CN108759460A - 一种可调焰燃烧器及其安装结构、使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可调焰燃烧器及其安装结构、使用方法，可调焰燃烧器包括燃烧器本体、与燃烧器本体相连的风管及煤气管以及设于各风管及煤气管上的流量测量与调节装置；所述燃烧器本体自内向外依次设有中心风道、内环煤气道、内环风道、外环煤气道及外环风道；本发明所述可调焰燃烧器的火焰长短、轮廓可调，空燃比可调，且煤气与配风能够均匀完全混合，在满足煅烧温度的同时，还有利于实现低NOx排放，且燃烧过程实现自动调节、安全可控；可调焰燃烧器具有2个工作位，兼顾正常工作与点火的需要，通过软密封实现角度微调，保证火焰不冲刷窑衬。

Description

一种可调焰燃烧器及其安装结构、使用方法

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，尤其涉及一种用于回转窑的可调焰燃烧器及其安装结构、使用方法。

背景技术

回转窑广泛应用于冶金、化工、建材等领域，燃烧器是回转窑的核心部件。当前，国内大部分气烧回转窑的燃烧器在性能指标与控制水平上均处于落后状态，主要表现为采用人工点火方式，无空燃比自动控制，致使窑内温差大，煅烧产品质量差；而且传统的气烧燃烧器调节比小，火焰不可调，存在气体混合不均、燃烧不完全、不安全等缺陷。另外，燃烧器固定于窑头罩上，其倾斜角固定，没有任何调整余地，燃烧器的使用性能与使用效果在设计安装完成后就已定型，而无法通过安装后的调节进行优化；如果使用中发现火焰直接冲刷窑衬，只能解体后重新安装。

众所周知，燃烧器的结构设计主要基于采用的燃料种类、公辅参数、热工设备的燃烧性能要求等因素，而且充分燃烧的必要条件之一便是燃料与空气需要有效、完全、均匀的混合；对于气体燃料而言，热值越高，配风量则越大，风量越大其均匀混合则越难。而同时对于回转窑而言，还要满足一个条件就是足够长的火焰长度，它是影响煅烧带煅烧效果、物料煅烧质量和窑衬寿命的重要因素。因此,要获得同时满足回转窑的窑头区、加热带和煅烧带的各区、段较优异的工艺温度制度，就需要燃烧器的火焰具有较好的可调节性能，同时为了避免火焰冲刷窑衬，外焰轮廓也要有一定的调节余地。

综上所述，开发一种火焰长短、轮廓可调，燃烧充分、节能环保的燃烧器，实现空燃比自动调节，并且配套自动点火、熄火报警等安全保护功能，对于提高回转窑的生产效率、提高煅烧产品质量等具有重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种可调焰燃烧器及其安装结构、使用方法，可调焰燃烧器的火焰长短、轮廓可调，空燃比可调，且煤气与配风能够均匀完全混合，在满足煅烧温度的同时，还有利于实现低NOx排放，且燃烧过程实现自动调节、安全可控；可调焰燃烧器具有2个工作位，兼顾正常工作与点火的需要，通过软密封实现角度微调，保证火焰不冲刷窑衬。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种可调焰燃烧器，包括燃烧器本体、与燃烧器本体相连的风管及煤气管以及设于各风管及煤气管上的流量测量与调节装置；所述燃烧器本体自内向外依次设有中心风道、内环煤气道、内环风道、外环煤气道及外环风道；燃烧器本体的前端为燃烧器喷口；所述内环煤气道与中心风道在燃烧器喷口处缩进一段距离，内环煤气道与中心风道的端面与燃烧器喷口端面之间的空间形成混合爆燃室；所述外环风道靠近燃烧器喷口端面处设缩径段及多流股喷口结构，缩径段的前部区域形成稳焰区；靠近燃烧器喷口的内环煤气道与中心风道之间设环孔多流股喷口结构，靠近燃烧器喷口的外环煤气道与内环风道之间设多个旋流片；中心风道的后端盖处设火焰窥镜和火焰探测器；中心风道、内环风道及外环风道的后端一侧分别设风管接口与对应风管相连，内环煤气道、外环煤气道的后端一侧分别设煤气管接口与对应煤气管相连；燃烧器本体的高温段外壁采用镍铬合金无缝钢管制作，其外部还设有耐高温浇注料层，燃烧器本体与耐高温浇注料层之间通过锚固钩锚固连接。

