CN201425305Y

CN201425305Y - 节能环保型扁平火焰燃烧器

Info

Publication number: CN201425305Y
Application number: CN2009200889833U
Authority: CN
Inventors: 单忠民; 刘超杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2019-03-23

Abstract

本实用新型公开的一种节能环保型扁平火焰燃烧器其主要由燃气喷嘴(1)、空气调节蝶阀(2)、烧嘴砖(4)及箱体组成，烧嘴砖、燃气喷嘴设置在箱体内，燃气喷嘴的头部同轴布置于烧嘴砖的火道中心，在箱体一侧开有空气进口并在该空气进口上设置有空气调节蝶阀，烧嘴砖的中心是一先收缩后扩张、横断面为长方形的火道(8)，即一次风通道，在长方形断面的火道长边两侧各设置一组横断面为圆形或长条形二次风通道(7)，该二次风通道在接近中心火道接近出口处斜向进入火道。本实用新型采用二次送风和烟气再循环技术，强化燃烧，降低过剩空气系数，达到节约能源、改善加热炉流场与温度分布，提高综合热效率，降低NOx污染物排放的目的。

Description

节能环保型扁平火焰燃烧器

技术领域

本实用新型属于为石油化工管式加热炉、工业窑炉、焚烧炉及其它各种利用燃料气燃烧提供热量的设备技术领域，主要涉及的是一种节能环保型扁平火焰燃烧器。

背景技术

在石油、石化、冶金、机械等行业的加热炉、窑炉、焚烧炉或锅炉，都需要使用燃烧器这种设备，燃烧器是通过燃料与空气的燃烧化学反应将燃料的化学能转化为热能，用以加热各种物料，以实现物料的升温、干燥或化学反应等工艺过程的一种设备。在燃料的燃烧过程中普遍存在部分燃料不能完全反应的情况，还会产生一些诸如NOx(包括NO、NO₂等)、CO、SO₂、SO₃及粉尘等有害的污染物、发出很高的射流和燃烧噪声，这些情况一方面降低加热炉的效率、造成部分能量的损失，另一方面也对人体健康、大气环境产生危害。

因此，研究开发燃烧完全、污染物排放量低的节能环保型燃烧器一直是这一领域努力的方向。为达到燃烧器燃烧完全、污染物排放量低的目的，通常采用技术手段包括：

(1)加强供风，强化燃料与空气的混合，如采用分级送风、旋流送风或燃料与空气预混燃烧等等，以提高燃烧的完善程度；

(2)预热燃料或空气，改善燃烧初始条件，提高燃烧效率，减少CO、粉尘的生成与排放；

(3)减少过剩空气，降低排烟损失，提高加热炉总体热效率；

(4)采用分段(级)燃烧技术、烟气再循环等低NOx燃烧技术，减少NOx排放；

而对于石油化工转化炉用顶部燃烧器来说，由于其自身的工艺与燃料特点，可选择的手段十分有限：

(1)火焰向下燃烧，由于浮力的作用，火焰容易发飘，因此要求好的刚性，旋流送风削弱火焰刚性；

(2)燃烧器功率小、燃料氢含量高，又要求足够的火焰长度，就不能过于强化燃料与空气的混合，尤其是预混燃烧，火焰短、造成炉顶温度高，且操作难度大、易发生回火；

(3)燃烧器数量多、调节难度大，因而要求简化操作，保证燃烧器负荷一致，炉内温度分布均匀。

曾经有传统的二次配风圆焰燃烧器，由于燃烧强化，燃料在火道内部大量燃烧，不仅造成燃烧器内部超温，而且其向外散热使得炉顶温度过高，操作环境恶劣。并且圆形火焰形成的高温扩散气流冲击炉管，造成炉管高温变形、氧化，管内催化剂失效等等一系列问题。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种节能环保型扁平火焰燃烧器。采用二次送风和烟气再循环技术，强化燃烧，降低过剩空气系数，达到节约能源、改善加热炉流场与温度分布，提高综合热效率，降低NOx污染物排放的目的。

