CN102012023A - 用于工业窑炉的燃烧器 - Google Patents

Abstract

用于工业窑炉的燃烧器，包括至少一个第一燃料进口(15)，至少一个第二助燃物进口(16)和至少一个向窑炉(2)的燃烧室(3)输入的喷嘴(31)，特征在于该燃烧器包括使所述燃烧室(3)与所述第二助燃物进口(16)连通的泵送装置(34)。

Description

用于工业窑炉的燃烧器

技术领域

本发明涉及用于工业窑炉的燃烧器。

更具体地，本发明涉及用于适合烧制例如瓷砖、卫生器具等产品的窑炉的燃烧器。

背景技术

在工业窑炉的领域中，例如适合烧制如瓷砖、卫生器具等产品的窑炉，使用特殊类型的燃烧器，其在生产周期的规定阶段内由于在内部通过燃烧例如甲烷气体或其他等效类型的易燃物达到的高温烧制产品。

这些类型的燃烧器典型地安装在一些已知类型的窑炉中，如连续窑或间歇窑、隧道窑或辊道窑：例如，在后者中，安装了大量的这些燃烧器，这些燃烧器通常沿着产品的路径并排设置，带有与产品自身的前进方向基本上垂直的喷嘴。

在工业窑炉的领域中已知的是燃烧期间产生的热能的高扩散问题，即在窑炉的燃烧室中热能通常没有被充分地利用。具体地，例如在用于瓷砖的辊道窑中，典型地主要在中部区域有积热，而接近侧壁或接近上壁的区域温度基本上较低。

这种情况导致直接的和不良的后果，即导致不均匀的或不是最佳的产品烧制，因此负面地影响产品的最终质量。

已知类型工业窑炉的另一个重要的缺点在于因燃烧产生的废气的高流量，然后废气经过烟囱被排出；并且还在于废气自身有相同的成分。

需要消除高的气体流量事实上要求安装大型的过滤装置，这些过滤装置具有昂贵的运行和维护费用，直接与所涉及的体积成正比。此外，排放这样巨大的气体流量需要大型的抽气设备，这也意味着巨大的能量消耗和昂贵的维护费用。

当前在市场上普通的工业窑炉的另一个已知的缺点在于这样的情况，即，由于使用来自低温区域的空气，对典型的用于加热在燃烧器入口中的空气的热能量的再利用率是很低的；因此，需要高能量的输入以便在燃烧器中获得足够的火焰温度，这大大地加重了在设备本身的管理费用上的负担。

发明内容

本发明的技术任务是通过消除上述的缺点提高现有技术水平。

在该技术任务中，本发明的一个目的在于制造用于工业窑炉的燃烧器，如果与现有类型的燃烧器比较，其可能从燃烧区域的废气中回收更大量的热能，然后再利用这些热能以便更大程度上在入口中预热通向燃烧器的空气。

本发明的另一个目的是设计用于工业窑炉的燃烧器，使燃烧室内在运行期间能够获得更均衡的温度，更具体地，能平衡燃烧区域本身的中部区域和***区域之间的温度。

本发明的另一个目的是实现用于工业窑炉的燃烧器，通过直接的再循环***可能减少烟囱中的废气量并因此减少这些气体的过滤和抽吸要求。

本发明另外的目的是实现用于工业窑炉的燃烧器，使存在于烟尘中的污染物能够再导入燃烧室内，污染物能够被陶瓷材料重吸收，否则现有类型的窑炉中这些污染物连同烟尘全部散布到烟囱内。