一种可调焰燃烧器的安装结构，所述可调焰燃烧器安装在回转窑的窑头罩中心，该安装部位设有滑动套筒，燃烧器本体的前部伸入回转窑内，后部通过燃烧器吊架悬吊支撑，燃烧器吊架的顶部设走行小车，通过走行小车燃烧器吊架带动燃烧器本体沿滑动套筒移动，并使燃烧器本体具有前伸及后缩2种状态，分别对应正常工作位及点火工作位；燃烧器本体上方的窑头罩上设电子点火器伸入孔；燃烧器本体与滑动套筒之间设软密封，使燃烧器本体与滑动套筒之间始终保持密封连接，并且燃烧器本体能够实现角度微调；与可调焰燃烧器直接连接的风管及煤气管均采用金属软管，金属软管的另一端分别连接对应的介质输送管道。

所述软密封是由耐火纤维棉制成的迷宫型密封结构，滑动套筒的外侧设密封盖，密封盖与滑动套筒通过紧固螺栓固定连接。

一种可调焰燃烧器的使用方法，包括：

1)以焦炉煤气作为煤气源，经稳压过滤气罐后通过煤气介质输送管道一送往可调焰燃烧器的内环煤气道，通过煤气介质输送管道二送往可调焰燃烧器的外环煤气道，煤气介质输送管道一、煤气介质输送管道二上分别设流量孔板及自动调节阀；

2)以空气为助燃风源，由变频风机通过助燃风介质输送管道一送往中心风道和内环风道，通过助燃风介质输送管道二送往外环风道；助燃风介质输送管道一、二上分别设流量孔板及自动调节阀；

3)电子点火器由气缸驱动，点火时电子点火器伸入窑头罩内打火，电子点火器点火时，燃烧器本体后退至点火工作位，从而缩短电子点火器移动行程，并能够保护电子点火器免受高温烧损；点火后，电子点火器自动退出点火区，燃烧器本体返回至正常工作位；燃烧器本体在2个工作位之间的移动通过行程开关限位；

4)可调焰燃烧器点火燃烧后，中心风道的中心风、内环风道的内环风与内环煤气道的内环煤气通过两层风夹带一层煤气的形式，向前扩散沿程燃烧，中心风与内环风作为调焰风，通过风量调节形成能够调节长度的内焰；内环煤气以环孔多流股形式喷出，与直流的中心风和内环风在混合爆燃室实现均匀、完全混合；中心风、内环风及内环煤气由对应介质输送管道上的流量孔板及自动调节阀控制空燃比，采用流量前馈的温度闭环控制方式；需要拉伸火焰时，助燃风、煤气加大供给量，其目的是为提高煅烧带的温度；需要缩短火焰时，助燃风、煤气减小供给量，有利于提高窑头温度；燃烧过程中向内卷吸贫氧的烟气，降低了火焰局部高温，有利于实现低氮燃烧；

5)可调焰燃烧器点火燃烧后，外环风道的外环风与外环煤气道的外环煤气形成的外焰稳定燃烧；外环煤气以环旋流多流股形式喷出，与直流的外环风混合，通过对应介质输送管道上的流量孔板及自动调节阀控制空燃比；通过缩径段的稳焰区形成稳定的外焰轮廓，并且充分利用爆燃气体的膨胀能量提高喷射动能，提高窑头区域温度；外焰同时做为点火源，通过微调燃烧器本体的角度，能够避免火焰冲刷窑衬，提高窑衬使用寿命；

6)连接可调焰燃烧器的各介质输送管道上的流量孔板、自动调节阀，可调焰燃烧器上的火焰窥镜、火焰探测器，以及窑头罩上设置的窑头区热电偶、回转窑窑体上设置的煅烧区热电偶、窑头罩外置的电子点火器、燃烧器吊架顶部的走行小车分别连接控制***，实现可调焰燃烧器火焰自动调节的同时，通过火焰探测器和火焰窥镜实时监测燃烧情况，当燃气熄火时自动报警并通过电子点火器重新点火，确保整个燃烧过程安全可控。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)可调焰燃烧器燃烧时能够自动控制空燃比，有效避免因过量空气引发的烧损和因空气不足而导致的不完全燃烧；

