一種燒嘴及其制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種燒嘴及其制造方法，屬于預混的氣體燃燒器技術領域。本發明的燒嘴，包括位于燒嘴本體內的一次風通道、二次風通道和天然氣通道，一次風通道自一次風進口向一次風出口方向依次為等截面通道段和漸闊通道段，圍繞一次風通道的周向至少分布有三條二次風通道，天然氣通道的天然氣出口處與漸闊通道段連通；天然氣通道與等截面通道段中軸線的夾角為δ，且30°≤δ≤50°；漸闊通道段的軸向截面上兩條側邊的夾角為β，且34°≤β≤60°；所有二次風通道與等截面通道段中軸線的夾角均為γ，且0°≤γ≤10°。本發明提供了一種綜合燃燒性能良好的用于氣體燃燒的燒嘴。
【專利說明】
一種燒嘴及其制造方法
技術領域
[0001] 本發明屬于預混的氣體燃燒器技術領域，更具體的說，涉及一種燒嘴及其制造方 法，尤其適合用于蓄熱式燃燒器系統。
【背景技術】
[0002] 被國外稱為HTAC(High Temperature Air Combustion)的蓄熱式高溫空氣燃燒技 術，是上個世紀國外提出的一種全新概念的燃燒技術。該技術把回收煙氣余熱與高效燃燒 及低NOx等技術有機地結合起來，它通過高效蓄熱材料將助燃空氣從室溫預熱至800~1000 °C的高溫，從而實現了極限節能、極限降低NOx排放量的雙重目的。
[0003] 盡管蓄熱式高溫燃燒技術是一項節能、環保的高新技術。但是國內天然氣蓄熱式 燒嘴還沒有比較成熟的結構。目前天然氣和助燃風采用的是傳統的外混式結構，因此天然 氣在燃燒過程中不能與助燃風充分混合，致使天然氣中的甲烷裂解產生碳黑而浪費能源， 經理論計算及實際檢測，傳統天然氣蓄熱式燒嘴燃燒的煙氣中含有8~10%的未完全燃燒 物。
[0004] 針對上述問題，現有技術中已有相關的技術方案公開，例如專利公開號：CN 202647771 U，【公開日】：2013年1月2日，發明創造名稱為：一種天然氣通道周向分布式燒嘴， 該申請案公開了一種天然氣通道周向分布式燒嘴，屬于不預混的氣體燃燒器技術領域。該 申請案的燒嘴包括燒嘴磚本體、助燃空氣通道和天然氣通道，助燃空氣通道為管狀結構，位 于燒嘴磚本體的內部;天然氣通道圍繞助燃空氣通道周向分布二條或二條以上，該天然氣 通道埋在燒嘴磚本體中，天然氣通道前端的噴口段與助燃空氣通道的中心軸向夾角為α，且 0°<α<90°，噴口段與助燃空氣通道同向布置，并在燒嘴前端匯合。該申請案的燒嘴對天然 氣具有細化分流的作用，可增大天然氣和助燃空氣的接觸面積，大大降低了天然氣的不完 全燃燒量。但是，經過實際使用該申請案的燒嘴后發現，該申請案的燒嘴還存在以下難以克 服的缺陷：（1)該申請案中雖然天然氣通道的周向分布結構有利于天然氣與助燃空氣混合， 但是該申請案的燒嘴屬于不預混的氣體燃燒器，燃燒時天然氣與助燃空氣的混合情況仍舊 不理想；（2)該申請案中天然氣進口總管分為二條或二條以上埋在燒嘴磚本體中的細長天 然氣通道，雖然分散了天然氣，對天然氣具有細化分流的作用，但是實際使用過程中發現細 長的天然氣通道中容易發生堵塞，嚴重影響生產的順行；（3)該申請案的燒嘴在使用時，火 焰的形狀無法有效控制，經常使得燒嘴附近的溫度較高，從而造成燒嘴的使用壽命有限。
[0005] 現有技術中還公開能夠調節火焰長度的燒嘴，例如專利公開號:CN 201093500 Υ， 【公開日】：2008年7月30日，發明創造名稱為:一種可調焰天然氣燒嘴，該申請案公開了一可調 焰天然氣燒嘴，包括套管、空氣管、天然氣噴管、背板、燒嘴殼體等部件，在天然氣噴管中插 有中心風管，在天然氣噴管外設有固定風套和活動風套，活動風套結構為大小變徑管，其小 直徑管套在靠近背板外側的天然氣噴管上，大直徑管套在固定風套上，在固定風套和活動 風套重疊部分開有一個矩形風口。其中在活動風套小直徑管上設有風套圈和固定圈，在風 套圈上設有二個把手，固定圈內設有螺栓固定活動風套，該燒嘴結構簡單、調節精度高。但 是，該申請案的燒嘴在實際使用中還存在以下不足之處:天然氣在燃燒過程中火焰的形狀 難以保持穩定，從而使得爐膛內的溫度場難以穩定下來，無法滿足加熱要求較高的場合。
