一种烟气自循环型低氮无氧化烧嘴制造技术

一种烟气自循环型低氮无氧化烧嘴，包括烧嘴壳体、燃气管法兰、点火电极、火焰监测装置、旋流器、以及设在壳体内腔耐火材料中的燃气喷管、燃气分配环，在以烧嘴壳体内腔的助燃空气输出通道为中心的最外层耐火材料层中设置烟气回流通道，并使烟气回流通道与助燃空气输出通道的后部内腔相连通；助燃空气输出通道由拉瓦尔喷管、以及设置在拉瓦尔喷管后部腔体内的助燃空气喷管或者为配有副烧嘴燃气喷管的助燃空气喷管构成；烟气回流通道与位于烧嘴本体中心的拉瓦尔喷管的尾部相连通、并与烟气回流通道前部腔体形成负压导通状态；烟气回流通道设置在烟气回流通道与拉瓦尔喷管之间，烟气回流通道通过节流孔板、燃气分配环与燃气通道连通；由此构成外部点火型烧嘴或内部副枪燃烧型烧嘴主体。

A low nitrogen non oxidation burner with flue gas self circulation

The utility model relates to a flue gas self circulation low nitrogen non oxidation burner, which comprises a burner shell, a gas pipe flange, an ignition electrode, a flame monitoring device, a hydrocyclone, a gas nozzle and a gas distribution ring arranged in the inner chamber refractory of the shell, a flue gas return channel arranged in the outermost refractory layer centered on the combustion supporting air output channel of the inner chamber of the burner shell, and a flue gas return flow channel The flue gas return channel is connected with the rear inner cavity of the combustion supporting air output channel; the combustion supporting air output channel is composed of Laval nozzle, combustion supporting air nozzle arranged in the rear cavity of Laval nozzle or combustion supporting air nozzle equipped with auxiliary burner gas nozzle; the flue gas return channel is connected with the rear part of Laval nozzle located in the center of the nozzle body and is connected with the front part of the flue gas return channel The chamber forms a negative pressure conduction state; the flue gas return channel is arranged between the flue gas return channel and Laval nozzle, and the flue gas return channel is connected with the gas channel through the throttle orifice plate and the gas distribution ring; thus, the main body of the external ignition type burner or the internal auxiliary gun combustion type burner is formed.

【技术实现步骤摘要】
一种烟气自循环型低氮无氧化烧嘴
本专利技术涉及一种低氮无氧化物燃烧技术，尤其是指一种烟气自循环型低氮无氧化烧嘴、以及包括使用该燃烧器的热媒加热炉；属于金属热加工和热处理

