CN103123115B - 自点火稳焰型全氧燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自点火稳焰型全氧燃烧器，属于工业加热领域的燃气燃烧装置。本发明由氧气***、燃气***和稳焰燃烧混合***，氧气***与燃气***独立设置，在氧气***与燃气***之间设有稳焰燃烧***。本发明利用燃气扩散斜面和氧气扩散斜面使燃料与氧化剂在炉内形成强烈交叉射流，通过射流回流原理将燃料与氧化剂在大烟气浓度条件下弥散混合，从而避免全氧燃烧过程局部高温现象出现；在燃气扩散斜面设立稳燃燃气入口及在氧气扩散斜面设立稳燃氧气入口，利用射流扩散作用引射一部分气体进入稳燃气体混合室，预混好的气体通过喉口加速高速通过稳燃混合气体出口喷入炉膛进行稳定燃烧，形成一个稳定的点火源，保证炉膛内部弥散气体稳定燃烧。

Description

自点火稳焰型全氧燃烧器
技术领域
本发明涉及一种自点火稳焰型全氧燃烧器，特别是全氧燃烧条件下的自点火稳焰型全氧燃烧器，主要适用于轧钢加热炉、锻造炉、热处理炉以及其他工业加热炉上，属于工业加热领域的燃气燃烧装置。
背景技术
目前世界能源价格节节攀升,用能大户不断减利,燃料的紧缺已严重影响钢铁业利润的增长和持续发展。工业炉是工业加热的关键设备,广泛应用于国民经济的各行各业,量大面广,品种多,同时工业炉又是高能耗装备。目前,我国共有各类工业炉约12万台,年总耗能达2.5亿tce,约占全国总能耗的1/4,占工业总能耗的60%。但是工业炉的能源利用总体水平不高,仅相当于发达国家50～60年代的水平,工业炉的热效率平均不到30%,而国际上工业炉的热效率平均为50%以上。在工业炉节能方面,具有相当大的潜力,如何节约能源开发先进的燃烧技术提高能源利用水平,仍是当务之急。全氧燃烧技术由于其燃烧过程没有空气中氮气的参与，可以大大提高燃烧效率及减少燃烧过程NOx的排放，同时燃烧后烟气中CO2的浓度高易于回收处理，是二十一世纪实现燃烧过程“碳零排放”及控制氮氧化物NOx的排放关键技术之一，也是一个节能的、并富有巨大潜能的开发领域,是世界发达国家燃烧技术节能的热点之一。
随着干熄焦技术的全面推广及气动控制技术大量应用造成工业分离氧气剩余，以及空气分离技术进步和制氧成本的逐渐降低，全氧燃烧已被广泛应用到工业炉窑上来提高生产率和燃料效率以及减小污染物的排放。但由于全氧燃烧火焰空间相对传统空气燃烧技术火焰面窄、火焰温度集中、燃烧不稳定等特点，直接影响全氧燃烧技术在工业加热炉上的应用，而有关全氧燃烧的燃烧器研究很少见报道，专利CN201210121576.4，CN200920172348.3通过复杂的管道结构虽然解决了混合均匀燃烧稳定的问题，但无法满足加热工件要求温度均匀的要求，因此本发明采用扩散交叉射流的原理实现氧气与燃料混合均匀的问题，同时利用射流负压区的原理建立自点火稳燃措施，从而满足了全氧燃烧过程火焰面宽、火焰温度均匀、燃烧稳定的工件加热要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃烧火焰温度均匀、燃烧火焰结构稳定的自点火稳焰型全氧燃烧器。
技术解决方案
本发明包括：氧气***、燃气***和稳焰燃烧混合***，氧气***与燃气***独立设置，在氧气***与燃气***之间设有稳焰燃烧***。
所述氧气***包括：氧气进口及氧气出口，氧气出口由水平氧气射流直面与氧气扩散斜面形成，使得燃烧室氧气既能穿透炉膛深度又能满足扩散射流要求。
