CN110553263A - 一种大调节能力的五通道气体燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于燃烧设备领域，具体涉及一种大调节能力的五通道气体燃烧器，包括轴流风管、旋流风管、外层气管、内层气管、中心风管、引火燃气管和点火棒由大到小依次套装而成并依次形成轴流风通道、旋流风通道、外层气通道、内层气通道、中心风通道和引火燃气通道；轴流风管的侧壁伸出轴流风支管，旋流风管的侧壁伸出旋流风支管，外层气管的侧壁伸出外层气支管，内层气管的侧壁伸出内层气支管，中心风管的侧壁伸出中心风支管，引火燃气管的侧壁延伸出燃料支管；发明在低负荷情境中，有较好的火焰刚度、形状、长度、均匀的火焰温度及较灵活调节性，温度分布更适合使用的大气量气体燃料的回转窑，且操作简便，灵活好用。

Description

一种大调节能力的五通道气体燃烧器
技术领域
本发明属于燃烧设备领域，具体涉及一种大调节能力的五通道气体燃烧器。
背景技术
从第一代用于回转窑的气体燃烧器发明至今，随着燃料能源供给情况的变化，以及人们对环境保护的逐步重视，对低热值气体的利用也越来越多，随之而来的就是气体燃料的利用量也越来越大。大量使用气体燃料后，燃烧器通道直径变大，在小气体点火及初期低负荷运转时，由于气量达不到正常的气量，燃料出口速度低，火焰会出现上飘现象，火焰刚度和长度不够，给企业初期使用造成很大的影响，甚至烧损窑砖。回转窑气体燃烧器所要解决的问题随之产生，各行业对燃烧器使用大气量气体燃料时提出了更高的技术要求。
目前，受燃料环保排放的要求，采用气体燃料的企业会越来越多。原来小气量的燃烧器设计结构，不能满足燃烧器综合性能的要求和环保的发展趋势。所以，燃烧器要达到同时兼具优良的燃烧性能、调节性能和环保要求的相互平衡，必然要通过合理的结构设计来实现。
现有的回转窑气体燃烧器主流结构是采用一个气体燃料通道，不论是低负荷或满负荷时都只能从一个气体通道出口喷出。出口气量调节性完全没有，只能依靠外风和内风的相互配合调节来适应气量的变化，调节范围比较窄，负荷调节比比较小，而且燃烧不稳定，火焰发飘、发软、容易熄火，给生产造成一定的安全隐患，严重时火焰上飘会造成窑砖的烧损，影响正常的连续生产。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种大调节能力的五通道气体燃烧器，以保证燃烧器在低负荷时，仍然有较好的火焰刚度、形状、长度、均匀的火焰温度及较灵活调节性，温度分布更适合使用的大气量气体燃料的回转窑，且操作简便，灵活好用。
本发明提供的一种大调节能力的五通道气体燃烧器，包括轴流风管、旋流风管、外层气管、内层气管、中心风管、引火燃气管和点火棒由大到小依次套装而成并依次形成轴流风通道、旋流风通道、外层气通道、内层气通道、中心风通道和引火燃气通道；
轴流风管的侧壁伸出轴流风支管，轴流风支管设有轴流风支管调节阀；旋流风管的侧壁伸出旋流风支管，旋流风支管设有旋流风支管调节阀；外层气管的侧壁伸出外层气支管，外层气支管设外层气支管调节阀；内层气管的侧壁伸出内层气支管，内层气支管设内层气支管调节阀；中心风管的侧壁伸出中心风支管，中心风支管设有中心风支管调节阀；引火燃气管的侧壁延伸出燃料支管；
还包括净风管；轴流风支管的端头连通净风管的出口端；旋流风支管的端头连通净风管的侧壁；中心风支管的端头连通旋流风支管的侧壁；
还包括气体燃料管；外层气支管的端口连通气体燃料管的出口端；内层气支管的端头连通气体燃料管的侧壁；
还包括煤气旋流器；煤气旋流器为管状，煤气旋流器的外壁设有若干阵列排布的斜形扇叶；外层气通道内设煤气旋流器，内层气通道设煤气旋流器。