2)中心风与内环风为调焰风，通过风量调节可以增加火焰长度；内环煤气以环孔多流股形式喷出，与直流的中心风和内环风混合均匀、完全，调节比大；

3)外环风为稳焰风，同时作为点火用风，通过外环风量与外环煤气量的调节可以调节外焰轮廓；外环煤气以环旋流多流股形式喷出，与直流的外环风气体混合均匀、完全；

4)中心风、内环风与内环煤气采用内混外扩散方式燃烧，中心回流烟气避开了高温区并贫氧燃烧，达到低NOx排放目的，节能、环保；

5)可调焰燃烧器的外部前端设缩径段及多流股喷口结构，既能够达到稳焰效果，又可充分利用爆燃气体膨胀能量，增大喷射动能；

6)可调焰燃烧器内置火焰探测器，具有熄火时报警功能，并可通过控制***向电子点火器发送自动点火指令，安全性高，可控性强；

7)窑头罩外置电子点火器，通过控制***控制，由气缸推进窑内自动点火，点燃后自动退出点火区；点火时燃烧器本体后移，能够缩短电子点火器的移动行程，并且保护点子电火器免受高温烧损，延长其使用寿命；

8)燃烧器本体可以在窑头罩安装处前、后定量移动，前移后能够进一步增加窑内火焰长度；后移时方便电子点火器点火；软密封使燃烧器本体的角度能够实现微调，保证火焰不冲刷窑衬；燃烧器本体移动时，由燃烧器吊架顶部的走行小车驱动，通过金属软管实现与各介质输送管道的有效连接；

9)可调焰燃烧器结构简单，制作方便，并可根据热负荷大小制作成系列产品。

附图说明

图1是本发明所述可调焰燃烧器的结构示意图。

图2是本发明所述可调焰燃烧器的安装示意图一(前伸时)

图3是本发明所述可调焰燃烧器的安装示意图二(后缩时)

图4是本发明所述可调焰燃烧器的使用状态示意图一。

图5是本发明所述可调焰燃烧器的使用状态示意图二。

图中：1.中心风道 2.内环风道 3.火焰窥镜 4.火焰探测器 5.内环煤气道 6. 外环煤气道 7.燃烧器吊架 8.外环风道 9.锚固钩 10.耐高温浇注料层 11.旋流片 12.稳焰区 13.爆燃混合室 14.高温段外壁 15.金属软管 16.后端盖 17.丝堵 18. 电子点火器19.窑头罩 20.燃烧器本体 21.密封盖 22.紧固螺栓 23.软密封 24. 流量孔板 25.自动调节阀 26.煅烧区热电偶 27.窑头区热电偶 28.走行小车 29.稳压过滤气罐 30.变频风机 31.回转窑窑体

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本发明所述一种可调焰燃烧器，包括燃烧器本体20、与燃烧器本体20相连的风管及煤气管以及设于各风管及煤气管上的流量测量与调节装置；所述燃烧器本体20自内向外依次设有中心风道1、内环煤气道5、内环风道2、外环煤气道6及外环风道 8；燃烧器本体20的前端为燃烧器喷口；所述内环煤气道5与中心风道1在燃烧器喷口处缩进一段距离，内环煤气道5与中心风道1的端面与燃烧器喷口端面之间的空间形成混合爆燃室13；所述外环风道8靠近燃烧器喷口端面处设缩径段及多流股喷口结构，缩径段的前部区域形成稳焰区12；靠近燃烧器喷口的内环煤气道5与中心风道1之间设环孔多流股喷口结构，靠近燃烧器喷口的外环煤气道6与内环风道2之间设多个旋流片11；中心风道1的后端盖16处设火焰窥镜3和火焰探测器4；中心风道1、内环风道2及外环风道8的后端一侧分别设风管接口与对应风管相连，内环煤气道5、外环煤气道6的后端一侧分别设煤气管接口与对应煤气管相连；燃烧器本体20的高温段外壁14采用镍铬合金无缝钢管制作，其外部还设有耐高温浇注料层10，燃烧器本体20与耐高温浇注料层10之间通过锚固钩9锚固连接。

如图3、图4所示，本发明所述一种可调焰燃烧器的安装结构，所述可调焰燃烧器安装在回转窑的窑头罩19中心，该安装部位设有滑动套筒，燃烧器本体20的前部伸入回转窑内，后部通过燃烧器吊架7悬吊支撑，燃烧器吊架7的顶部设走行小车28，通过走行小车28燃烧器吊架7带动燃烧器本体20沿滑动套筒移动，并使燃烧器本体20具有前伸及后缩2种状态，分别对应正常工作位(如图3所示)及点火工作位(如图4所示)；燃烧器本体20上方的窑头罩19上设电子点火器伸入孔；燃烧器本体20与滑动套筒之间设软密封23，使燃烧器本体20与滑动套筒之间始终保持密封连接，并且燃烧器本体20能够实现角度微调；与可调焰燃烧器直接连接的风管及煤气管均采用金属软管15，金属软管15的另一端分别连接对应的介质输送管道。

