一种蓄热式半预混燃烧烧嘴及燃烧方法技术

本发明专利技术涉及一种蓄热式半预混燃烧烧嘴及燃烧方法。所述烧嘴中设置有第一蓄热体、第二蓄热体、预混室，其中，第一蓄热体和第二蓄热体通过隔墙隔离，第一蓄热体和预混室之间设置有第一挡火砖，第二蓄热体和预混室之间设置有第二挡火砖；第一蓄热体、第二蓄热体、挡火砖上均设置有气体通道，并且，第一蓄热体用于通入空气并经由第一挡火砖上的气体通道进入预混室，第二蓄热体用于通入煤气并经由第二挡火砖上的气体通道进入预混室；预混室中与第一挡火砖和第二挡火砖所在侧壁相对的侧壁上设置有喷出口。本发明专利技术提供的烧嘴结构简单，便于工业应用，能源利用率高，炉温均匀性高。

A regenerative semi premixed combustion burner and combustion method

【技术实现步骤摘要】
一种蓄热式半预混燃烧烧嘴及燃烧方法
本专利技术涉及冶金领域，具体涉及一种蓄热式半预混燃烧烧嘴及燃烧方法。
技术介绍
目前，在冶金加热炉工业生产中，所有的蓄热式烧嘴采用的均是空煤气分隔式非预混燃烧方式，即空气和煤气分别经由各自的通道内通过蓄热体预热，然后再进入炉膛内进行混合，形成一边混合一边燃烧的方式。但是，这种燃烧方式由于混合不完全会导致火焰温度低、炉内温度不均匀、蓄热温度高、燃烧不完全、污染物排放量大、能源利用率低等问题，对钢坯的加工质量有着至关重要的影响。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的问题，本专利技术旨在提供一种蓄热式半预混燃烧的烧嘴，以及利用该烧嘴进行燃烧的方法，本专利技术提供的烧嘴结构简单，便于工程化，空气和煤气的混合均匀，燃烧完全，能量利用率高。本专利技术首先提供了一种蓄热式半预混燃烧烧嘴，所述烧嘴中设置有第一蓄热体、第二蓄热体、预混室，其中，所述第一蓄热体和所述第二蓄热体通过隔墙隔离，所述第一蓄热体和所述预混室之间设置有第一挡火砖，所述第二蓄热体和所述预混室之间设置有第二挡火砖。所述第一蓄热体、第二蓄热体、挡火砖上均设置有气体通道，并且，所述第一蓄热体用于通入空气并经由所述第一挡火砖上的气体通道进入所述预混室，所述第二蓄热体用于通入煤气并经由所述第二挡火砖上的气体通道进入所述预混室。所述预混室中与所述第一挡火砖和所述第二挡火砖所在侧壁相对的侧壁上设置有喷出口。进一步地，与所述第一蓄热体配套的所述第一挡火砖以及与所述第二蓄热体配套的所述第二挡火砖上下布置。所述第一蓄热体和所述第二蓄热体上下布置或者左右布置。作为本专利技术优选的实施方案，所述预混室中所述喷出口的夹角为25～60°，所述预混室的长度为400～1000mm。作为本专利技术优选的实施方案，所述第一蓄热体和所述第二蓄热体之间设置的所述隔墙的厚度≥250mm。作为本专利技术优选的实施方案，所述第一蓄热体和所述第二蓄热体为蜂窝陶瓷蓄热体。进一步地，所述隔墙的一个端部超出所述第一挡火砖和所述第二挡火砖延伸至所述预混室中，并且，所述隔墙位于所述预混室中的端部的上顶面为斜面，所述斜面的倾斜度与所述预混室上顶面的内壁倾斜度相同。进一步地，所述第一挡火砖位于所述隔墙上方。本专利技术还提出了一种利用上述烧嘴进行蓄热式半预混燃烧的方法，包括步骤：将空气通入所述第一蓄热体中预热，得到T1温度的预热空气，并经由所述第一挡火砖上的气体通道进入所述预混室；将煤气通入所述第二蓄热体中预热，得到T2温度的预热煤气，并经由所述第二挡火砖上的气体通道进入所述预混室；所述预热空气和预热煤气在所述预混室中初步混合，并发生一次燃烧反应，然后通过所述喷出口喷出。