本实用新型实现上述目的采取的技术方案是：其主要由烧嘴砖、燃气喷嘴、箱体和空气调节蝶阀组成，烧嘴砖、燃气喷嘴设置在箱体内，燃气喷嘴的头部同轴布置于烧嘴砖的火道中心，在箱体一侧开有空气进口并在该空气进口上设置有空气调节蝶阀，烧嘴砖的中心是一先收缩后扩张、横断面为长方形的火道，即一次风通道，在长方形断面的火道长边两侧各设置一组横断面为圆形或长条形的二次风通，该二次风通道在接近中心火道出口处斜向进入火道。

本实用新型从燃烧器的烧嘴砖、燃气喷嘴、箱体和空气调节蝶阀各组成部分入手，对燃气喷嘴与烧嘴砖这两项决定燃烧器性能的主要部件，从原理上进行技术改进，综合运用二次送风技术、烟气再循环技术这两项强化燃烧技术与低NOx燃烧技术，使该燃烧器在节能与环保两方面都取得了良好效果，并在工业应用中得到体现。紧凑的烧嘴砖结构可以使其整体放置于炉顶耐火、保温层内部，使火焰高温区处于炉膛内部，炉顶温度降低，改善操作条件。

由于烧嘴砖将一次风通道与二次风通道组合为一体，利用燃烧器内部气体动力机制，实现一、二次风自动比例调节。燃烧器供风量仅仅需要使用总风道阀门进行调节，一来简化操作，二来可以更准确地调节供风量，降低过剩空气，消除了人工调节一、二次风造成的不同燃烧器的比例误差，更能保证整台炉子各燃烧器燃烧的一致性，保证加热炉水平方向上温度分布的均匀性。且燃气喷嘴同轴布置于烧嘴砖的火道中心，二者共同组成燃烧器的主要燃烧通道。喷嘴头喷出不同方向角度的燃气流，形成一种扇形扩张的燃气流分布，与空气混合燃烧，并在烧嘴砖一、二次风道的约束下形成扁平状的火焰形式。该扁平状的火焰形式增大了火焰辐射散热面积，比如对于长宽比为3∶1～4∶1的扁平状的火焰，其周长为同样截面积的圆形火焰的1.30～1.41倍。增大的火焰辐射散热面积一方面扩大对炉管的辐射面，使各炉管在水平方向受热均匀；另一方面降低火焰温度，并且火道喷出的高速火焰射流的卷吸作用还能将相对低温的炉内烟气引入火焰内部，进一步降低火焰温度，减少NOx的生成与排放。

其具有以下特点：

一、强化了燃气与空气的混合，降低过剩空气量，即节约能耗又减少过剩O₂，抑制污染物NOx的生成与排放；

二、降低了火焰温度，减少了污染物NOx的生成与排放；

三、简化供风调节机构，风量控制准确，有利于燃烧器优势的发挥；

四、降低内部温度、采取消音措施，改善操作环境。

五、与其它此类燃烧器相比，整体结构简单、合理并且有效，形成的火焰结构稳定，燃烧效率高，更适应顶烧炉的工艺要求。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1A-A的剖面图。

图3是燃气喷嘴头的局部放大图。

图4是图3的仰视图。

图中：1、燃气喷嘴，2、空气调节蝶阀，3、空气进口，4、烧嘴砖，5、稳焰罩，6、燃气射流，7、二次风出口，8、火道(一次风道)，9、耐温纤维棉层，10、循环烟气，11、炉顶耐火层表面，12、燃气喷孔，13、箱体。

