预热式燃气烧嘴和利用热空气直接混燃燃烧的高温燃烧器制造技术

预热式燃气烧嘴和利用热空气直接混燃燃烧的高温燃烧器，预热式燃气烧嘴包括环形的烧嘴本体，烧嘴本体的中孔形成燃烧区；在烧嘴本体内设有多个指向燃烧区的热空气喷孔，在烧嘴本体内位于任一热空气喷孔旁均对应设有燃气喷孔，燃气喷孔一一对应连接于热空气喷孔的侧部，且燃气喷孔与热空气喷孔侧部的连接点距离烧嘴本体的内沿4.5

【技术实现步骤摘要】
预热式燃气烧嘴和利用热空气直接混燃燃烧的高温燃烧器


[0001]本专利技术涉及燃气高温燃烧器领域，具体的说是预热式燃气烧嘴和利用热空气直接混燃燃烧的高温燃烧器。

技术介绍

[0002]现有的色金属加工、钢铁、陶瓷、玻璃、化工、耐材等行业一方面广泛使用工业窑炉，产生大量的余热烟气，该余热烟气并不能完全利用，未利用部分需要后处理达标后才能排放，烟气处理的运营成本和设备投入均较高；另一方面，前述行业往往需要大量使用燃气高温燃烧器，为了达到所需燃烧热需要消耗大量的燃气。在化石燃料本身固有的燃烧热比值固定的情况下，将工业窑炉产生的烟气中的余热直接或间接的预热空气，由预热空气助燃燃气的生产方式既可减少余热浪费和处理成本，又能够提高高温燃烧器的燃烧热的效果，节能经济。
[0003]但是预热空气和燃气混燃燃烧中，通过工业窑炉的余热通常能够将助燃空气预热至600
‑
900℃，甚至900℃以上，已远超常规天然气等燃气的燃点(270—540℃)，从而在天然气和预热空气混合后并达到浓度条件(5
‑
15％)后即产生爆炸，导致安全事故的产生。故仅能够将助燃空气经余热加热至200℃或以下的安全温度，从而导致烟气余热不能充分利用，实际节能效果不尽理想。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种预热式燃气烧嘴和利用热空气直接混燃燃烧的高温燃烧器，与现有燃烧器相比，进一步充分利用烟气余热，同时进一步提高燃气节能效果。
[0005]为了解决以上技术问题，本专利技术采用的具体方案为：一种预热式燃气烧嘴，包括环形的烧嘴本体，烧嘴本体的中孔形成燃烧区；
[0006]在烧嘴本体内设有多个指向燃烧区的热空气喷孔，所有热空气喷孔在烧嘴本体中以多层环形分布，同层内的所有热空气喷孔通过开设在烧嘴本体中的周向热空气孔道相连，不同层的周向热空气孔道通过开设在烧嘴本体中的轴向热空气孔道相连，轴向热空气孔道通过设置在烧嘴本体上的热空气接口外接热空气源；
[0007]在烧嘴本体内位于任一热空气喷孔旁均对应设有燃气喷孔，燃气喷孔一一对应连接于热空气喷孔的侧部，且燃气喷孔与热空气喷孔侧部的连接点距离烧嘴本体的内沿4.5
‑
5.2mm；所有燃气喷孔在烧嘴本体中以多层环形分布，同层内的所有燃气喷孔通过开设在烧嘴本体中的周向燃气孔道相连，不同层的周向燃气孔道通过开设在烧嘴本体中的轴向燃气孔道相连，轴向燃气孔道通过设置在烧嘴本体上的燃气接口外接燃气源。
[0008]优选的，所有的热空气喷孔和燃气喷孔均以由外至内向上倾斜的姿态分布，热空气喷孔和燃气喷孔与水平面的夹角为13
‑
16
°
。
[0009]优选的，热空气喷孔具有与燃烧区相连的预混段和与轴向热空气孔道相连的进气段，预混段和进气段的孔径相应并通过一小孔径的连接段相连，燃气喷孔通过一锥形孔连
接于预混段靠近连接段的端部位置，锥形孔的小端与预混段相连，大端与燃气喷孔相连。
[0010]优选的，预混段和进气段的孔径为2.9
‑
3.2mm，连接段的孔径为0.3
‑
0.4mm，预混段的长度为4
‑
4.5mm；燃气喷孔的孔径为1.1
‑
1.2mm。
[0011]一种可利用热空气直接混燃燃烧的高温燃烧器，包括燃气源、热空气源以及前述预热式燃气烧嘴，预热式燃气烧嘴的燃气接口与燃气源相连，热空气接口与热空气源相连，热空气源为空气换热器，空气换热器的换热介质管路与工业窑炉的余热管路相连。
[0012]本专利技术中的预热空气和燃气分别经热空气喷孔和燃气喷孔供应，热空气喷孔直通燃烧区，燃气喷孔仅在接近燃烧区的位置连接热空气喷孔，从而使燃气在热空气喷孔内来不及与预热空气混合均匀即冲入燃烧区内，达不到天然气在空气中的浓度达到5
‑
15％的爆炸极限条件，进而在热空气喷孔中因混燃气体分布不均而不会产生爆炸，保障燃烧安全。燃气仅在冲入燃烧区后与来自各方的热空气喷孔喷出的预热空气均匀混合并充分燃烧。由此，通过本专利技术可将助燃空气由工业窑炉的余热加热到900℃以上的理想状态，从而使混燃燃气的温度高，氧化充分，使天然气燃烧而产生1780