进一步地，所述T1≥1300℃；所述T2≥900℃。进一步地，所述初步混合的气体发生一次燃烧反应后经由所述喷出口喷至炉膛内发生二次燃烧反应，所述二次燃烧反应的温度≥1400℃。本专利技术的烧嘴中设置有双蓄热体，实现空气和煤气的双预热，然后再通入预混室中进行初步混合和燃烧，能够显著提高燃烧温度，提高了燃烧利用率，达到工业生产的要求，并且使得燃料的混合和炉温更加均匀。本专利技术提供的蓄热式半预混燃烧烧嘴的结构简单，便于工业应用。预混室的喷出口处设置一定的夹角，能够显著提高燃烧火焰的行程。附图说明图1为一种实施方案中蓄热式半预混燃烧烧嘴的结构示意图。图2为一种实施方案中蓄热式半预混燃烧烧嘴的结构示意图。图3为另一种实施方案中蓄热式半预混燃烧烧嘴的结构示意图。附图中的附图标记为：1-第一蓄热体，11-空气进口；2-第二蓄热体，21-煤气进口；3-第一挡火砖；4-第二挡火砖；5-隔墙；6-预混室，61-喷出口。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本专利技术的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。如图1、图2、图3所示，本专利技术提出的蓄热式半预混燃烧烧嘴中设置有第一蓄热体1、第二蓄热体2、预混室6。其中，第一蓄热体1和第二蓄热体2之间通过隔墙5隔离。作为本专利技术优选的实施方案，隔墙5的厚度≥250mm。并且，第一蓄热体1和预混室6之间设置有第一挡火砖3。第二蓄热体2和预混室6之间设置有第二挡火砖4。作为本专利技术优选的实施方案，第一蓄热体1和第二蓄热体2选用蜂窝陶瓷蓄热体。目前，蜂窝陶瓷蓄热体广泛应用于工业热工设备节能技术方面，能够提高效率、降低能耗，提高产量和改善质量，是解决能源和环境问题的重要而有效的手段。蜂窝陶瓷蓄热体广泛用于冶金机械行业蓄热式高温燃烧技术，能够把回收烟气余热与高效燃烧并降低氮氧化物排放等技术有机的结合起来，实现节能的目的。并且，蜂窝陶瓷蓄热体的截面孔主要有正方形和正六边形两种孔结构，孔道是相互平行的直通道结构。该种结构的蜂窝陶瓷蓄热体能够大大降低孔道中气体流经的阻力，大幅度提高单孔体积的换热效率。本专利技术中不限制蜂窝陶瓷蓄热体的规格、孔数、孔型。如图1和图2所示，第一蓄热体1和第二蓄热体2为上下布置的结构，或，如图3所示，第一蓄热体1和第二蓄热体2为左右布置的结构，能够实现适配安装，提供多样的安装选择。作为本专利技术优选的实施方案，第一蓄热体1和第二蓄热体2上下布置的结构旋转90°安装即为左右布置的结构。并且，与第一蓄热体1配套的第一挡火砖3以及与第二蓄热体2配套的第二挡火砖4上下布置。优选的，第一挡火砖3位于隔墙5的上方。隔墙5的一个端部超出第一挡火砖3和第二挡火砖4并延伸至预混室6中。其中，隔墙5位于预混室6中所在端部的上顶面为斜面，并且，该上顶面斜面的倾斜度与预混室6上顶面的内壁的倾斜度相同。在第一蓄热体1、第二蓄热体2、第一挡火砖3、第二挡火砖4上均设置有气体通道。并且，在第一蓄热体1上还设置有空气进口11，用于通入空气，然后空气经由第一挡火砖3上的气体通道进入预混室6中。在第二蓄热体2上设置有煤气进口21，用于通入煤气，然后煤气经由第二挡火砖4上的气体通道进入预混室6中。