具体实施方式

本实用新型用于以燃气为燃料、布置于加热炉顶部火焰向下燃烧、形成扁平火焰的燃烧器。

下面结合附图给出本实用新型的实施例如下：

如图1结合图2所示，本实施例所述的燃烧器主要由燃气喷嘴1、空气调节蝶阀2、烧嘴砖4及箱体13组成，燃气喷嘴1和烧嘴砖4设置在箱体内，箱体为立方形密闭结构，内衬耐温纤维棉层9作为消音、隔热层，以减少散热，消除射流与燃烧噪声。在箱体一侧开有空气进口3并在该空气进口3上设置有空气调节蝶阀2，实现对一、二次风自动比例调节，而不必分别对一、二次风分别调节，这样可以使大数量燃烧器的控制简化，减少过剩空气，提高燃烧效率，降低了NOx的排放量。燃气喷嘴1的头部同轴布置于烧嘴砖4的火道8中心，二者共同组成燃烧器的主要燃烧通道。燃气喷嘴1头上的燃气喷孔为梯级分布，并设置一碗形稳焰罩5(如图3-4所示)，每一级布置数个不同方向喷射的燃气喷孔12，形成相互引燃的稳焰机制，与喷嘴头部的碗形稳焰罩5一起，起到双重的稳焰作用，以保证在大量一次风条件下的火焰稳定引燃。

烧嘴砖4的中心是一先收缩后扩张、横断面为长方形的火道8——即一次风通道，进口为一锥形收缩段，经过一直段稳定后扩张开来，一次风就经此通道进入，与布置其中心轴的燃气喷嘴1喷出的燃气流混合后着火燃烧。这种火道形式能够改善气流的方向性，增强火焰的刚性。在长方形断面火道8的每一条长边一侧各设置一组横断面为圆形或长条形的二次风通道7，每一组二次风通道为五个，在接近中心火道出口处，二次风通道以30°角斜向通入火道8，与燃烧火焰混合，一方面强化混合，一方面约束火焰向两侧发散。传统二次送风技术的一次风量占总风量约30％，主要用作跟部风，为火焰的引燃和稳定提供条件。该实施例的一次风量占总风量约70～80％，主要起强化燃烧和加强火焰刚性的作用，以提高燃烧效率，降低燃气消耗。而20～30％的二次风量除了强化后部混合燃烧，更主要是为了强化火焰刚性、稳定火焰形状。

本实施例使用时，燃料气进入燃气喷嘴1后从喷嘴头燃气喷孔12喷出不同方向角度的燃气射流6，形成一种扇形扩张的燃气流分布。燃料气燃烧所需要的空气从空气进口3由鼓风机强制送入或由加热炉内外的压力差自然吸入，空气流量由空气调节蝶阀2进行调节控制。燃气与一次风在烧嘴砖4的火道8内混合后在稳焰罩5的保护下稳定着火燃烧，并高速喷出火道8。二次风在火道8接近出口处的二次风出口7喷出，混入火焰参与燃烧。从火道8高速喷出的燃烧火焰卷吸加热炉内部的烟气进入火焰，这部分烟气称为循环烟气10，因为这些烟气是燃气燃烧生成的并充斥了由炉顶耐火层表面11和周围炉墙包围的整个炉膛。

燃气喷射与燃烧产生很高的高频和低频噪声，利用敷设在燃烧器箱体13内表面的耐温纤维棉层9可以吸收其中的一大部分，减少噪声外泄。

Claims

1、一种节能环保型扁平火焰燃烧器，包括燃气喷嘴(1)，空气调节蝶阀(2)及箱体(13)，其特征是：还设置有烧嘴砖(4)，该烧嘴砖(4)位于箱体内，所述的燃气喷嘴(1)的头部同轴布置于烧嘴砖(4)的火道(8)中心，烧嘴砖(4)的中心是一先收缩后扩张、横断面为长方形的火道(8)，即一次风通道，在长方形断面的火道(8)长边两侧各设置一组横断面为圆形或长条形二次风通道(7)，该二次风通道(7)在接近中心火道(8)出口处斜向进入火道(8)。

2、根据权利要求1所述的节能环保型扁平火焰燃烧器，其特征是：燃气喷嘴(1)头部的燃气喷孔为梯级分布，每一级布置数个不同方向喷射的燃气喷孔(12)，并设置一碗形稳焰罩(5)。

3、根据权利要求1所述的节能环保型扁平火焰燃烧器，其特征是：所述的箱体为立方形密闭结构，内衬耐温纤维棉层(9)。

4、根据权利要求1所述的节能环保型扁平火焰燃烧器，其特征是：所述的二次风通道(7)在接近中心火道(8)出口处以30°角斜向通入火道(8)。