技术介绍
氧化烧损一直是金属材料热加工过程中一个难题，大的氧化烧损不仅降低金属收得率，影响加工精度(为了保证热加工产品最终尺寸，必须在工件加热前预留出富裕量)，而且严重影响到被加热金属材料的表面质量。不均匀的氧化烧损将导致材料表面形成凹坑，或难以清除的氧化层，形成重度色差。如何减轻或消除氧化烧损，一致是热加工领域探索的课题。虽然金属材料在保护气氛下加热能够防止氧化烧损，但应用保护气氛使得热加工过程非常复杂，加工成本大幅度提高。另一方面，金属在采用燃料加热时，会产生大量的NOx，对环境影响甚大。燃气烧嘴加热过程中，随着火焰温度升高，烟气中NOx的含量升高。研究表明，当烧嘴火焰中心温度超过1600℃后，会产生大量的NOx。即NOx的生成量与温度密切相关。降低火焰温度(即降低火焰中心温度)能够显著降低NOx的生成量。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。为了降低NOx的生成量，研究者对烧嘴的结构进行了大量研发和改进。主要工作集中在燃气与助燃空气的混合方法上。例如烧嘴采用二次风的燃烧方式，即分级燃烧技术；燃气与助燃空气预先混合后进行燃烧，即预混型燃烧；将烟气掺入到助燃空气中形成准空气进行燃烧，即烟气循环燃烧；等等。烟气循环燃烧是目前研究较多的一种燃烧方式。在助燃空气中掺入一定量的烟气，能够降低火焰中心区的温度，从而降低NOx的生成量。但要实现烟气循环需要增加许多设备，例如：管道，换热器，风机等，使得系统非常复杂。因此到目前为止，尚未看到实际应用的例子。同样，为了防止金属材料的氧化烧损，也进行了大量的研究。主要集中在防止氧化的防氧化涂层技术开发。但防氧化烧损的效果不太明显，而且在生产中操作起来非常麻烦。现仅用于高端产品的氧化防护上，难以大范围推广。中国专利文献CN108884992A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(fuellean/fuelrichflame)，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)。该专利还公开了专利技术的“低氮氧化物燃烧器”用于热媒炉的实施例，提高管道和风机将热媒炉内的部分烟气引到所专利技术的燃烧器内，实现烟气循环。该专利虽然能够降低(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。该烧嘴的烟气循环需要额外设置管道和风机，系统复杂，在现场难以有效实施。
技术实现思路
本专利技术的目的：旨在提供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。从根本上消除燃烧过程中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。上述专利技术目的通过以下技术方案实现：一种烟气自循环型低氮无氧化烧嘴，包括：烧嘴壳体5、燃气管法兰7、点火电极1、火焰监测装置12、旋流器20、以及设置在壳体内腔耐火材料6中的燃气喷管2、燃气分配环15，其特征在于：在以烧嘴壳体5内腔的助燃空气输出通道13.1为中心的最外层耐火材料层6中设置烟气回流通道19，并使所述的烟气回流通道19与助燃空气输出通道13.1的后部内腔相连通；所述的助燃空气输出通道13.1由拉瓦尔喷管18、以及设置在拉瓦尔喷管后部腔体内的助燃空气喷管10或者为配有副烧嘴燃气喷管21的助燃空气喷管10构成；所述的烟气回流通道19与位于烧嘴本体中心的拉瓦尔喷管18的尾部相连通、并与烟气回流通道19前部腔体形成负压导通状态；所述的烟气回流通道19设置在烧嘴壳体5与燃气喷管2之间，由此构成外部点火型烧嘴或内部副枪燃烧型烧嘴主体。优选地，所述的外部点火型烧嘴的燃气喷管2与拉瓦尔型喷管18之间设置点火电极1和火焰检测装置12；所述的副枪燃烧型烧嘴在助燃空气喷管10设置了副烧嘴22，所述的点火电极1置于副烧嘴22中副烧嘴燃气喷管21的侧面，并在所述的副烧嘴22的管壁上设置有副烧嘴助燃空气入口通道24，所述的副烧嘴22内配置有副烧嘴燃气喷管21、并在副烧嘴22的前部设有与副烧嘴助燃空气入口通道2前端贯通的副烧嘴燃气喷出口26。优选地，设置在拉瓦尔喷管18与烟气回流通道19之间的燃气喷管2呈向烧嘴中心倾斜，其倾斜的锥角a调节范围6-15°；所述的燃气喷管呈圆周状排列，其出口处由烧嘴出口固定挡板3固定；各烧嘴之间由充填的耐火材料6固定。优选地，所述的烟气回流通道19为环缝状通道或管状通道中的任一种。优选地，所述外部点火型烧嘴的点火燃烧过程如下：1)随着点火电极1的点火启动，由燃气通道8进入燃气喷管2的燃气着火燃烧；2)与此同时，助燃空气自从助燃空气入口通道13进入助燃空气喷管10喷入拉瓦尔喷管18，并经拉瓦尔喷管前端的旋流器20喷出；使整个烧嘴处于正常工作状态；3)加速喷出的助燃空气由于拉瓦尔喷管18特有的形态作用，在烟气回流通道19内形成负压，使的安装这种的外部点火型烧嘴的炉体内腔形成负压，从而导致炉内的部分烟气通过设置在烧嘴最外圈的烟气回流通道19循环回流到与拉瓦尔喷管18后部，通过拉瓦尔喷管18与助燃空气喷管10之间形成的环形通道、并与由助燃空气喷管10进入的新鲜助燃空气混合后，作为混合助燃气体继续参与烧嘴的高温燃烧，从而达到低氮无氧化的燃烧。优选地，所述内部副枪燃烧型烧嘴的点火燃烧过程如下：1)随着点火电极1的点火启动，由燃气通道8导入的燃气分成两路：一路通过副烧嘴燃气导管23进入到副烧嘴燃气喷管21、并经设置在该副烧嘴燃气喷管21前端的副烧嘴燃气喷出口26的燃气着火燃烧；另外一路通过设置在烟气回流通道19与拉瓦尔喷管型的混合燃气通道之间的燃气喷管2喷出一齐参与烧嘴的燃烧，2)与此同时，助燃空气自助燃空气入口通道13经副烧嘴助燃空气入口通道24也进入副烧嘴22的内腔的，使燃气首先在副烧嘴22前部喷出进入到助燃空气喷管10内，大幅度提高了助燃空气喷管10内腔助燃空气的温度，加速助燃空气喷出速度，能够在拉瓦尔喷管型的混合燃气通道内形成较大的负压。3)与此同时，加速喷出的助燃空气由于拉瓦尔喷管18特有的形态作用，在烟气回流通道19内形成负压，使的安装这种的外部点火型烧嘴的炉体内腔形成负压，从而导致炉内的部分烟气通过设置在烧嘴最外圈的烟气回流通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烟气自循环型低氮无氧化烧嘴，包括：烧嘴壳体(5)、燃气管法兰(7)、点火电极(1)、火焰监测装置(12)、旋流器(20)、以及设置在壳体内腔耐火材料(6)中的燃气喷管(2)、燃气分配环(15)，其特征在于：在以烧嘴壳体(5)内腔的助燃空气输出通道(13.1)为中心的最外层耐火材料层(6)中设置烟气回流通道(19)，并使所述的烟气回流通道(19)与助燃空气入输出通道道(13.1)的后部内腔相连通；所述的助燃空气输出通道(13.1)由拉瓦尔喷管(18)、以及设置在拉瓦尔喷管后部腔体内的助燃空气喷管(10)或者为配有副烧嘴燃气喷管(21)的助燃空气喷管(10)构成；所述的烟气回流通道(19)与位于烧嘴本体中心的拉瓦尔喷管(18)的尾部相连通、并与烟气回流通道(19)前部腔体形成负压导通状态；所述的烟气回流通道(19)设置在烧嘴壳体5与燃气喷管(2)之间，由此构成外部点火型烧嘴或内部副枪燃烧型烧嘴主体。/n