‑
1900℃的高温，远高于助燃空气不经预热时天然气所能产生的1060
‑
1260℃的燃烧温度，且远高于现有技术中仅将助燃空气加热至200℃条件下燃烧所能产生的1300
‑
1480℃，进而与现有技术相比大幅度增加燃烧器的燃烧热，实现节能减排的效果。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的一种预热式燃气烧嘴的剖面图；
[0014]图2为图1中右侧部分的局部放大示意图；
[0015]图中标记：1、燃气接口，2、周向燃气孔道，3、烧嘴本体，4、燃烧区，5、燃气喷孔，6、热空气喷孔，601、预混段，602、连接段，603、进气段，7、周向热空气孔道，8、轴向热空气孔道，9、热空气接口，10、锥形孔。
具体实施方式
[0016]如图1及图2所示，本专利技术的一种预热式燃气烧嘴的主体结构为环形的烧嘴本体3，烧嘴本体3的内圆中孔处形成供预热空气和燃气混合并燃烧的燃烧区4，在烧嘴本体3的内部设置有供预热空气和燃气通入燃烧区4的热空气喷孔6和燃气喷孔5，具体的：
[0017]热空气喷孔6具有由上至下分布的八层，任一层均包括多个热空气喷孔6，同层中的多个热空气喷孔6沿烧嘴本体3的周向方向均匀间隔分布。任一个热空气喷孔6均包括靠近燃烧区4的较短(4.2mm)的预混段601和远离燃烧区4的较长的进气段603。预混段601和进气段603的孔径相同，均为3mm，并通过一个小孔径(0.3mm)的连接段602相连。进气段603中通入预混段601中的预热空气因小孔径的连接段602而加速，使预热空气快速通过预混段601而排入燃烧区4，避免停留时间过长而与燃气充分混合而产生爆炸。预混段601的前端均贯穿烧嘴本体3的内沿，其自身长度较短，从而使进入的热空气和燃气通过的时间较短，进而阻止热空气和燃气充分混合导致的爆炸。处于同层的进气段603的末端则通过设置于烧嘴本体3内部的周向热空气孔道7相连，而所有的八个周向热空气孔道7则通过设置在烧嘴本体3内的轴向热空气孔道8相连，轴向热空气孔道8最终通过设置在烧嘴本体3外部的热空气接口9外接热空气源。通过以上结构，经热空气接口9通入加压预热空气后，预热空气即经
轴向热空气孔道8和周向热空气孔道7而分别进入各个热空气喷孔6，最终均匀的冲入燃烧区4中。此外，任一个热空气喷孔6均以由烧嘴本体3外侧至内侧的方向逐渐向上倾斜分布，倾斜角度为14
°
左右，通过热空气喷孔6的倾斜分布对热空气和燃气形成导向作用，使进入燃烧区4的混燃气体略向上，从而控制燃烧火焰的方向。
[0018]在烧嘴本体3中位于任一热空气喷孔6的下方均对应设有燃气喷孔5。燃气喷孔5的孔径为1.2mm，其前端通过一个锥形孔10与预本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预热式燃气烧嘴，其特征在于：包括环形的烧嘴本体(3)，烧嘴本体(3)的中孔形成燃烧区(4)；在烧嘴本体(3)内设有多个指向燃烧区(4)的热空气喷孔(6)，所有热空气喷孔(6)在烧嘴本体(3)中以多层环形分布，同层内的所有热空气喷孔(6)通过开设在烧嘴本体(3)中的周向热空气孔道(7)相连，不同层的周向热空气孔道(7)通过开设在烧嘴本体(3)中的轴向热空气孔道(8)相连，轴向热空气孔道(8)通过设置在烧嘴本体(3)上的热空气接口(9)外接热空气源；在烧嘴本体(3)内位于任一热空气喷孔(6)旁均对应设有燃气喷孔(5)，燃气喷孔(5)一一对应连接于热空气喷孔(6)的侧部，且燃气喷孔(5)与热空气喷孔(6)侧部的连接点距离烧嘴本体(3)的内沿4.5
‑
5.2mm；所有燃气喷孔(5)在烧嘴本体(3)中以多层环形分布，同层内的所有燃气喷孔(5)通过开设在烧嘴本体(3)中的周向燃气孔道(2)相连，不同层的周向燃气孔道(2)通过开设在烧嘴本体(3)中的轴向燃气孔道相连，轴向燃气孔道通过设置在烧嘴本体(3)上的燃气接口(1)外接燃气源。2.根据权利要求1所述的一种预热式燃气烧嘴，其特征在于：所有的热空气喷孔(6)和燃气喷孔(5)均以由外至内向上倾斜的姿态分布，热空气喷孔(6)和燃气喷孔(5)与水平面的夹角为...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊金强，阿不都热合木，
申请(专利权)人：大连理工大学洛阳研究院，
类型：发明
国别省市：