一種輻射管燃燒器的制造方法
【專利摘要】本發明一種輻射管燃燒器，該燃燒器包括殼體、空氣通道管體、燃氣通道管體、穩焰室、點火槍和固定法蘭，設有三次噴口的燃氣通道管體，一次燃氣噴口上方設置有點火槍，燃氣通道上設有三級燃氣噴口，一次燃氣噴口與輻射管中心線呈夾角，二次燃氣噴口由多個噴口組成，三次燃氣噴口位于燃氣通道頂端。空氣通道上設有一次空氣噴口和二次空氣噴口。部分燃氣和部分空氣分別通過一次燃氣噴口和一次空氣噴口進入穩焰室，經點火槍點燃后噴出，遇二次空氣和二次燃氣進行二級燃燒，剩余燃氣通過三次噴口噴出進行三級燃燒。本發明將燃氣分三級形成貧燃分級燃燒，二次燃氣噴口設有多個細孔，燃氣從細孔噴出，降低輻射管內燃燒的最高溫度，而且輻射管內煙氣與二次空氣混合降低氧濃度，實現低氧燃燒，減少NOx等有害氣體的排放。
【專利說明】一種輻射管燃燒器
【技術領域】
[0001]本發明屬于燃氣輻射管加熱【技術領域】，涉及一種適用于保護氣氛下進行熱處理的燃氣輻射管燃燒器。
【背景技術】
[0002]燃氣輻射管是金屬熱處理等需要使用保護氣氛的加熱設備中比較常用的加熱方式，具有一次能源熱利用率高、單位表面積熱功率大、運行費用低等優點。
[0003]對于燃氣輻射管加熱裝置來說，由于燃氣燃燒的過程復雜，燃氣和空氣的混合燃燒很難控制，點火普遍比較困難。同時燃燒劇烈放熱，火焰溫度較高，使含氮氣體在有氧條件下形成會產生污染的NOx，主要形成形式有熱力型、快速型以及燃氣型等。針對工業常用燃氣而言，由于燃燒溫度較高，NOx主要以熱力型以及部分快速型形式生成。在T>1500°C時熱力型NOx的反應速率呈指數增加，快速型NOx則只在碳氫化合物燃氣燃燒而燃氣過量、燃燒溫度較低時才需要重點考慮。因此降低燃氣輻射管NOx排放的關鍵是減少熱力型NOx生成。
[0004]實現低NOx燃燒主要從高溫空氣燃燒、煙氣再循環、空氣分級燃燒、燃氣再燃等幾個方向著手。其中分級燃燒通過控制燃燒區空氣過剩系數偏離化學計量比，實現多級燃燒；燃氣再燃技術利用NOx還原反應原理實現燃氣分級燃燒，這兩種方法是目前應用最為普遍。
【發明內容】
[0005]為了解決上述問題，本發明的目的是針對現有輻射管燃燒器點火困難、燃燒溫度過高、NOx排放量大、壁面溫度均勻性差的問題，提出一種點火簡單、燃燒溫度較低、NOx排放量小、壁面溫度均勻性好、結構設計合理且可用于多種輻射管的擴散燃燒式自身預熱燃燒器。
[0006]本發明的技術方案是:一種輻射管燃燒器，該燃燒器包括殼體、空氣通道管體、燃氣通道管體、穩焰室、點火槍和固定法蘭，所述固定法蘭設置所述殼體前端，所述殼體的后端設有燃氣進氣口，所述殼體的下端設有空氣進氣口，所述空氣通道管體的一端與所述殼體前端固接，并與所述空氣進氣口聯通，所述空氣通道管體的另一端的端部設有二次空氣噴口，所述燃氣通道管體固接在所述殼體前端的中心位置，所述燃氣進氣口與所述燃氣通道管體聯通，所述燃氣通道管體包括后部圓筒形管體和前部圓筒形管體，且所述后部圓筒形管體的直徑大于前部圓筒形管體，所述后部圓筒形管體與前部圓筒形管體的連接處的漸縮管體上周向設有至少一個一次燃氣噴口，所述前部圓筒形管體中間位置周向設置二次燃氣噴口，所述前部圓筒形管體的前端設有漸縮型三次燃氣噴口，所述點火槍設置在所述一次燃氣噴口的上方的所述燃氣通道管體上，所述穩焰室一端側壁上設有一次空氣噴口，所述穩焰室的另一端側壁上設有火焰噴口，所述穩焰室位于所述空氣通道管體內的靠近二次空氣噴口一端，固接在所述燃氣通道管體管體上，所述火焰噴口與所述二次空氣噴口處于同一垂直線上，所述點火槍和一次燃氣噴口位于所述穩焰室內，靠近所述一次空氣噴口一側的側壁，所述二次燃氣噴口與三次燃氣噴口之間管體上設有套管，所述套管上固結支架。
[0007]進一步，所述一次燃氣噴口與輻射管管體中心軸線呈一定的夾角α，夾角α的范圍為10。?80。。
[0008]進一步，所述二次燃氣噴口包括多個為旋流噴口或直噴噴口。
[0009]進一步，所述一次燃氣噴口通入的燃氣為燃氣總量的10°/Γ40%，所述二次燃氣噴口通入的燃氣為燃氣總量的30°/Γ80%，所述三次燃氣噴口通入的剩余燃氣。