作为本发明的进一步优化，轴流风管、旋流风管、外层气管、内层气管、中心风管、引火燃气管和点火棒套装而成的出口端平齐，入口端呈阶梯状。
作为本发明的进一步优化，还包括拢焰罩；拢焰罩为圆筒状，拢焰罩设于轴流风管的喷出端，拢焰罩与轴流风管为分体式结构。
作为本发明的进一步优化，轴流风通道的喷出口为若沿圆周方向均布的干方形孔；外层气通道和内层气通道的喷出口为环形；中心风通道的喷出口设有端盖板，端盖板上设有若干均匀分布的圆形孔。
作为本发明的进一步优化，轴流风通道、旋流风通道、外层气通道、内层气通道、中心风通道和燃气通道均设有支撑件。
作为本发明的进一步优化，中心风通道内设火焰探测器。
作为本发明的进一步优化，轴流风管上设有调节轴流风通道出风量的轴流风调节装置，旋流风管设有调节旋流风通道出风量的旋流风调节装置。
发明在低负荷情境中，有较好的火焰刚度、形状、长度、均匀的火焰温度及较灵活调节性，温度分布更适合使用的大气量气体燃料的回转窑，且操作简便，灵活好用。
附图说明
图1是本发明的结构图；
图2是本发明燃烧器喷头断面结构图
图3是本发明燃烧器喷头侧视图；
其中，轴流风管1，轴流风支管11，轴流风支管调节阀12，拢焰罩13，方形孔14，轴流风调节装置15，搭块16，旋流风管2，旋流风支管21，旋流风支管调节阀22，旋流风调节装置23，外层气管3，外层气支管31，外层气支管调节阀32，内层气管4，内层气支管41，内层气支管调节阀42，中心风管5，中心风支管51，中心风支管调节阀52，端盖板53，圆形孔54，引火燃气管6，燃料支管61，点火棒7，净风管8，气体燃料管9，支撑件10。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作详细说明。
如图1-3所示，包括轴流风管1、旋流风管2、外层气管3、内层气管4、中心风管5、引火燃气管6和点火棒7。轴流风管1的内径大于旋流风管2的外径，轴流风管1套住旋流风管2并与旋流风管2同轴心，轴流风管1的内壁和旋流风管2的外壁之间形成轴流风通道。同样的，旋流风管2的内径大于外层气管3，旋流风管2的内壁与外层气管3的外壁之间形成旋流风通道；外层气管3的内径大于内层气管4的外径，外层气管3内壁与内层气管4的外壁之间形成外层气通道；内层气管4的内径大于中心风管5的外径，内层气管4内壁与中心风管5外壁之间形成内层气通道；中心风通道的内径大于引火燃气管6的外径，中心风通道内壁与引火燃气管6外壁之间形成中心风通道；点火棒7***引火燃气管6内，并与引火燃气管6内壁之间形成引火燃气通道。
为保证轴流风管1、旋流风管2、外层气管3、内层气管4、中心风管5、引火燃气管6和点火棒7由大到小依次套装且保证同轴心，本实施例在引火燃气通道、中心风通道、内层气通道、外层气通道、旋流风通道和轴流风通道均设有支撑件10。
轴流风管1、旋流风管2、外层气管3、内层气管4、中心风管5、引火燃气管6和点火棒7套装而成的出口端为平齐的，而入口端呈阶梯状，阶梯状的入口端便于各路支管的连通。
轴流风管1的侧壁伸出轴流风支管11，轴流风支管11设有轴流风支管调节阀12，轴流风支管调节阀12用于调节从轴流风支管11进入到轴流风管1的净风流量和流速。旋流风管2的侧壁伸出旋流风支管21，旋流风支管21设有旋流风支管调节阀22，旋流风支管调节阀22用于调节从旋流风支管21进入旋流风管2的净风流量和流速。中心风管5的侧壁伸出中心风支管51，中心风支管51设有中心风支管调节阀52，中心风支管调节阀52用于调节从中心风支管51进入中心风管5的净风流量和流速。
