烧方法。

背景技术

在钢铁冶炼工艺过程中，热轧工艺是整个流程中耗能较大的环节，根据钢坯种类的不同，需要将钢坯加热到1100～1300℃，再进入轧制工序，而加热过程一般在加热炉里进行，利用燃烧器将燃料燃烧产生火焰，火焰通过热辐射的方式给钢坯加热。

目前，国内冶金行业热轧加热炉主要采用通用的工业燃烧器，其特点是结构简单，成本低，可以用于绝大多数工业加热工艺，这种常规燃烧器一般为圆形结构，火焰形状为柱状，是一种较为容易实现的燃烧方式，对于冶金热轧加热炉来说，一般生产各种型号的板材，多为加热平板式形状的钢坯，柱状火焰形状加热平板形状的钢坯，且仅靠热辐射传热形式，以至于目前冶金行业加热炉热效率较低，一般在50％左右，绝大多数热量随着高温烟气排放到炉外环境中。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种火焰呈扁平状的高速低氮燃烧器及其燃烧方法，解决了冶金常规步进加热炉工艺存在的能耗高、氮氧化物排放高的问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种火焰呈扁平状的高速低氮燃烧器，其包括空气箱，空气箱内设置有空气管路，且空气管路上设置有若干用于与空气箱内部连通的通孔，空气管路内设置有中心燃气枪和点火枪，中心燃气枪和点火枪的前端均穿设在稳焰装置上，稳焰装置设置在空气管路的端口处，空气管路的端口设置在空气箱的端口处，空气箱的端口处设置有助燃箱，助燃箱内部设置有与空气箱端口连接的矩形喷腔，矩形喷腔内对称设置有两个使矩形喷腔端口逐渐收缩的倾斜面，助燃箱上设置有若干燃气管路，每根燃气管路上均设置有第一喷口和第二喷口，若干第一喷口设置在靠近空气箱一端的矩形喷腔内，若干第二喷口设置在矩形喷腔端口的四周。

采用上述技术方案的有益效果为：本方案的燃烧器可在空气管路的端口处形成稳定的初火，并在第一喷口处形成空气过量的一次燃烧，在第二喷口处形成燃气过量的二次燃烧，抑制氮氧化物的生成；同时通过矩形喷腔内倾斜面的作用，使得高温烟气收缩并高速喷出，这样设置加强了加热炉炉内的掺混和扰动，强化对流传热速率，进而提高炉内的加热效率，降低燃料气的消耗。

进一步地，若干第一喷口均匀排布在矩形喷腔内与两个倾斜面平滑连接的两个平行侧面上，且第一喷口的排布方向与矩形喷腔的延伸方向垂直，若干第一喷口的喷射方向均沿矩形喷腔的延伸方向倾斜设置。

采用上述技术方案的有益效果为：这样设置有利于在第一喷口处的矩形喷腔内形成空气过量的一次燃烧，并且一次燃烧产生的高温烟气可自动向矩形喷腔的端口喷出；同时第一喷口对火焰具有塑型的作用，使产生火焰的延展性好、稳定性强、温度场均匀。

进一步地，矩形喷腔的端口呈扁平的矩形状，若干第二喷口均匀且对称的排布在矩形喷腔端口长度方向上的两侧，若干第二喷口的喷射方向均向矩形喷腔的端口倾斜设置。

采用上述技术方案的有益效果为：若干第二喷口产生的火焰相互交叉射流，同时配合矩形喷腔扁平的矩形状端口，使得喷出的火焰也呈扁平的矩形状，从而增加了火焰与钢坯的热辐射和对流换热面积，提高了钢坯温度均匀性和加热效率，实现节能降碳的同时，防止了钢坯因局部温度过高而增加氧化烧损率。