所述软密封23是由耐火纤维棉制成的迷宫型密封结构，滑动套筒的外侧设密封盖21，密封盖21与滑动套筒通过紧固螺栓22固定连接。

如图5所示，一种可调焰燃烧器的使用方法，包括：

1)以焦炉煤气作为煤气源，经稳压过滤气罐29后通过煤气介质输送管道一送往可调焰燃烧器的内环煤气道5，通过煤气介质输送管道二送往可调焰燃烧器的外环煤气道6，煤气介质输送管道一、煤气介质输送管道二上分别设流量孔板24及自动调节阀25；

2)以空气为助燃风源，由变频风机30通过助燃风介质输送管道一送往中心风道1和内环风道2，通过助燃风介质输送管道二送往外环风道8；助燃风介质输送管道一、二上分别设流量孔板24及自动调节阀25；

3)电子点火器18由气缸驱动，点火时电子点火器18伸入窑头罩19内打火，电子点火器18点火时，燃烧器本体20后退至点火工作位，从而缩短电子点火器18移动行程，并能够保护电子点火器18免受高温烧损；点火后，电子点火器18自动退出点火区，燃烧器本体20返回至正常工作位；燃烧器本体20在2个工作位之间的移动通过行程开关限位；

4)可调焰燃烧器点火燃烧后，中心风道1的中心风、内环风道2的内环风与内环煤气道5的内环煤气通过两层风夹带一层煤气的形式，向前扩散沿程燃烧，中心风与内环风作为调焰风，通过风量调节形成能够调节长度的内焰；内环煤气以环孔多流股形式喷出，与直流的中心风和内环风在混合爆燃室13实现均匀、完全混合；中心风、内环风及内环煤气由对应介质输送管道上的流量孔板24及自动调节阀15控制空燃比，采用流量前馈的温度闭环控制方式；需要拉伸火焰时，助燃风、煤气加大供给量，其目的是为提高煅烧带的温度；需要缩短火焰时，助燃风、煤气减小供给量，有利于提高窑头温度；燃烧过程中向内卷吸贫氧的烟气，降低了火焰局部高温，有利于实现低氮燃烧；

5)可调焰燃烧器点火燃烧后，外环风道8的外环风与外环煤气道6的外环煤气形成的外焰稳定燃烧；外环煤气以环旋流多流股形式喷出，与直流的外环风混合，通过对应介质输送管道上的流量孔板24及自动调节阀25控制空燃比；通过缩径段的稳焰区12形成稳定的外焰轮廓，并且充分利用爆燃气体的膨胀能量提高喷射动能，提高窑头区域温度；外焰同时做为点火源，通过微调燃烧器本体20的角度，能够避免火焰冲刷窑衬，提高窑衬使用寿命；

6)连接可调焰燃烧器的各介质输送管道上的流量孔板24、自动调节阀25，可调焰燃烧器上的火焰窥镜3、火焰探测器4，以及窑头罩19上设置的窑头区热电偶27、回转窑窑体31上设置的煅烧区热电偶26、窑头罩29外置的电子点火器18、燃烧器吊架7顶部的走行小车28分别连接控制***，实现可调焰燃烧器火焰自动调节的同时，通过火焰探测器4和火焰窥镜3实时监测燃烧情况，当燃气熄火时自动报警并通过电子点火器18重新点火，确保整个燃烧过程安全可控。

本发明中，走行小车28采用电动走行小车配合可调焰燃烧器的移动，火焰探测器4及丝堵17安装在后端盖16上，控制***采用PLC自动控制***。图5中的TI表示温度显示仪表，TT表示温度变送器，TE表示测试测量元件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可调焰燃烧器，其特征在于，包括燃烧器本体、与燃烧器本体相连的风管及煤气管以及设于各风管及煤气管上的流量测量与调节装置；所述燃烧器本体自内向外依次设有中心风道、内环煤气道、内环风道、外环煤气道及外环风道；燃烧器本体的前端为燃烧器喷口；所述内环煤气道与中心风道在燃烧器喷口处缩进一段距离，内环煤气道与中心风道的端面与燃烧器喷口端面之间的空间形成混合爆燃室；所述外环风道靠近燃烧器喷口端面处设缩径段及多流股喷口结构，缩径段的前部区域形成稳焰区；靠近燃烧器喷口的内环煤气道与中心风道之间设环孔多流股喷口结构，靠近燃烧器喷口的外环煤气道与内环风道之间设多个旋流片；中心风道的后端盖处设火焰窥镜和火焰探测器；中心风道、内环风道及外环风道的后端一侧分别设风管接口与对应风管相连，内环煤气道、外环煤气道的后端一侧分别设煤气管接口与对应煤气管相连；燃烧器本体的高温段外壁采用镍铬合金无缝钢管制作，其外部还设有耐高温浇注料层，燃烧器本体与耐高温浇注料层之间通过锚固钩锚固连接。