所述燃气***包括：燃气进口及燃气出口，燃气出口由水平燃气射流直面与燃气扩散斜面形成，使得燃烧室氧气既能穿透炉膛深度又能满足扩散射流要求。
所述稳焰燃烧混合***包括：自身引射通道稳燃氧气入口、 稳燃燃气入口、稳燃气体混合室、喉口及稳燃混合气体出口。
所述稳燃气体混合室由圆凸或圆凹型腔形成，将稳燃氧气入口及稳燃燃气入口引入的气体在稳燃气体混合室里混合均匀。
所述喉口为圆凸弧形缩口，设在稳燃气体混合室和稳燃混合气体出口之间，将稳燃气体混合室里混合好的气体在射流负压作用引射下加速通过喉口进入稳燃混合气体出口，形成自点火稳定型火焰。
所述稳燃燃气入口一端与燃气扩散斜面光滑相连，稳燃氧气入口一端与氧气扩散斜面光滑连接。
所述氧气***的水平氧气射流直面与氧气扩散斜面夹角为8-21°。
所述燃气***的水平燃气射流直面与燃气扩散斜面夹角为8-25°。
本发明优点：
 本发明自点火稳焰型全氧燃烧器结构简单，阻力损失小，燃烧效率高，维护容易并适用于我国国内目前投入生产使用的加热炉燃烧器改造，通过强射流的回流作用在炉膛内形成弥散燃烧的火焰，能有效的减少燃烧火焰集中、温度不均匀的问题，同时设立预混燃烧点火区，保证射流混合燃烧稳定的要求，解决全氧燃烧不稳定的问题。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1的侧视图。
具体的实施方式：
实施例1：
本发明先用钢板或模板做成浇筑用外形方框，然后用模型材料分别按图1和图2将氧气进口1***做成圆柱，然后把氧气出口3、水平氧气射流直面11与氧气扩散斜面9形成氧气出口***，氧气出口***做成梯形体，保证水平氧气射流直面11与氧气扩散斜面9夹角为8-21°，圆柱与梯形体之间光滑过渡连接组成氧气***；将燃气进口2做成圆柱，再把燃气出口4、水平燃气射流直面10与燃气扩散斜面8形成燃气出口***做成梯形体，保证水平燃气射流直面与燃气扩散斜面夹角为8-25°，圆柱与梯形体之间光滑过渡连接组成燃气***；用圆棒做成稳燃燃气入口7及稳燃氧气入口6，将稳燃气体混合室12做成半圆球型、将稳燃混合气体出口5做成圆柱形，再在靠近稳燃气体混合室12的稳燃混合气体出口5圆柱上车成凹形圆环形成喉口13并与半球稳燃气体混合室12球顶光滑相连做成稳燃***；将稳燃燃气入口7一端与燃气扩散斜面8光滑相连，另一端与半圆稳燃气体混合室12弧面光滑相连，再将稳燃氧气入口6一端与氧气扩散斜面9光滑连接，另一端与半球稳燃气体混合室12弧面光滑相连，将连接好的模型放入外形方框中部，用高铝质耐火浇注料浇筑成型，烧结脱模即成。
本发明自点火稳焰型全氧燃烧器由氧气进口1***、燃气进口2***、氧气出口3***、燃气出口4***和稳焰燃烧混合***组成，通过将氧气进口1***与燃气进口2分开使燃料与氧化剂在燃烧之前是完全分开的，利用燃气扩散斜面8和氧气扩散斜面9使燃料与氧化剂在炉内形成强烈的交叉射流，通过射流回流原理将燃料与氧化剂在大烟气浓度条件下弥散混合，从而避免全氧燃烧过程局部高温现象的出现；在燃气扩散斜面8设立稳燃燃气入口7及在氧气扩散斜面9设立稳燃氧气入口6，这样利用射流扩散作用引射一小部分气体进入稳燃气体混合室12混合，预混好的气体通过喉口13的加速高速通过稳燃混合气体出口5喷入炉膛进行稳定的燃烧，在该处形成一个稳定的点火源，从而保证炉膛内部弥散气体的稳定燃烧。
实施例2：