[0006] 還如專利公開號:CN 1431143 A，發明創造名稱為:多通道天然氣部分氧化制合成 氣燒嘴;專利公開號:CN 2077953 U，發明創造名稱為:燃氣調溫燒嘴。上述技術方案針對燒 嘴結構進行改造，均立足于改善燃料與空氣的混合情況，其結構較為復雜，不方便維護和制 造，另外在火焰溫度、長短、燃燒范圍等調節問題上仍需要進一步改善。
[0007] 綜上所述，如何設計出一種綜合燃燒性能良好的用于氣體燃燒的燒嘴，是現有技 術中亟需解決的技術難題。
【發明內容】
[0008] 1.發明要解決的技術問題
[0009] 本發明的目的在于克服現有燒嘴的不足，提供了一種綜合燃燒性能良好的用于氣 體燃燒的燒嘴。
[0010] 2.技術方案
[0011] 為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：
[0012] 本發明的燒嘴，包括燒嘴本體，還包括位于燒嘴本體內的一次風通道、二次風通道 和天然氣通道，所述一次風通道靠近一次風出口處為漸闊通道段，圍繞所述一次風通道的 周向至少分布有三條二次風通道，所述天然氣通道的天然氣出口處與所述漸闊通道段連 通。
[0013] 作為本發明更進一步的改進，所述一次風通道自一次風進口向一次風出口方向依 次為等截面通道段和漸闊通道段，所述天然氣通道與所述等截面通道段中軸線的夾角為δ， 且30°<δ<50°。
[0014] 作為本發明更進一步的改進，所述漸闊通道段的軸向截面上兩條側邊的夾角為β， 且34。彡衫60。。
[0015] 作為本發明更進一步的改進，所有二次風通道自二次風進口向二次風出口方向逐 漸靠近。
[0016] 作為本發明更進一步的改進，所有二次風通道與所述等截面通道段中軸線的夾角 均為γ，且0°彡γ彡10°。
[0017] 作為本發明更進一步的改進，所述等截面通道段的管徑為06O~16Omm，所述二次 風通道的管徑為030~120_，所述天然氣通道的管徑為030~90mm。
[0018] 本發明的燒嘴的制造方法，包括以下步驟：
[0019] (1)制模:根據燒嘴的結構和尺寸制作模具；
[0020] (2)澆注:進行澆注，澆注過程進行震實去除縮孔；
[0021] (3)干燥：自然風干22~24h后脫模，繼續自然風干120~144h;
[0022] (4))焙燒:經過72~12011從室溫升到700~720°(：，保溫4~4.511，最后經過22~2411 冷卻到室溫。
[0023] 作為本發明的燒嘴的制造方法更進一步的改進，步驟二中澆注料的原料包括剛玉 和莫來石。
[0024] 3.有益效果
[0025]采用本發明提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下有益效果：
[0026] (1)本發明的燒嘴，其設計有一次風通道，圍繞一次風通道周向分布至少三條二次 風通道，多條二次風通道將二次風分成多股細流噴出，增加了二次風與天然氣的接觸面積， 通過天然氣預燃燒和天然氣二次燃燒，有效解決了天然氣燃燒不充分的問題，提高了天然 氣燃料的有效利用率。
[0027] (2)本發明的燒嘴，夾角為δ、夾角β和夾角γ的設計，有效地控制了天然氣火焰的 形狀，在爐膛內形成穩定的溫度場，滿足各種場合的加熱要求；同時，克服了火焰燃燒區域 過于集中而導致的局部溫度過高，大大避免了燒嘴、爐內設施、坯料等被燒損的現象，是一 種綜合燃燒性能良好的氣體燃燒燒嘴。