在预混室6中，与第一挡火砖3和第二挡火砖4所在侧壁相对的侧壁上设置有喷出口61，预混室6中的燃烧气体经由喷出口61喷入炉膛中。作为本专利技术优选的实施方案，预混室6的长度d设置为400～1000mm。本专利技术中，预混室6的设置使得空气和煤气能够进行初步混合，并发生一次燃烧。空气和煤气发生一次燃烧后，使得初步混合气体的温度升高、体积膨胀，从而增大混合气体的流速，提高火焰的刚性，进而加强火焰在炉膛内燃烧时的扰动特性，使得炉膛内的温度更加均匀。并且，初步混合气体的喷射速度增大后，能够适应更宽的炉型，最高可用于内径为13m宽的炉子。同时，预混室6的长度d要控制在一定的范围内，长度d过大时，初步混合的气体会在预混室6内燃烧，长度d过小时达不到充分初步混合的效果。作为本专利技术优选的实施方案，喷出口61的夹角β为25～60°。喷出口61处设置一定的夹角β，能够减小气体的流通面积，从而提高混合气体的喷出速度，增大火焰的行程。但是，夹角β不宜过大也不宜过小。因为，夹角β过大时，会降低混合气体的喷出速度和传播速度，夹角β过小时，会造成混合气体对喷出口61处内壁面的冲刷较严重，耐材损耗量较大。图1中，喷出口61的角度β呈轴对称设置。作为本专利技术的另一目的，还提出了一种利用上述烧嘴进行蓄热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄热式半预混燃烧烧嘴，其特征在于，所述烧嘴中设置有第一蓄热体、第二蓄热体、预混室，其中，所述第一蓄热体和所述第二蓄热体通过隔墙隔离，所述第一蓄热体和所述预混室之间设置有第一挡火砖，所述第二蓄热体和所述预混室之间设置有第二挡火砖；所述第一蓄热体、第二蓄热体、挡火砖上均设置有气体通道，并且，所述第一蓄热体用于通入空气并经由所述第一挡火砖上的气体通道进入所述预混室，所述第二蓄热体用于通入煤气并经由所述第二挡火砖上的气体通道进入所述预混室；所述预混室中与所述第一挡火砖和所述第二挡火砖所在侧壁相对的侧壁上设置有喷出口。

【技术特征摘要】
1.一种蓄热式半预混燃烧烧嘴，其特征在于，所述烧嘴中设置有第一蓄热体、第二蓄热体、预混室，其中，所述第一蓄热体和所述第二蓄热体通过隔墙隔离，所述第一蓄热体和所述预混室之间设置有第一挡火砖，所述第二蓄热体和所述预混室之间设置有第二挡火砖；所述第一蓄热体、第二蓄热体、挡火砖上均设置有气体通道，并且，所述第一蓄热体用于通入空气并经由所述第一挡火砖上的气体通道进入所述预混室，所述第二蓄热体用于通入煤气并经由所述第二挡火砖上的气体通道进入所述预混室；所述预混室中与所述第一挡火砖和所述第二挡火砖所在侧壁相对的侧壁上设置有喷出口。2.根据权利要求1所述的烧嘴，其特征在于，与所述第一蓄热体配套的所述第一挡火砖以及与所述第二蓄热体配套的所述第二挡火砖上下布置；所述第一蓄热体和所述第二蓄热体上下布置或者左右布置。3.根据权利要求1所述的烧嘴，其特征在于，所述预混室中所述喷出口的夹角为25～60°，所述预混室的长度为400～1000mm。4.根据权利要求1所述的烧嘴，其特征在于，所述第一蓄热体和所述第二蓄热体之间设置的所述隔墙的厚度≥250mm。5.根据权利要求1所述的烧嘴，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴道洪，常胜良，
申请(专利权)人：神雾科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11