[0010]進一步，所述一次空氣噴口通入空氣為空氣總量的10°/Γ40%，剩余空氣則由二次空氣噴口噴出。
[0011 ] 進一步，所述二次空氣噴口為旋流噴口或直噴噴口。
[0012]本發明具有以下優點:由于采用上述技術方案，本發明通過一次燃氣與一次空氣在穩焰室內混合點火保證了火焰穩定性，二次燃氣噴口為多個直噴或旋流噴口，燃氣以小流量形式從噴口噴出，實現擴散燃燒，避免了一次性燃燒釋放大量熱量的情況，三次燃氣噴口設置在燃氣通道的頂端，實現燃氣三級燃燒，避免了區域過熱的情況，而且輻射管內煙氣與二次空氣混合降低氧濃度，實現低氧燃燒，降低燃燒的最高溫度，減少NOx的生成，在二次燃氣噴口和三次燃氣噴口之間設置支架支撐燃氣通道，防止燃氣通道受熱彎曲。
[0013]本發明燃燒器的結構簡單，可適于各種氣體燃氣，如焦爐煤氣、混合煤氣、天然氣等。可廣泛應用于鋼鐵、耐火材料、水泥、玻璃、陶瓷等行業，尤其適用于通有保護氣氛的熱處理爐。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明結構示意圖；
圖2為一次燃燒區的局部放大結構示意圖；
圖3為二次燃氣噴口處的局部放大結構示意圖；
圖4為A-A劑面結構意圖；
圖中:
1-燃氣進氣口 ；2_固定法蘭；3_輻射管管體；4_空氣通道管體；5_燃氣通道管體；6-穩焰室；7_ 二次空氣噴口 ；8_ 二次燃氣噴口 ；9-支架；10_套管；11_三次燃氣噴口 ；12-火焰噴口 ；13_—次燃氣噴口 ；14_ 一次空氣噴口 ；15_點火槍；16-空氣入口 ；51_后部圓筒形管體；52_前部圓筒形管體。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的說明。
[0016]如圖1至圖4所示，本發明一種輻射管燃燒器，殼體2、空氣通道管體4、燃氣通道管體5、穩焰室6、點火槍15和固定法蘭17，所述殼體2的后端設有燃氣進氣口 1，所述殼體2的下端設有空氣進氣口 16，所述空氣通道管體4的一端與所述殼體2前端固接，并與所述空氣進氣口 16聯通，所述空氣通道管體4的另一端的端部設有二次空氣噴口 7，所述燃氣通道管體5固接在所述殼體2前端的中心位置，所述燃氣進氣口 I與所述燃氣通道管體5聯通，所述燃氣通道管體5包括后部圓筒形管體51和前部圓筒形管體52，且所述后部圓筒形管體51的直徑大于前部圓筒形管體52，所述后部圓筒形管體5與前部圓筒形管體52的連接處的漸縮管體上周向設有至少一個一次燃氣噴口 13，所述前部圓筒形管體52中間位置周向設置二次燃氣噴口 8所述前部圓筒形管體52的前端設有漸縮型三次燃氣噴口11，所述點火槍15設置在所述一次燃氣噴口 13的上方的所述燃氣通道管體5上，所述穩焰室6 —端側壁上設有一次空氣噴口 14，所述穩焰室6的另一端側壁上設有火焰噴口 12，所述穩焰室6位于所述空氣通道管體4內的靠近二次空氣噴口 7 —端，固接在所述燃氣通道管體5管體上，所述火焰噴口 12與所述二次空氣噴口 7處于同一垂直線上，所述點火槍15和一次燃氣噴口 13位于所述穩焰室6內，靠近所述一次空氣噴口 14 一側的側壁；所述二次燃氣噴口 8與三次燃氣噴口 11之間管體上設有套管10，所述套管10上固結支架9。
[0017]使用時:將燃燒器通過固定法蘭17與輻射管3的一端，燃氣通道管體5的一端通過支架9和套管10固定在所述輻射管3內部，占燃氣總量的109Γ40%的燃氣通過與輻射管管體3中心軸線呈10° -80°夾角的一次燃氣噴口 13進入穩焰室6內，占空氣總量的10°/Γ40%的空氣通過一次空氣噴口 14進入穩焰室6內，燃氣與空氣在穩焰室6充分混合后經點火槍15點火生成火焰，，火焰從火焰噴口 12噴出，30°/Γ80%的燃氣通過二次燃氣噴口 8以大面積多級小流量噴出，遇剩余的由二次空氣噴口 7噴出的空氣混合，形成混合氣體，混合氣體被從火焰噴口 12噴出火焰點燃，形成擴散燃燒，避免了燃氣一次性燃燒釋放大量熱量，剩余的燃氣由三次燃氣噴口 11噴出，形成三級燃燒，有效的降低燃燒了最高溫度，減少NOx的生成。