通过根据一个或多个所附权利要求的用于工业窑炉的燃烧器达到了所有这些或其他目的。

通过根据本发明的燃烧器实现的第一优点在于这样的事实，即它能够从来自燃烧室的废气中重复利用大量的热能以便在入口中直接预热通往燃烧器本身的空气。

通过根据本发明的燃烧器实现的另一个优点在于这样的事实，即它能够使工业窑炉的燃烧室内的温度更均衡。

通过根据本发明的燃烧器实现的再一个优点在于这样的事实，即它能够大大地减少从燃烧室排除的废气量。

通过根据本发明的燃烧器实现的另外的优点在于这样的事实，即它能够保持部分污染物，这些污染物能够在燃烧室内直接被产品重吸收。

附图说明

对于本领域的技术人员，根据下面的描述和附图(作为实例提供而不用作限制目的)，这些和另外的优点将变得更清楚其中：

图1是典型的用于烧制产品例如瓷砖等的辊道窑的剖视图，其中安装了根据本发明的燃烧器；

图2是根据本发明的燃烧器的分解透视图；

图3是根据本发明的燃烧器的部分剖视图。

具体实施方式

参考图1至3，根据本发明用于工业窑炉的燃烧器整体用附图标号1表示。

在图1中示出具有单层辊类型的工业窑炉(整体用附图标号2表示)适于烧制产品例如瓷砖等，其中根据本发明安装燃烧器1。

但是应该注意的是，此后简要描述的窑炉2的特别结构不构成本发明的目的。因此，除了在辊道窑中，根据本发明的燃烧器能够安装在任何其他类型的工业窑炉中(例如在带有燃烧室的间歇窑中)或其他类型的窑炉中(例如隧道窑或双层辊道窑)，而没有任何限制。

通常，如图1示意性地示出的辊道窑2按已知方式包括被容纳在由隔热耐火材料(即，能够热隔绝并能承受高温且不会和与之接触的其他材料发生化学反应的材料)制成的上壁4，下壁5和两个侧壁6之间的燃烧室3。在典型地具有主要尺寸(即纵向尺寸)的燃烧室3内，沿着该主要尺寸发生烧制周期，平面7被限定，例如水平地设置，在平面7上产品8向前运动。在图1的窑炉2的实施例中，这种前进的平面7通过一系列平行的辊子9限定，辊子9使产品8沿窑炉2平移。辊子9与主要已知类型的驱动装置10相连，例如，驱动装置10包括一组或几组齿轮电动机11，齿轮电动机11具有已知但没有示出的变速装置，变速装置与辊子9本身相连。在窑炉2内产品8经历的典型的烧制周期在此将不做具体地描述，因为这是完全常规的型式，并且因为无论如何它明确地不构成本发明的目的。

在图1中能够注意到，沿着窑炉2的燃烧室3，即沿着燃烧室3本身的两侧设置了多个燃烧器1；在此示出的实施例中，燃烧器1相对于平面7既设置在上方又设置在下方，产品8在平面7上前进。

更具体地，例如，燃烧器1沿着窑炉2的侧壁6安装，安装在各通孔12处；在侧壁6的外面设置了管道网络，整体用附图标号13表示，用于给燃烧器1供给燃料和助燃物，也用于从燃烧室3排除废气。

在窑炉2中使用的燃料可能由例如甲烷气体组成，但是，助燃物能够由例如从外部获得的略微过压的空气组成。也能够采用其他类型的易燃物和/或助燃物，而不会限制本发明的目的和作用。

在本说明书的其余部分我们将明确和直接地称甲烷气体为燃料，而称空气为助燃物，这只是作为实例而不是用于限制目的。

在图2、3示出的燃烧器1具体地包括主体14，主体14限定了第一燃料进口15、第二助燃物进口16和输入到窑炉的燃烧室3的助燃物的第三排放口17。

参考图1，管道网络13更具体地包括用于向各燃烧器1的第一进口15供给气体的第一管道18，和用于向各燃烧器的第二进口16供给空气的第二管道19。

沿着第一管道18和第二管道19分别预见到第一泵送装置20和第二泵送装置21，因为它们在本领域是完全已知的类型，因此不进一步描述。

由例如具有适当的机械特性的金属材料制成的主体14具有基本圆柱形管状结构；第一气体进口15由从主体14向外延伸的管状的附件22限定，例如基本上垂直于后者并与之连通。