【技术特征摘要】
1.一种烟气自循环型低氮无氧化烧嘴，包括：烧嘴壳体(5)、燃气管法兰(7)、点火电极(1)、火焰监测装置(12)、旋流器(20)、以及设置在壳体内腔耐火材料(6)中的燃气喷管(2)、燃气分配环(15)，其特征在于：在以烧嘴壳体(5)内腔的助燃空气输出通道(13.1)为中心的最外层耐火材料层(6)中设置烟气回流通道(19)，并使所述的烟气回流通道(19)与助燃空气入输出通道道(13.1)的后部内腔相连通；所述的助燃空气输出通道(13.1)由拉瓦尔喷管(18)、以及设置在拉瓦尔喷管后部腔体内的助燃空气喷管(10)或者为配有副烧嘴燃气喷管(21)的助燃空气喷管(10)构成；所述的烟气回流通道(19)与位于烧嘴本体中心的拉瓦尔喷管(18)的尾部相连通、并与烟气回流通道(19)前部腔体形成负压导通状态；所述的烟气回流通道(19)设置在烧嘴壳体5与燃气喷管(2)之间，由此构成外部点火型烧嘴或内部副枪燃烧型烧嘴主体。


2.如权利要求1所述的一种烟气自循环型低氮无氧化烧嘴，其特征在于：所述的外部点火型烧嘴的燃气喷管(2)与拉瓦尔型喷管(18)之间设置点火电极(1)和火焰检测装置(12)；所述的副枪燃烧型烧嘴在助燃空气喷管(10)设置了副烧嘴(22)，所述的点火电极(1)置于副烧嘴22中副烧嘴燃气喷管21的侧面，并在所述的副烧嘴(22)的管壁上设置有副烧嘴助燃空气入口通道(24)，所述的副烧嘴(22)内配置有副烧嘴燃气喷管(21)、并在副烧嘴(22)的前部设有与副烧嘴助燃空气入口通道(24)前端贯通的副烧嘴燃气喷出口(26)。


3.如权利要求1所述的一种烟气自循环型低氮无氧化烧嘴，其特征在于：设置在拉瓦尔喷管(18)与烟气回流通道(19)之间的燃气喷管(2)呈向烧嘴中心倾斜，其倾斜的锥角a调节范围6-15°；所述的燃气喷管呈圆周状排列，其出口处由烧嘴出口固定挡板(3)固定；各烧嘴之间由充填的耐火材料(6)固定。


4.如权利要求1所述的一种烟气自循环型低氮无氧化烧嘴，其特征在于：所述的烟气回流通道(19)为环缝状通道或管状通道中的任一种。


5.如权利要求1所述的一种烟气自循环型低氮无氧化烧嘴，其特征在于：所述外部点火型烧嘴的点火燃烧过程如下：
1)随着点火电极(1)的点火启动，由燃气通道(8)进入燃气喷管(2)的燃气着火燃烧；
2)与此同时，助燃空气自从助燃空气入口通道(13)进入助燃空气喷管(10)喷入拉瓦尔喷管(18)，并经拉瓦尔喷管前端的旋流器(20)喷出；使整个烧嘴处于正常工作状态；
3)加速喷出的助燃空气由于拉瓦尔喷管(18)特有的形态作用，在烟气回流通道(19)内形成负压，使的安装这种的外部点火型烧嘴的炉体内腔形成负压，从而导致炉内的部分烟气通过设置在烧嘴最外圈的烟气回流通道(19)循环回流到与拉瓦...

【专利技术属性】
技术研发人员：向顺华，常恒栓，赵英，
申请(专利权)人：向顺华，常恒栓，赵英，
类型：发明
国别省市：上海;31