[0018]二次空氣噴口 7設置為旋流噴口或直噴噴口，使二次空氣卷吸煙氣參與再次燃燒，降低助燃氣體中氧濃度和理論燃燒溫度，減少NOx生成量。
[0019]三次燃氣噴口 11設置在燃氣通道5頂端，將燃氣燃燒區域增大，避免產生局部高溫，降低燃燒最高溫度。
[0020]本發明的原理是:
通過一次燃氣噴口 13和一次空氣噴口 14向穩焰室6供入10°/Γ40%的燃氣和空氣，使用點火槍15點火生成火焰，形成一級燃燒，穩焰室6的空間保證了火苗不被空氣管路的大流量氣體吹散，使得點火過程變得容易進行。進而在二次燃氣噴口 8供入30°/Γ80%的燃氣和二次空氣噴口 7供入剩余空氣進行二級燃燒，燃氣以大面積多級小流量噴出，避免了燃氣一次性燃燒釋放大量熱量。在三次燃氣噴口供入剩余的燃氣進行三級燃燒，增大燃氣的燃燒區域，降低燃燒的最高溫度，同時輻射管內煙氣與二次空氣混合參與燃燒，降低氧濃度，大大減少NOx的生成量。
[0021]本裝置具有加工簡單制造方便、氣密性良好、運行穩定及有害氣體生成量低等優點。
【權利要求】
1.一種輻射管燃燒器，該燃燒器包括殼體(2)、空氣通道管體(4)、燃氣通道管體(5)、穩焰室(6)、點火槍(15)和固定法蘭(17)，所述殼體(2)的后端設有燃氣進氣口(1)，所述殼體(2)的下端設有空氣進氣口(16)，所述空氣通道管體(4)的一端與所述殼體(2)前端固接，并與所述空氣進氣口(16)聯通，所述空氣通道管體(4)的另一端的端部設有二次空氣噴口(7)，所述燃氣通道管體(5)固接在所述殼體(2)前端的中心位置，所述燃氣進氣口(I)與所述燃氣通道管體(5 )聯通，所述燃氣通道管體(5 )包括后部圓筒形管體(51)和前部圓筒形管體(52)，且所述后部圓筒形管體(51)的直徑大于前部圓筒形管體(52)，所述后部圓筒形管體(5)與前部圓筒形管體(52)的連接處的漸縮管體上周向設有至少一個一次燃氣噴口(13)，所述前部圓筒形管體(52)中間位置周向設置至少一個二次燃氣噴口(8)，所述前部圓筒形管體(52)的前端設有漸縮型三次燃氣噴口( 11)，所述點火槍(15)設置在所述一次燃氣噴口(13)的上方的所述燃氣通道管體(5)上，所述穩焰室(6) —端側壁上設有一次空氣噴口(14)，所述穩焰室(6)的另一端側壁上設有火焰噴口(12)，所述穩焰室(6)位于所述空氣通道管體(4 )內的靠近二次空氣噴口( 7 ) —端，固接在所述燃氣通道管體(5 )管體上，所述火焰噴口(12)與所述二次空氣噴口(7)處于同一垂直線上，所述點火槍(15)和一次燃氣噴口(13)位于所述穩焰室(6)內，靠近所述一次空氣噴口(14) 一側的側壁；所述二次燃氣噴口(8)與三次燃氣噴口(11)之間管體上設有套管(10)，所述套管(10)上固結支架(9)。
2.如權利要求1所述的一種輻射管燃燒器，其特征在于:所述一次燃氣噴口(13)與輻射管管體(3)中心軸線呈一定的夾角α，夾角α的范圍為10°?80°。
3.如權利要求1所述的一種輻射管燃燒器，其特征在于:所述二次燃氣噴口(8)為旋流噴口或直噴噴口。
4.如權利要求1所述的一種輻射管燃燒器，其特征在于:所述一次燃氣噴口(13)通入的燃氣為燃氣總量的10%?40%，所述二次燃氣噴口(8)通入的燃氣為燃氣總量的30%?80%，所述三次燃氣噴口( 11)通入剩余的燃氣。
5.如權利要求1所述的一種自身預熱式輻射管燃燒器，其特征在于:所述一次空氣噴口(15)通入空氣為空氣總量的10°/Γ40%，剩余空氣則由二次空氣噴口(7)噴出。
6.如權利要求1所述的一種輻射管燃燒器，其特征在于:所述二次空氣噴口(7)為旋流噴口或直噴噴口。
【文檔編號】F23D14/46GK104132343SQ201410374421
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】馮俊小, 周聞華, 姜敏, 劉興杰 申請人:北京科技大學