本发明先用耐热钢分别按图1和图2，将氧气进口1***做成圆管，然后把氧气出口3、水平氧气射流直面11与氧气扩散斜面9形成组成氧气出口***做成方管，保证水平氧气射流直面11与氧气扩散斜面9夹角为8-21°，圆管与方管之间光滑过渡连接组成氧气***；将燃气进口2做成圆管，再把燃气出口（4）、水平燃气射流直面10与燃气扩散斜面8形成燃气出口***做成梯形管，保证水平燃气射流直面与燃气扩散斜面夹角为8-25°，圆管与梯形管之间光滑过渡连接组成燃气***；用圆管做成稳燃燃气入口7及稳燃氧气入口6，将稳燃气体混合室12做成半圆球凹形腔、将稳燃混合气体出口5做成圆管，再在靠近稳燃气体混合室12的稳燃混合气体出口5圆管内壁焊接凸型圆环形成喉口13并与半圆球凹形腔稳燃气体混合室12球顶光滑相连做成稳燃***；将稳燃燃气入口7一端与燃气扩散斜面8光滑相连，另一端与半圆稳燃气体混合室12弧面光滑相连，再将稳燃氧气入口6一端与氧气扩散斜面9光滑连接，另一端与半球稳燃气体混合室12弧面光滑相连，这样组装形成自点火稳焰型全氧燃烧器由氧气进口1***、燃气进口2***、氧气出口3***、燃气出口4***和稳焰燃烧混合***组成，通过将氧气进口1***与燃气进口2分开使燃料与氧化剂在燃烧之前是完全分开的，利用燃气扩散斜面8和氧气扩散斜面9使燃料与氧化剂在炉内形成强烈的交叉射流，通过射流回流原理将燃料与氧化剂在大烟气浓度条件下弥散混合，从而避免全氧燃烧过程局部高温现象的出现；在燃气扩散斜面8设立稳燃燃气入口7及在氧气扩散斜面9设立稳燃氧气入口6，这样利用射流扩散作用引射一小部分气体进入稳燃气体混合室12混合，预混好的气体通过喉口13的加速高速通过稳燃混合气体出口5喷入炉膛进行稳定的燃烧，在该处形成一个稳定的点火源，从而保证炉膛内部弥散气体的稳定燃烧。

Claims (6)

1.自点火稳焰型全氧燃烧器，其特征在于，包括：由氧气***、燃气***和稳焰燃烧混合***，氧气***与燃气***独立设置，在氧气***与燃气***之间设有稳焰燃烧***；
所述氧气***包括：氧气进口（1）及氧气出口（3），氧气出口（3）由水平氧气射流直面（11）与氧气扩散斜面（9）形成，使得燃烧室氧气既能穿透炉膛深度又能满足扩散射流要求；
所述燃气***包括：燃气进口（2）及燃气出口（4），燃气出口（4）由水平燃气射流直面（10）与燃气扩散斜面（8）形成，使得燃烧室氧气既能穿透炉膛深度又能满足扩散射流要求；
所述稳焰燃烧混合***包括：自身引射通道稳燃氧气入口（6）、 稳燃燃气入口（7）、稳燃气体混合室（12）、喉口（13）及稳燃混合气体出口(5)。
2.根据权利要求1所述的自点火稳焰型全氧燃烧器，其特征在于，稳燃气体混合室（12）由圆凸或圆凹型腔形成，将稳燃氧气入口（6）及稳燃燃气入口（7）引入的气体在稳燃气体混合室（12）里混合均匀。
3.根据权利要求1所述的自点火稳焰型全氧燃烧器，其特征在于，喉口（13）为圆凸弧形缩口，设在稳燃气体混合室（12）和稳燃混合气体出口(5)之间，将稳燃气体混合室（12）里混合好的气体在射流负压作用引射下加速通过喉口（13）进入稳燃混合气体出口(5)，形成自点火稳定型火焰。
4.根据权利要求1所述的自点火稳焰型全氧燃烧器，其特征在于，稳燃燃气入口（7）一端与燃气扩散斜面（8）光滑相连，稳燃氧气入口（6）一端与氧气扩散斜面（9）光滑连接。
5.根据权利要求1要求所述的自点火稳焰型全氧燃烧器，其特征在于，氧气***的水平氧气射流直面（11）与氧气扩散斜面（9）夹角为8-21°。
6.根据权利要求1所述的自点火稳焰型全氧燃烧器，其特征在于，燃气***的水平燃气射流直面（10）与燃气扩散斜面（8）夹角为8-25°。
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