主体14侧向上还形成有基本上管状的口23，管状口23限定了第二空气进口16。

第三空气排放口17限定在凸缘24上，由主体14形成并与第一气体进口15相对。

在主体14内，预见到用于触发空气-甲烷混合气体燃烧的装置25。这种触发装置25是已知的常规类型，适于引起火花的产生，火花点燃混合气体。

此外，在主体14内还预见到火焰探测装置26。这种探测装置26也是已知的常规类型。

触发装置25和探测装置26以及窑炉2的其他部分都受制于用于控制和管理窑炉2自身运行的单元，所述单元在附图中没有示出，但也是已知的常规类型，其由例如可编程逻辑控制器或其他等效的装置构成。

在主体14内预见到用于在空气-甲烷气体的混合物气流中产生涡流的装置27，以便确实地促进混合过程；还预见到支管28，与第一进口15连通，甲烷气体从支管28出来通过可预见的孔F流向燃烧室3。发生装置27包括例如装备有基本螺旋状槽30的圆盘29，空气流经槽30，以便能够获取具有某个切向分量的输送速度。

燃烧器1包括与主体14相连的喷嘴31；喷嘴31与产品的燃烧室3连通，即，换句话说，直接流入燃烧室3。

在此描述的燃烧器1的实施例中，喷嘴31是轴向火焰型的，即，该喷嘴基本上由圆柱形管状套构成，由适当的抗高温材料制成，其在第一基部32和第二基部33是开放的。更具体地，在第一基部32，喷嘴31固定于主体14的凸缘24，而气体燃烧火焰在其第二基部33喷出；这种火焰在窑炉2的燃烧室3内延伸，特别是基本上处于燃烧室3自身的中部区域。

可选择地，喷嘴31可能是径向火焰型(在附图中没有示出但是是已知的类型)，即基本上由具有多个径向孔的套构成，火焰分别经过这些径向孔喷出，基本上向外延伸到窑炉2的侧壁6附近。

燃烧器包括抽吸装置，整体用附图标号34表示，抽吸装置使燃烧室3与第二助燃物(即空气)进口16连通。因此抽吸装置34能够实现在生产周期期间朝向第二进16回收容纳在燃烧室3内的气体。燃烧室3的气体的这种回收使该燃烧器能够获得许多技术优势，这将在说明书的其余部分中变得更加清楚。

抽吸装置34包括吸管35，特别是在图2、3中能够看到。吸管35由例如耐火材料制成。更具体地，吸管35还具有直接流入燃烧室3的第一末端36和与第二空气进口16连通的第二末端37。

抽吸装置34还包括具有入口39和出口41的文氏管38，入口39既与用于向燃烧器1供给空气的装置(整体用附图标号40表示)连通，又与吸管35连通，而出口41与位于燃烧器主体14中的第二空气进口16连通。具有文氏管38的作用是(正如已知的)导致来自供给装置40的空气流的压降，并且文氏管38指向第二进口16，接着所述压降通过吸管35收回来自燃烧室3的气体。

为了这个目的，抽吸装置包括“T”形接头42，接头42具有与空气供给装置40相通的第一支路43、与吸管35相通的第二支路44和与文氏管38相通的第三支路45。

更具体地，如图3所示，空气供给装置40包括与“T”形接头42的第一支路43相连的管状部分46，管状部分46在接头42自身内部延伸，基本上直到文氏管38的入口39。具体地，管状部分46被固定于外螺纹衬套47，外螺纹衬套47与渐缩接头48接合，渐缩接头48与接头42的第一支路43连接。接着，衬套47又直接地或以未示出的已知的相连装置***的方式、与供给从外部吸入的空气的第二管道19连接。

另一方面，吸管35与套管49连接，套管49具有接纳入“T ”形接头42的支路44的外部阴螺纹。

特别是，文氏管38具有装备有接合“T”形接头的第三支路45的外部阴螺纹的入口39。此外，还预见到圆柱形接头50用于将文氏管38的出口41螺纹连接于主体14的口23。