[0028] (3)本發明的燒嘴應用于天然氣蓄熱式鍛造加熱爐后，解決了燃料不能充分燃燒 的問題，燒嘴使用后，噸鋼能耗比傳統的燒嘴節能25~30%以上，每噸鋼燃天然氣成本控制 在50~65m 3;坯料鍛造氧化鐵皮量減少一半，火焰均勻、柔和、穩定;燃燒后煙氣中氮氧化物 排放量N0x<200mg/m 3，S〇2< 100mg/m3，是一種節能效果顯著的環保設備。
[0029] (4)本發明的燒嘴，天然氣通道、一次風通道、二次風通道均預埋在燒嘴本體中，減 少了外力破壞天然氣通道和助燃空氣通道的可能，即使在天然氣通道和助燃空氣通道均燒 損的條件下，燒嘴本體仍能繼續使用，燒嘴制造成本低，使用壽命高，且維修簡單方便。
【附圖說明】
[0030] 圖1為實施例1的燒嘴的主視結構示意圖；
[0031] 圖2為圖1中的A-A剖視結構示意圖；
[0032]圖3為圖1中的B-B剖視結構示意圖。
[0033]示意圖中的標號說明：1、燒嘴本體;2、一次風通道;21、一次風進口； 22、一次風出 口；3、二次風通道;31、二次風進口；32、二次風出口；4、天然氣通道;41、天然氣入口；42、天 然氣出口。
【具體實施方式】
[0034]為進一步了解本發明的內容，結合附圖和實施例對本發明作詳細描述。
[0035] 實施例1
[0036] 結合圖1~3(圖1為圖2中沿C向的視圖），本實施例的燒嘴，包括燒嘴本體1以及位 于燒嘴本體1內的一次風通道2、二次風通道3和天然氣通道4，一次風通道2自一次風進口 21 向一次風出口 22方向依次為等截面通道段和漸闊通道段(具體漸闊通道段為喇叭口中空結 構），圍繞一次風通道2的周向至少分布有三條二次風通道3(三條或三條以上的二次風通道 3對二次風起到細化分流的效果），天然氣通道4的天然氣出口 42處與漸闊通道段連通。其 中，天然氣通道4與上述等截面通道段中軸線的夾角為δ，且30° <δ<50°;漸闊通道段的軸 向截面上兩條側邊的夾角為β，且34° <β<60° (即喇叭口中空結構的開口角度為β);所有二 次風通道3自二次風進口 31向二次風出口 32方向逐漸靠近，同時，所有二次風通道3與等截 面通道段中軸線的夾角均為γ，且0° < γ <10°。等截面通道段的管徑為06〇~l_mm，二次 風通道3的管徑為03O~12Omm，天然氣通道4的管徑為030~90mm。
[0037] 使用時，一次風由一次風通道2的一次風進口 21進入燒嘴內部，與進入燒嘴內部的 天然氣在漸闊通道段內預混并形成一次燃燒(其中，天然氣從燒嘴本體1上的天然氣入口41 進入燒嘴內部），經過一次預混燃燒后的天然氣進入爐膛內部并與二次風出口 32噴出的二 次風再次混合，形成二次燃燒。其中，天然氣燃燒過程中，通過調節一次風和二次風的流量， 能夠達到如下效果：1)實現燃料完全燃燒;2)調節控制火焰最高溫度，防止燒鋼，減少燒損； 3)調節火焰長度，使爐膛溫度均勻。
[0038]現有技術中用于天然氣等氣體燃燒的燒嘴，雖然種類形式多種多樣，但是大多存 在燃燒過程中火焰的形狀難以保持穩定的缺陷，從而使得爐膛內的溫度場難以穩定下來， 無法滿足加熱要求較高的場合。發明人經過實際使用發現，本實施例的燒嘴，采用以下技術 特征："圍繞一次風通道2的周向至少分布三條二次風通道3，天然氣通道4的天然氣出口 42 處與漸闊通道段連通，天然氣通道4與等截面通道段中軸線的夾角為δ，且30° <δ<50°;漸 闊通道段的軸向截面上兩條側邊的夾角為β，且34° <β<60°;所有二次風通道3自二次風進 口 31向二次風出口 32方向逐漸靠近，同時，所有二次風通道3與等截面通道段中軸線的夾角 均為γ，且0° < γ <10°"，能夠使得噴入爐膛的火焰在形狀上保持相對穩定，從而在爐膛內 形成穩定的溫度場，滿足各種場合的加熱要求。