2.一种可调焰燃烧器的安装结构，其特征在于，所述可调焰燃烧器安装在回转窑的窑头罩中心，该安装部位设有滑动套筒，燃烧器本体的前部伸入回转窑内，后部通过燃烧器吊架悬吊支撑，燃烧器吊架的顶部设走行小车，通过走行小车燃烧器吊架带动燃烧器本体沿滑动套筒移动，并使燃烧器本体具有前伸及后缩2种状态，分别对应正常工作位及点火工作位；燃烧器本体上方的窑头罩上设电子点火器伸入孔；燃烧器本体与滑动套筒之间设软密封，使燃烧器本体与滑动套筒之间始终保持密封连接，并且燃烧器本体能够实现角度微调；与可调焰燃烧器直接连接的风管及煤气管均采用金属软管，金属软管的另一端分别连接对应的介质输送管道。

3.如权利要求2所述一种可调焰燃烧器的安装结构，其特征在于，所述软密封是由耐火纤维棉制成的迷宫型密封结构，滑动套筒的外侧设密封盖，密封盖与滑动套筒通过紧固螺栓固定连接。

4.一种可调焰燃烧器的使用方法，其特征在于，包括：

1)以焦炉煤气作为煤气源，经稳压过滤气罐后通过煤气介质输送管道一送往可调焰燃烧器的内环煤气道，通过煤气介质输送管道二送往可调焰燃烧器的外环煤气道，煤气介质输送管道一、煤气介质输送管道二上分别设流量孔板及自动调节阀；

2)以空气为助燃风源，由变频风机通过助燃风介质输送管道一送往中心风道和内环风道，通过助燃风介质输送管道二送往外环风道；助燃风介质输送管道一、二上分别设流量孔板及自动调节阀；

3)电子点火器由气缸驱动，点火时电子点火器伸入窑头罩内打火，电子点火器点火时，燃烧器本体后退至点火工作位，从而缩短电子点火器移动行程，并能够保护电子点火器免受高温烧损；点火后，电子点火器自动退出点火区，燃烧器本体返回至正常工作位；燃烧器本体在2个工作位之间的移动通过行程开关限位；

4)可调焰燃烧器点火燃烧后，中心风道的中心风、内环风道的内环风与内环煤气道的内环煤气通过两层风夹带一层煤气的形式，向前扩散沿程燃烧，中心风与内环风作为调焰风，通过风量调节形成能够调节长度的内焰；内环煤气以环孔多流股形式喷出，与直流的中心风和内环风在混合爆燃室实现均匀、完全混合；中心风、内环风及内环煤气由对应介质输送管道上的流量孔板及自动调节阀控制空燃比，采用流量前馈的温度闭环控制方式；需要拉伸火焰时，助燃风、煤气加大供给量，其目的是为提高煅烧带的温度；需要缩短火焰时，助燃风、煤气减小供给量，有利于提高窑头温度；燃烧过程中向内卷吸贫氧的烟气，降低了火焰局部高温，有利于实现低氮燃烧；

5)可调焰燃烧器点火燃烧后，外环风道的外环风与外环煤气道的外环煤气形成的外焰稳定燃烧；外环煤气以环旋流多流股形式喷出，与直流的外环风混合，通过对应介质输送管道上的流量孔板及自动调节阀控制空燃比；通过缩径段的稳焰区形成稳定的外焰轮廓，并且充分利用爆燃气体的膨胀能量提高喷射动能，提高窑头区域温度；外焰同时做为点火源，通过微调燃烧器本体的角度，能够避免火焰冲刷窑衬，提高窑衬使用寿命；

6)连接可调焰燃烧器的各介质输送管道上的流量孔板、自动调节阀，可调焰燃烧器上的火焰窥镜、火焰探测器，以及窑头罩上设置的窑头区热电偶、回转窑窑体上设置的煅烧区热电偶、窑头罩外置的电子点火器、燃烧器吊架顶部的走行小车分别连接控制***，实现可调焰燃烧器火焰自动调节的同时，通过火焰探测器和火焰窥镜实时监测燃烧情况，当燃气熄火时自动报警并通过电子点火器重新点火，确保整个燃烧过程安全可控。