CN202561754U - 带自动点火和火焰检测装置的平焰烧嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及冶金技术领域，尤其涉及一种带自动点火和火焰检测装置的平焰烧嘴，包括有烧嘴砖，烧嘴砖连接空气管道壳体，空气管道壳体连接煤气管道壳体，煤气芯管伸入烧嘴砖内的喷口内与煤气喷头稳焰器焊接固定；煤气喷头稳焰器上套装配风盘，空气管道壳体上设有空气进气口与空气管路相连；煤气管道壳体连入煤气管道，两个电极孔***电极；电极与高压包电连接，高压包与控制器电连接；电极电接入控制器的检测端口，煤气管道的电磁式阀门与控制器电连接。本实用新型增加自动点火及火焰检测功能，实现了开关控制，为使用平焰烧嘴的燃烧***实现了脉冲控制；并形成稳定的平展火焰，确保了炉膛温度的均匀性，结构简单紧凑，可广泛应用。

Description

带自动点火和火焰检测装置的平焰烧嘴

技术领域

本实用新型涉及冶金技术领域，尤其涉及一种带自动点火和火焰检测装置的应用于加热炉和热处理炉上的新型燃烧装置。

背景技术

平焰燃烧技术是在强旋转射流燃烧技术基础上发展起来的一种新型、高效、洁净燃烧技术。自上世纪60年代问世以来，在工业部门尤其在冶金工业中得到广泛的应用。平焰烧嘴喷出的火焰是贴着炉壁向四周伸展的圆盘形薄层，即形成张角为180°的平展火焰。平焰烧嘴与一般直焰烧嘴相比有火焰稳定性好、火焰温度分布均匀、NO₁、NO₂生成排放量少、工件加热快、防氧化等一系列优点，主要应用于加热工件不能与明火接触的工业炉上。

在国内钢铁冶金行业中，平焰烧嘴主要应用于两个方面：一是采用常规燃烧方式的轧钢加热炉炉顶都布置有平焰烧嘴，该型烧嘴功率较大，一般在150~300kw范围内，采用手动点火。二是在热处理炉上采用小功率的平焰烧嘴进行低温加热或干燥，烧嘴功率一般不大于100kw，也采用手动点火。手动点火的平焰烧嘴在需要炉温精确控制的情况下不能实现脉冲控制，只能以恒定的功率向炉膛供热。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型设计的一种带自动点火和火焰检测的燃烧装置，它的实用新型目的之一在于形成稳定的、均匀的平展火焰；另一目的在于实现开关控制以保证炉温调节的精确性。

为达上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种带自动点火和火焰检测装置的平焰烧嘴，它主要包括有烧嘴砖、空气管道壳体、煤气管道壳体、煤气芯管、配风盘、煤气喷头稳焰器；烧嘴砖设有呈喇叭口状的喷口，烧嘴砖喷口小径一侧的侧壁上连接空气管道壳体的端面，空气管道壳体另一端面连接煤气管道壳体，煤气芯管末端从空气管道壳体中心穿过，伸入烧嘴砖内的喷口内与煤气喷头稳焰器焊接固定、首端固定于煤气管道壳体上且与煤气管道壳体上的煤气进口连通；煤气喷头稳焰器上套装配风盘，配风盘侧壁设有一圈斜孔，斜孔朝侧煤气芯管末端方向聚集，配风盘圆周边沿设有使气体形成贴壁旋流的一圈斜槽孔；煤气喷头稳焰器侧壁开有一圈通孔；空气管道壳体上设有空气进气口和第一取压气嘴，空气进气口与空气管路相连，第一取压气嘴连接有气压表；煤气管道壳体上设有煤气进口、两个电极孔、窥视孔和第二取压气嘴，煤气进口与煤气管道连接，电极通过电极孔穿入烧嘴砖的喷口，末端定位于空气配风盘端部，第二取压气嘴连接有气压表；电极与高压包电连接，高压包与控制器电连接；电极与控制器电连接，煤气管道设有电磁式阀门，电磁式阀门的控制端与控制器电连接。

所述煤气喷头稳焰器为一端开口一端封闭的帽状结构，开口端与所述煤气芯管连通，封闭端设有凹型帽沿，帽沿与所述配风盘之间设有开口垂直于轴向的通孔。

所述烧嘴砖与空气管道壳体间设置有固定板，固定板与烧嘴砖上焊接锚固钉。

所述烧嘴砖的喷口与配风盘之间设置有烧嘴导管，烧嘴导管嵌入烧嘴砖小径侧的喷口内。

所述煤气管路和空气管路上均设有手阀。

本实用新型的有益效果：在保留平焰烧嘴固有优点的同时，创造性的增加自动点火及火焰检测功能，实现了开关控制，为使用平焰烧嘴的燃烧***实现脉冲控制提供了基本的条件；独特的配风盘和一体化的煤气喷头稳焰器设计可以形成稳定的平展火焰，确保了炉膛温度的均匀性，且结构相比于普通平焰烧嘴要简单紧凑，便于加工装配；烧嘴整体采用模块化设计，使用和***维护改造十分简便。该类型烧嘴功率调节范围大，不同规格的烧嘴可实现20～600kw不等的加热能力，可广泛适用于工件加热及热处理领域。