本实施例还包括净风管8，轴流风支管11的端头连通净风管8的出口端，旋流风支管21的端头连通净风管8的侧壁，中心风支管51的端头连通旋流风支管21的侧壁，净风也就是助燃风，通过净风管8的入口端经过轴流风支管11、旋流风支管21、中心风支管51分别进入轴流风管1、旋流风管2、中心风管5。轴流风支管调节阀12、旋流风支管调节阀22和中心风支管调节阀52共同作用，可以无级调节净风喷出的速度和用量比例。
外层气管3的侧壁伸出外层气支管31，外层气支管31设外层气支管调节阀32，外层气支管调节阀32用于调节从外层气支管31进入外层气管3的气体燃料流量和流速。内层气管4的侧壁伸出内层气支管41，内层气支管41设内层气支管调节阀42，内层气支管调节阀42用于调节从内层气支管41进入内层气管4的气体燃料流速和流量。
本实施例还包括气体燃料管9，外层气支管31的端口连通气体燃料管9的出口端，内层气支管41的端头连通气体燃料管9的侧壁，气体燃料通过气体燃料管9的入口端经过外层气支管31、内层气支管41分别进入外层气通道和内层气通道。气体燃料通过气体燃料管9的入口端进入，通过外层气支管31和内层气支管41，外层气支管调节阀32和内层气支管调节阀42共同作用可以无级调节喷出气体燃料的速度和用量比例，使气体燃料和净风配合，达到最大级别的调整火焰形状。采用这种内、外层气双燃料通道的设计，可以最大程度解决点火初期小气量及低负荷运转产生时的火焰上飘、发软、无力、温度区域短及严重时烧损窑砖的现象，在实际生产运用中得到很好的运用。
本实施例中的引火燃气管6的侧壁延伸出燃料支管61，用于点火气燃料的进入。
本实施例还包括煤气旋流器。煤气旋流器为管状，煤气旋流器的外壁设有若干阵列排布的斜形扇叶。两个煤气旋流器分别设于外层气通道和内层气通道之中，煤气旋流器的扇叶根据不同热值和气量大小设计成不同的角度。从气体燃料管9进来的煤气燃料分别经过外层气支管31和内层气支管41分别进入到外层气通道和内层气通道，最终由喷口混合喷出。
优选的，本实施例还包括拢焰罩13。拢焰罩13为圆筒状，拢焰罩13设于轴流风管1的喷出端，拢焰罩13与轴流风管1采用分体式结构，具体是在轴流风管1的出口端设上一个带有凹槽的搭块16，拢焰罩13的一端***带有凹槽的搭块16内，拢焰罩13的另一端设螺纹孔，螺丝固定在燃烧器保温的端口。拢焰罩13用于收拢火焰，并延长喷头的使用寿命
优选的，轴流风通道的喷出口为沿圆周方向均布的若干方形孔14，外层气通道的喷出口为环形，内层气通道的喷出口为环形，中心风通道的喷出口设有端盖板53，端盖板53上均布分布若干圆形孔54。
优选的，中心风通道内设火焰探测器，火焰探测器用于探测火焰的温度，为自动化控制本燃烧器喷火温度提供基础。
优选的，旋流风管2设有调节旋流风通道出风量的旋流风调节装置23，旋流风通道的喷出口为锥形，通过旋流风调节装置23可前后移动旋流风管2和外层气管3的轴向位置，进而改变出口面积。同理，轴流风管1上也可以设有调节轴流风通道出风量的轴流风调节装置15。
本燃烧器的工作原理如下：
气体燃料由气体燃料管9的入口端进入后，由外层气支管31和内层气支管41分别进入外层气通道和内层气通道，并且外层气支管调节阀32和内层气支管调节阀42可以调节各层通道内的气体流量，进而得到不同的出口流速。
净风由净风管8的入口端进入后，由轴流风支管11、旋流风支管21和中心风支管51分别进入轴流风通道、旋流风通道和中心风通道，并且轴流风支管调节阀12、旋流风支管调节阀22、中心风支管调节阀52可以调节各层通道内的气体流量，进而控制各股风量的比例大小，得到不同的喷出速度，结合外层气通道和内层气通道的气量达到需要的火焰形状。