如图2、3所示在此描述的燃烧器的实施例中，吸管35与文氏管38的轴线垂直；此外，混合室14的对称轴接着与文氏管38的轴线垂直，以便给燃烧器1提供一种“U”形结构。

在根据本发明的燃烧器的实施例中，抽吸装置34设置有流量调节装置51和/或从燃烧室3中抽出的气体的压力调节装置51。这种调节装置51在图3中用虚线示意性地示出。这种调节装置可能由例如阀，闸式阀或用于截断在吸管35的第二末端37中的可预见的开口的任何其他装置组成。可选择地，这种调节装置51还可能沿着吸管35自身设置，或者甚至设置在“T”形接头42的第二支路44处。

实际上，燃烧器1以常规的方式安装在窑炉2内，即，喷嘴31的轴线基本上垂直于在燃烧室3内产品8的前进方向。因此，吸管35也垂直于产品前进方向设置其自身的轴线，并且因此与喷嘴31并排。

通过第二泵送装置21从外部泵入的略微过压的空气流经第二管道19和供给装置40，并且因此沿着管道部分46流动，以至于进入文氏管38，然后到达燃烧器的主体14的第二进口16。

通过第一泵送装置20泵入的甲烷气体或其他燃料流经第一管道18并到达主体14的第一进口15。

在喷嘴31内，被触发装置25激活，甲烷气体发生燃烧，所述气体产生火焰，其燃烧产物高速地送入窑炉2的燃烧室3内。

如已知的，由供给装置40提供的空气经过文氏管38产生一定的压降，回收了存在于燃烧室3内的气体；这些气体流经吸管35并与空气混合。

来自燃烧室3的气体典型的至少由甲烷气体的燃烧产物和残余空气组成，并具有一定的温度，其能够根据区域在700℃和1200℃之间变动。

在这些产品典型的烧制周期中，经过供给装置40流入燃烧器的“新鲜的”空气温度在40-50℃之间。

因此，“新鲜的”空气和来自燃烧室3的气体的混合基本上产生空气和燃烧产物的混合物，其以平均约500℃至约600℃之间的温度进入燃烧器，即远高于通常引入常规类型燃烧器的预热空气的温度，其中采用目前常用的能量再循环***。

这样能够获得一些重要的优点。首先，进入燃烧器的空气相对于常规的燃烧器具有基本更高的温度，这样能够减少为了获得足够的火焰温度而需要的能量的消耗。

用根据本发明的燃烧器能获得的另一个重要的优点在于这样的事实，即，抽吸装置34的作用有助于向窑炉2的侧壁6收回聚集在燃烧室3的中部区域的高温气体，以便使燃烧室3自身内部的温度更均衡。这个实际情况能够使产品8确定地具有比在配备了常规类型燃烧器的窑炉中获得的产品更好的质量。

用根据本发明的燃烧器能获得的另一个重要的优点在于这样的事实，即，抽吸装置34(在连续的周期内收回容纳在燃烧室3中的气体)的作用能够充分地减少气流，即向窑炉2的烟囱输送的、在烧制期间形成的燃烧产物和其他可能的气体。换句话说，在燃烧器1内从燃烧室3连续收回部分气体，基本减少了需要从窑炉2的燃烧室3自身内部排除的气体的流动。因此这个实际情况转化为过滤从燃烧室3排除的气体的更小的要求，因此使我们能够节省专门用于过滤废气阶段、以及可能在出口冷却废气(如果存在或如果需要)的资源和能源。

用根据本发明的燃烧器能实现的另一个优点在于这样的事实，即，从燃烧室3向燃烧器的主体14连续收回气体；如所提到的，这导致在发生燃烧的情况下温度上升，以及在燃烧室3自身内部更均衡的温度；能在产品8内(特别是在瓷砖内)获得磷化合物的重吸收，实际上是由于高温能被保留在燃烧室3内。实际上，通常，当在配备常规类型的燃烧器窑炉中烧制时，这些物质直接被烟囱排出。