附图说明

图1为本实用新型实施例结构的示意图；

图2为本实用新型实施例的左视图；

图3为本实用新型实施例的空气配风盘和煤气喷头稳焰器部件装配示意图；

图4为本实用新型实施例应用时的三维示意图；

图5为本实用新型实施例控制原理示意图；

图中标记说明：1-烧嘴砖，2-烧嘴导管，3-煤气喷头稳焰器，4-配风盘，5-煤气芯管，6-空气管道壳体，7-第一取压气嘴，8-煤气管道壳体，9-窥视孔，10-电极，11-电极孔堵头，12-接地螺钉，13-空气进口，14-煤气进口，15-第二取压气嘴，16-炉体表面，17-煤气管路，18-电磁式阀门，19-手阀，20-空气管路，21-带自动点火和火焰检测的平焰烧嘴，401-电极孔，402-斜孔，403-斜槽孔。

具体实施方式

为更好地理解本实用新型，以下结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步说明，参见图1至图5：

根据本实用新型实施的带自动点火和火焰检测装置的平焰烧嘴，它主要包括烧嘴砖1、空气管道壳体6、煤气管道壳体8、煤气芯管5、配风盘4、煤气喷头稳焰器3。

烧嘴砖1为具有喇叭型喷口的圆柱体，水平放置。其尾部固定板上焊接锚固钉，烧嘴砖1打浇注料成型，长期使用温度1350℃，最高耐温等级可达1600℃；烧嘴砖1进出口直径及长度根据烧嘴功率及平展火焰形成的必要条件计算确定：首先根据烧嘴功率及设计喷出流速选取合适的煤气喷孔当量半径，然后再根据旋流强度计算公式                                                

计算烧嘴砖1进口直径R，其中S为旋流强度，一般取S≧0.6时可形成强旋流进而形成平展气流，r为煤气喷孔当量半径，α为空气配风盘旋流角度。之后根据旋流强度和火焰喷出速度计算烧嘴砖1喇叭口的长度，再根据设计功率和火焰喷出强度确定出口截面积进而确定烧嘴砖1大径尺寸。烧嘴砖1小径侧装有烧嘴导管2，同侧的端面连接空气管道壳体6的端面。

空气管道壳体6整体采用碳钢精密铸造成型，两端面均设有连接法兰并通过连接法兰分别连接烧嘴砖1和煤气管道壳体8，空气管道壳体垂直方向设有空气进口13、取压嘴安装孔，空气进口13与空气管路20连通，取压嘴安装孔安装第一取压嘴7。煤气管道壳体8采用碳钢精密铸造后加工成型，垂直方向设有煤气进口14与煤气管路17连通，内部采用垂直通道与煤气芯管安装孔连通，与空气管道壳体6连接端设有连接法兰，另一端面开有电极安装孔、窥视孔安装孔、接地螺栓安装孔及取压嘴安装孔，分别安装电极10、窥视孔9、接地螺栓和第二取压嘴15，第一取压嘴7和第二取压嘴15用于烧嘴调试时的空煤气压力数据采集。

煤气芯管5首端从空气管道壳体6中心穿过，伸入烧嘴砖1喷口内的烧嘴导管2后与煤气喷头稳焰器3焊接固定，末端固定于煤气管道壳体8上的煤气芯管安装孔，并与煤气管道壳体8上的煤气进口14连通。煤气喷头稳焰器3上套装配风盘4，可通过安装尺寸调节配风盘4在烧嘴导管2中的位置。配风盘4采用数控加工成型，侧壁加工有一圈斜孔402，斜孔402朝侧煤气芯管末端方向聚集，配风盘4圆周边沿加工一圈斜槽孔403，斜槽孔403的斜向相同，从而使得通过的气体形成贴壁旋流。 通过配风盘4的空气分三级，一次空气通过配风盘4上的斜孔402喷出，形成高速射流，将煤气喷头3喷出的煤气打散，加速空煤气混合；二次空气通过配风盘4圆周上的斜槽孔403喷出形成高速贴壁旋流，为平展火焰的形成提供必要的条件；少量三次风通过配风盘4与烧嘴导管2间的间隙环形喷出，主要起冷却导管和修整火焰形状的作用。

煤气喷头稳焰器3采用数控加工成型，其侧面开有一圈环孔，喷出的煤气被配风盘4喷出的高速射流打散混合，在稳焰头凹型帽沿的导流作用下形成混合气旋流，通过烧嘴砖1的喇叭喷口形成平展火焰。