轴流风调节装置15主要调节火焰的轴向延伸长度，旋流风调节装置23主要调节火焰的径向扩展宽度和直径，中心风主要调节中心涡流区的远近，及得到稳定的火焰，同时对中心区域的燃烧补充氧气，冷却头部及稳定火焰的作用。
气体燃料分两层按一定的动量向外喷出，由紧邻的旋流风及外邻的轴流风传给高倍的动量和动量矩，以高速螺旋状同步扩散及燃烧。在大速差形成的涡流回旋作用下，与窑内O2充分混合，快速燃烧。外层的轴流风卷吸高温二次风，形成刚劲有力的火焰。紧邻的旋流风束快速贴近外层气和内层气，强化风和燃料的混合燃烧，通过中心风孔板提供的火焰内部回流通道，引入适量低速高温二次风回流，快速提高从燃烧器出口到烧成带之间的火焰温度。中心风的作用是调整射流中心回流区的负压，改变燃烧器头部高温区的位置和大小和长短，控制结焦速度和硬度，降低头部耐热钢温度，使火焰稳定性增强。由于这种燃烧机理和旋流风、轴流风具有的高速度，气体燃料燃烧迅速、完全，火焰有力、负荷调节比宽、调节灵活，适合于各种回转窑大量使用气体燃料的行业中应用。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种大调节能力的五通道气体燃烧器，其特征在于，包括轴流风管、旋流风管、外层气管、内层气管、中心风管、引火燃气管和点火棒由大到小依次套装而成并依次形成轴流风通道、旋流风通道、外层气通道、内层气通道、中心风通道和引火燃气通道；
轴流风管的侧壁伸出轴流风支管，轴流风支管设有轴流风支管调节阀；旋流风管的侧壁伸出旋流风支管，旋流风支管设有旋流风支管调节阀；外层气管的侧壁伸出外层气支管，外层气支管设外层气支管调节阀；内层气管的侧壁伸出内层气支管，内层气支管设内层气支管调节阀；中心风管的侧壁伸出中心风支管，中心风支管设有中心风支管调节阀；引火燃气管的侧壁延伸出燃料支管；
还包括净风管；轴流风支管的端头连通净风管的出口端；旋流风支管的端头连通净风管的侧壁；中心风支管的端头连通旋流风支管的侧壁；
还包括气体燃料管；外层气支管的端口连通气体燃料管的出口端；内层气支管的端头连通气体燃料管的侧壁；
还包括煤气旋流器；煤气旋流器为管状，煤气旋流器的外壁设有若干阵列排布的斜形扇叶；外层气通道内设煤气旋流器，内层气通道设煤气旋流器。
2.根据权利要求1所述一种大调节能力的五通道气体燃烧器，其特征在于，轴流风管、旋流风管、外层气管、内层气管、中心风管、引火燃气管和点火棒套装而成的出口端平齐，入口端呈阶梯状。
3.根据权利要求1所述一种大调节能力的五通道气体燃烧器，其特征在于，还包括拢焰罩；拢焰罩为圆筒状，拢焰罩设于轴流风管的喷出端，拢焰罩与轴流风管为分体式结构。
4.根据权利要求1所述一种大调节能力的五通道气体燃烧器，其特征在于，轴流风通道的喷出口为若沿圆周方向均布的干方形孔；外层气通道和内层气通道的喷出口为环形；中心风通道的喷出口设有端盖板，端盖板上设有若干均匀分布的圆形孔。
5.根据权利要求1所述一种大调节能力的五通道气体燃烧器，其特征在于，轴流风通道、旋流风通道、外层气通道、内层气通道、中心风通道和燃气通道均设有支撑件。
6.根据权利要求1所述一种大调节能力的五通道气体燃烧器，其特征在于，中心风通道内设火焰探测器。
7.根据权利要求1所述一种大调节能力的五通道气体燃烧器，其特征在于，轴流风管上设有调节轴流风通道出风量的轴流风调节装置，旋流风管设有调节旋流风通道出风量的旋流风调节装置。
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