[發明專利]一種可改善蓄熱式爐窯燃燒效果的燒嘴及方法

在審

• 申請號: 201410337669.X
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN105318330A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: 鄧偉;王再義;張立國;張偉;王相力;任偉;韓子文
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: F23D14/22
• 分類號: F23D14/22;F23D14/48;F23D14/66
• 代理公司: 鞍山華惠專利事務所 21213
• 代理人: 趙長芳

技術領域

本發明屬于工業爐窯技術領域，尤其涉及一種可改善蓄熱式爐窯燃燒效果的燒嘴及方法。

背景技術

蓄熱式燃燒技術與傳統燃燒技術相比具有較顯著的節能效果，該技術充分利用工業爐窯的排煙余熱，能將助燃空氣預熱到1000℃以上，使排出的煙氣溫度降到200℃以下，實現了余熱的極限回收利用，在工業爐窯燃燒領域得到了迅速的推廣、應用。

蓄熱式燃燒技術的核心不但要節約能源，還要使燃料在含氧率較低的氣體環境中進行燃燒，降低NO_x的排放量，減少對環境的污染。目前，在蓄熱式燃燒技術實施過程中，大噴口的排煙通道使助燃空氣高溫預熱得到了很好的實現，但燃料在含氧率較低的氣體環境中燃燒方面還存在不足，還未能實現二者的完美統一。

目前，不少蓄熱式燃燒采用高速燃燒器，依靠助燃空氣和燃料氣高速射流的卷吸效應，使工業爐窯內大量燃燒產物回流，達到稀釋燃燒區域內的含氧體積濃度，然而這種方式的實際應用效果并不是很好，因為蓄熱式燃燒時，燃燒器還承載著高溫煙氣排出通道的重任，為使煙氣能順利從工業爐窯內排出，燃燒器噴口尺寸一般比較大，而作為高速燃燒器應有較大的噴出速度，所以，極難二者兼顧。另外，高速射流卷吸的煙氣通常只是和射流邊界處的部分空氣混合，工業爐窯內大部分燃燒區域的空氣并沒有得到稀釋，氧濃度依然很高，不能很好地使燃料在含氧率較低的氣體環境中進行燃燒，當射流速度小時這個問題尤為明顯。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種既能形成低含氧體積濃度燃燒區域，又能使高溫煙氣順利排出，從而有效改善蓄熱式爐窯燃燒效果的燒嘴及方法。

為此，本發明所采取的解決方案是：

一種可改善蓄熱式爐窯燃燒效果的燒嘴，其特征在于，由空氣通道蓄熱體、燃料氣通道、助燃空氣通道、輔助通道及燒嘴磚組成；在方形體耐火磚構成的燒嘴磚中間設有助燃空氣通道，助燃空氣通道形成直線段、漸縮段、喉部、分段漸擴段的多段收放式結構，中部為直徑最小的喉部，喉部前側為分段漸擴段，喉部后側通過漸縮段連接直線段；在助燃空氣通道內并與其同心設置有一段直管形燃料氣通道，燃料氣通道前端噴口伸入助燃空氣通道分段漸擴段的第一漸擴段內，在助燃空氣通道直線段內裝設有空心的空氣通道蓄熱體，空氣通道蓄熱體包裹在燃料氣通道外面；沿助燃空氣通道漸縮段靠近喉部處圓周上垂直于助燃空氣通道軸線均布有至少兩個圓管式輔助通道，輔助通道在燒嘴磚內折返后的另一端開口于燒嘴磚的前端。

所述助燃空氣通道的喉部直徑D為130～200mm。

所述助燃空氣通道漸縮段的漸縮角α為30°～120°，分段漸擴段第一擴張段的擴張角β為10°～90°，第二擴張段的擴張角γ為10°～60°。

所述燃料氣通道前端噴口與助燃空氣通道喉部前端的距離為20～60mm。

連通在助燃空氣通道漸縮段上的輔助通道的軸線與助燃空氣通道喉部后端的距離為10～20mm。

所述輔助通道為2～6個。

一種可改善蓄熱式爐窯燃燒效果的方法，其特征在于，應用上述燒嘴改善蓄熱式爐窯燃燒效果的具體方法和過程為：

在生產過程中，當燒嘴處于燃燒狀態時，燃料氣由燒嘴燃料氣通道進入；助燃空氣穿過空氣通道蓄熱體，由燒嘴助燃空氣通道進入，在喉部利用壓力能向動能的轉化，形成負壓區，由于近喉部處有與爐膛聯通的輔助通道，當助燃空氣通過縮放通道喉部時能吸卷大量的煙氣，形成煙氣流，增大煙氣循環倍率，并與燃料氣的引射作用相配合，一方面，噴出的助燃空氣與吸卷煙氣流充分混合，保證助燃空氣在燃燒之前就被稀釋，形成低含氧體積濃度燃燒區域；另一方面，吸卷的煙氣對助燃空氣再次預熱，起到了充分利用余熱的作用，同時使爐膛燃燒更穩定，溫度更均勻；當燒嘴處于排煙狀態時，因引風機的吸力作用，燒嘴燃料氣通道、助燃空氣通道及輔助通道都將成為排煙通道，因輔助通道的加入，增大了燒嘴的排煙面積，從而既保證了助燃空氣與燃料氣高速噴出的吸卷效應，降低火焰高溫區NO_X的生成，改善燃燒效果；同時在不增加風機耗能的情況下，通過增大排煙面積，使煙氣能順利排出，降低爐膛壓力。

本發明的有益效果為：

1.利用高溫煙氣的自身循環改善工業爐窯的燃燒條件，實現含氧率較低環境下的燃燒，可降低NO_X含量5%，從而減少NO_x的排放量；

2.減少燃燒產生的煙氣量，減少工業爐窯的排煙熱損失，可增加排煙量20%，有效降低爐膛壓力；