用根据本发明的燃烧器能获得的另外的优点在于这样的事实，从燃烧室3向燃烧器的主体14收回气体，这能够减少作为燃烧产物被排出的二氧化碳的量。

因此已经清楚本发明如何实现上述目的。

根据优选实施例已经描述了本发明，但是在不违背由下面的权利要求提出的保护范围的情况下能够想象等效的变型。

Claims (18)

1.用于工业窑炉的燃烧器，所述燃烧器包括至少一个第一燃料进口(15)，至少一个第二助燃物进口(16)和向窑炉(2)的燃烧室(3)输入的至少一个喷嘴(31)，其特征在于，所述燃烧器包括使所述燃烧室(3)与所述第二助燃物进口(16)连通的抽吸装置(34)。

2.根据权利要求1的燃烧器，其中所述抽吸装置具有调节装置(51)，所述调节装置(51)用于调节从所述燃烧室(3)抽出的气体的流量和/或压力。

3.根据权利要求1或2的燃烧器，其中所述抽吸装置(34)包括至少一个吸管(35)，所述至少一个吸管(35)具有与所述燃烧室(3)相通的第一末端(36)，和与所述第二助燃物进口(16)相通的第二末端(37)。

4.根据前述权利要求中的任一项的燃烧器，其中所述泵送装置(34)包括至少一个文氏管(38)，所述至少一个文氏管(38)具有与助燃物供给装置(40)和所述吸管(35)相通的入口(39)，和与所述第二助燃物进口(16)相通的出口(41)。

5.根据权利要求4的燃烧器，其中所述泵送装置(34)包括至少一个“T”形接头(42)，“T”形接头(42)具有与所述助燃物供给装置(40)相通的第一支路(43)，与所述吸管(35)相通的第二支路(44)，和与所述文氏管(38)相通的第三支路(45)。

6.根据权利要求4或5的燃烧器，其中所述助燃物供给装置(40)包括与所述T形接头(42)的所述第一支路(43)连接的至少一个管状部分(46)，所述至少一个管状部分(46)在所述接头(42)的内部延伸，基本上直到所述文氏管(38)的所述入口(39)。

7.根据权利要求4至6中任一项的燃烧器，其中所述吸管(35)的轴线垂直于所述文氏管(38)的轴线。

8.根据权利要求4至7中任一项的燃烧器，所述燃烧器包括至少一个主体(14)，所述至少一个主体(14)具有与所述文氏管(38)的所述出口(41)相通的口(23)并限定所述第二助燃物进口(16)。

9.根据权利要求8的燃烧器，其中所述主体(14)的轴线垂直于所述文氏管(38)的轴线。

10.根据权利要求8或9的燃烧器，所述燃烧器包括将所述文氏管(38)与所述主体(14)连接的至少一个圆柱形接头(50)。

11.根据权利要求8至10中任一项的燃烧器，所述燃烧器包括与所述主体(14)连接并与所述燃烧室(3)相通的至少一个喷嘴(31)。

12.根据前述权利要求中任一项的燃烧器，所述燃烧器包括火焰探测装置(26)。

13.根据前述权利要求中任一项的燃烧器，所述燃烧器包括用于在所述喷嘴(31)内部的燃料-助燃物的混合物的流体中产生涡流的装置(27)。

14.根据权利要求3至13中任一项的燃烧器，其中所述吸管(35)由耐火材料制成。

15.根据前述权利要求中任一项的燃烧器，其中所述喷嘴(31)是轴向火焰型的。

16.根据前述权利要求中任一项的燃烧器，其中所述喷嘴(31)是径向火焰型的。

17.工业窑炉，其特征在于，所述工业窑炉包括根据权利要求1至18中任一项的燃烧器(1)。

18.用于在工业窑炉(2)中重复利用热能的方法，所述工业窑炉(2)包括至少一个燃烧室(3)和至少一个燃烧器(1)，所述方法包括下列步骤：

-从窑炉的燃烧室(3)抽气；

-在窑炉(2)的燃烧器(1)内将所述气体与助燃物和燃料混合。

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