具體分析如下：圍繞一次風通道2的周向至 少分布三條二次風通道3，使得二次風在多個二次風通道3內被分散，同時，二次風通道3呈 一定角度的傾斜設置，經過一次預混燃燒后的天然氣進入爐膛時，首先在漸闊通道段內形 成向外側擴張的流向，然后在爐膛內，多股二次風與一次預混燃燒后的天然氣呈相交角混 合，一方面有利于天然氣的充分燃燒，更加重要的是，采用上述的形式和相交角將二次風與 一次預混燃燒后的天然氣混合燃燒（即一次預混燃燒后的天然氣在漸闊通道段內被一次風 推動向外呈周向擴張流動，而多股二次風呈周向收縮流動），能夠將燃燒區域控制在一定的 范圍內，穩定天然氣的燃燒，有效地控制燃燒火焰的形狀，避免了火焰晃動情況的出現。進 一步的，天然氣通道4的天然氣出口 42處與漸闊通道段連通，天然氣通道4與等截面通道段 中軸線的夾角為S，且30° <δ<50°，天然氣與一次風呈上述形式和角度進行預混合燃燒，使 得預燃燒在二次燃燒區域之外的區域穩定進行，克服了火焰燃燒區域過于集中而導致的局 部溫度過高，大大避免了燒嘴、爐內設施、坯料等被燒損的現象。
[0039]本實施例的燒嘴，其設計有一次風通道2,圍繞一次風通道2周向分布至少三條二 次風通道3,多條二次風通道3將二次風分成多股細流噴出，增加了二次風與天然氣的接觸 面積，通過天然氣預燃燒和天然氣二次燃燒，有效解決了天然氣燃燒不充分的問題，提高了 天然氣燃料的有效利用率。
[0040] 本實施例的燒嘴，夾角為δ、夾角β和夾角γ的設計，有效地控制了天然氣火焰的形 狀，在爐膛內形成穩定的溫度場，滿足各種場合的加熱要求；同時，克服了火焰燃燒區域過 于集中而導致的局部溫度過高，大大避免了燒嘴、爐內設施、坯料等被燒損的現象，是一種 綜合燃燒性能良好的氣體燃燒燒嘴。
[0041] 本實施例的燒嘴應用于天然氣蓄熱式鍛造加熱爐后，解決了燃料不能充分燃燒的 問題，燒嘴使用后，噸鋼能耗比傳統的燒嘴節能25~30%以上，每噸鋼燃天然氣成本控制在 50~65m 3;坯料鍛造氧化鐵皮量減少一半，火焰均勻、柔和、穩定;燃燒后煙氣中氮氧化物排 放量N0x<200mg/m 3，S〇2< 100mg/m3，是一種節能效果顯著的環保設備。
[0042] 本實施例的燒嘴，天然氣通道4、一次風通道2、二次風通道3均預埋在燒嘴本體1 中，減少了外力破壞天然氣通道和助燃空氣通道的可能，即使在天然氣通道和助燃空氣通 道均燒損的條件下，燒嘴本體1仍能繼續使用，燒嘴制造成本低，使用壽命高，且維修簡單方 便。
[0043] 具體本實施例中，對于二次風通道3的二次風進口31和二次風出口32進行定位，二 次風進口 31的端面圓心均分布在同心圓a的圓周上，該同心圓a以燒嘴本體1中心為圓心，同 心圓a直徑為044_Omm;二次風出口 32的端面圓心均分布在同心圓b的圓周上，該同心圓b以 燒嘴本體1中心為圓心，同心圓b直徑為0354mm;8條二次風通道3沿一次風通道2的四周分 布，且8條二次風通道3與等截面通道段中軸線的夾角均為5°，天然氣通道4與等截面通道段 中軸線的夾角為40°，漸闊通道段的軸向截面上兩條側邊的夾角為47°。等截面通道段的管 徑為060mm，二次風通道3的管徑為030mm，天然氣通道4的管徑為045mm。
[0044] 本實施例的燒嘴的制造方法，包括以下步驟：
[0045] (1)制模:根據爐子大小和使用要求，設計出燒嘴，根據燒嘴的結構和尺寸制作模 具；
[0046] (2)澆注:根據使用燃料種類和爐膛最高溫度及爐子使用狀況，通過調節Al2〇3含量 及輔材含量，使燒嘴的體積密度、耐壓強度、抗折強度、線變化率、最高使用溫度及抗熱震性 等性能滿足使用要求，從而確定澆注料具體配方，其中，澆注料的原料包括剛玉和莫來石； 制備澆注料，進行澆注，澆注過程進行震實去除縮孔。
[0047] (3)干燥：自然風干22~24h后脫模，要求表面光滑平整無缺陷，繼續自然風干120 ~144h;
[0048] (4)焙燒:燒嘴焙燒，根據材料性能及燒嘴大小經過72~120h從室溫升到700~720 °C，保溫4~4.5h，最后經過22~24h冷卻到室溫。