电极10的一端通过煤气管道壳体8上的电极安装孔穿入，依次通过煤气管道壳体8、空气管道壳体6和配风盘4之后装在煤气喷头稳焰器3上，按严格的装配尺寸控制电极10端部的位置，以保证与煤气喷头稳焰器3的打火效果。电极10的另一端与高压包电连接，高压包与控制器电连接，由控制器控制高压包放电。电极10同时电接入控制器的检测端口，稳定燃烧后，同一根电极10上加载220V电压，通过离子检测的方式检测电极头与煤气喷头稳焰器3之间是否有稳定火焰，如有稳定火焰，则可形成一个封闭电路，电极10向控制器返回一个约4~40μA大小的检测电流值，控制器集成了信号处理电路和A/D转换电路，实现对火焰是否形成进行自动检测，若发现煤气充入，而点火未成功，则需控制立即切断煤气，避免发生险情，所以煤气管道17设置电磁式阀门18，电磁式阀门18的控制端与控制器电连接，控制电磁式阀门18关闭以切断煤气管道17的煤气。

本实用新型的实施过程为：平焰烧嘴21通过烧嘴砖1与炉墙整体砌筑或另加安装法兰固定于加热设备的炉体表面16上，煤气管路17和空气管路20上均设有手阀19，通过手阀19可调整单个烧嘴的空煤气流量及配比，以达到比较理想的燃烧效果。烧嘴点火前先将空气手阀19调至合适位置，当控制器接到点火命令时，控制高压包放电使电极10打火，同时控制煤气管路17上的电磁式阀门18打开，煤气通入烧嘴，与一直通入烧嘴的助燃空气混合燃烧，火焰稳定后通过电极10返回检测电流。当烧嘴接到熄火信号时，关闭煤气管路17上的电磁式阀门18，火焰熄灭，助燃空气继续通入起到冷却保护烧嘴的作用。这种带自动点火和火焰检测装置的平焰烧嘴21火焰稳定性好，火焰温度分布均匀，NO₁ 、NO₂生成排放量少，工件加热快，可以大幅降低被加热工件的氧化，且可以实现开关控制，可广泛应用于需要进行脉冲燃烧控制的加热和热处理领域。

    以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种带自动点火和火焰检测装置的平焰烧嘴，其特征在于：它主要包括有烧嘴砖（1）、空气管道壳体（6）、煤气管道壳体（8）、煤气芯管（5）、配风盘（4）、煤气喷头稳焰器（3）；烧嘴砖（1）设有呈喇叭口状的喷口，烧嘴砖（1）喷口小径一侧的侧壁上连接空气管道壳体（6）的端面，空气管道壳体（6）另一端面连接煤气管道壳体（8），煤气芯管（5）末端从空气管道壳体（6）中心穿过，伸入烧嘴砖（1）内的喷口内与煤气喷头稳焰器（3）固定连接，煤气芯管（5）首端固定于煤气管道壳体（8）上且与煤气进口连通；煤气喷头稳焰器（3）上套装配风盘（4），配风盘（4）侧壁设有一圈斜孔，斜孔朝侧煤气芯管（5）末端方向聚集，配风盘（4）圆周边沿设有使气体形成贴壁旋流的一圈斜槽孔；煤气喷头稳焰器（3）侧壁开有一圈环孔；空气管道壳体（6）上设有空气进气口（13）与空气管路（20）相连；煤气管道壳体（8）上设有煤气进口（14）、两个电极孔，煤气进口（14）与煤气管道（17）连接，电极（10）通过电极孔穿入烧嘴砖（1）的喷口且末端定位于空气配风盘（4）端部；电极（10）与高压包电连接，高压包与控制器电连接；电极（10）电接入控制器检测端口，煤气管道（17）设有电磁式阀门（18），电磁式阀门（18）的控制端与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的平焰烧嘴，其特征在于：所述煤气喷头稳焰器（3）为一端开口一端封闭的帽状结构，开口端与所述煤气芯管（5）连通，封闭端设有凹型帽沿，帽沿与所述配风盘（4）之间设有一圈开口垂直于轴向的环孔。

3.根据权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的平焰烧嘴，其特征在于：所述烧嘴砖（1）的喷口与配风盘（4）之间设置有烧嘴导管（2），烧嘴导管（2）嵌入烧嘴砖（1）小径侧的喷口内。

4.根据权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的平焰烧嘴，其特征在于：所述空气管道壳体（6）、煤气管道壳体（8）分别设有第一取压气嘴（7）、第二取压气嘴（21），取压气嘴处均连接有气压表。

5.根据权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的平焰烧嘴，其特征在于：所述煤气管道壳体（8）端面开有窥视孔，窥视孔处设置窥视镜。

6.根据权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的平焰烧嘴，其特征在于：所述煤气管路（17）和空气管路（20）上均设有手阀。

7.根据权利要求1所述的带自动点火和火焰检测装置的平焰烧嘴，其特征在于：所述烧嘴砖（1）与空气管道壳体（6）间设置有固定板，固定板与烧嘴砖（1）上焊接锚固钉。

Images