[0049] 實施例2
[0050] 本實施例的燒嘴，其結構與實施例1基本相同，其不同之處在于:3條二次風通道3 沿一次風通道2的左中、右中、下中三個側面分布，3條二次風通道3與等截面通道段中軸線 的夾角均為4°，天然氣通道4與等截面通道段中軸線的夾角為35°，漸闊通道段的軸向截面 上兩條側邊的夾角為40°。等截面通道段的管徑為0110mm，二次風通道3的管徑為070mm， 天然氣通道4的管徑為.06_〇_m?。
[0051 ] 實施例3
[0052]本實施例的燒嘴，其結構與實施例1基本相同，其不同之處在于:4條二次風通道3 對稱分布于一次風通道2的四個側面上;4條二次風通道3與等截面通道段中軸線的夾角均 為6°，天然氣通道4與等截面通道段中軸線的夾角為45°，漸闊通道段的軸向截面上兩條側 邊的夾角為50°。等截面通道段的管徑為01.6〇:mm，二次風通道3的管徑為_08_()111111，天然氣通 道4的管徑為.075mm。
[0053]以上示意性的對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所 示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技 術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案 相似的結構方式及實施例，均應屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種燒嘴，包括燒嘴本體(1)，其特征在于:還包括位于燒嘴本體（I)內的一次風通道 (2)、二次風通道(3)和天然氣通道(4)，所述一次風通道(2)靠近一次風出口（22)處為漸闊 通道段，圍繞所述一次風通道(2)的周向至少分布有三條二次風通道(3)，所述天然氣通道 (4)的天然氣出口（42)處與所述漸闊通道段連通。2. 根據權利要求1所述的燒嘴，其特征在于:所述一次風通道(2)自一次風進口（21)向 一次風出口（22)方向依次為等截面通道段和漸闊通道段，所述天然氣通道(4)與所述等截 面通道段中軸線的夾角為I且30° <δ<50°。3. 根據權利要求2所述的燒嘴，其特征在于:所述漸闊通道段的軸向截面上兩條側邊的 夾角為β，且34°<β<60°。4. 根據權利要求3所述的燒嘴，其特征在于:所有二次風通道(3)自二次風進口（31)向 二次風出口（32)方向逐漸靠近。5. 根據權利要求4所述的燒嘴，其特征在于:所有二次風通道(3)與所述等截面通道段 中軸線的夾角均為γ，且0° < γ <10°。6. 根據權利要求2~5任意一項所述的燒嘴，其特征在于:所述等截面通道段的管徑為 06〇~ 160mm,所述二次風通道（3)的管徑為03〇~ 12〇mm，所述天然氣通道（4)的管徑為 030~90mm。7. -種權利要求6所述的燒嘴的制造方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 制模:根據燒嘴的結構和尺寸制作模具； (2) 澆注:進行澆注，澆注過程進行震實去除縮孔； (3) 干燥：自然風干22~24h后脫模，繼續自然風干120~144h; (4) 焙燒:經過72~120h從室溫升到700~720°C，保溫4~4.5h，最后經過22~24h冷卻 到室溫。8. 根據權利要求7所述的燒嘴的制造方法，其特征在于:步驟二中澆注料的原料包括剛 玉和莫來石。
【文檔編號】F23D14/62GK105889930SQ201610397152
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月1日
【發明人】許詩雙, 陳 光, 張西和, 廖為娟
【申請人】馬鞍山天洲節能工程科技有限公司