專利名稱：高溫空氣燒嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高溫空氣燃燒技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高溫空氣燒嘴。
背景技術(shù)：
高溫空氣燃燒技術(shù)是近十幾年來才發(fā)展的一項燃燒技術(shù)，它具有燃燒效率高、節(jié)約能源、能夠充分利用低熱值燃料、縮小爐膛尺寸、火焰溫度分布均勻等優(yōu)點。該項新技術(shù)目前在日本和歐美等國家受到了廣泛的關(guān)注，我國有關(guān)企業(yè)也正在積極地開發(fā)有關(guān)產(chǎn)品。
高溫空氣燃燒技術(shù)目前主要在冶金加熱爐、玻璃熔爐、熔鋁爐等行業(yè)中使用，今后將進一步擴展到工業(yè)鍋爐、氣化爐、固體廢棄物焚燒爐等領(lǐng)域，有著廣泛的應(yīng)用前景。
高溫空氣燒嘴通常包括有燃料管道、蓄熱體、空氣通道、空氣噴口和燃料噴口。在高溫空氣燃燒技術(shù)中，一般情況下燒嘴成對布置，如圖1所示，每支燒嘴在不同時間段分別完成噴射助燃空氣、燃料和排放煙氣的功能，即兩燒嘴交替運行，爐膛所排放高溫?zé)煔饧訜嵝顭狍w，高溫?zé)煔獾臒犰市罘e在蓄熱體內(nèi)，系統(tǒng)排放的煙氣溫度降低到接近煙氣露點溫度，當(dāng)蓄熱體熱容量接近飽和時，通過換向裝置使得助燃空氣通過這個蓄熱體，將助燃空氣加熱到較高溫度，從而達到高效回收爐膛排煙余熱的目的。高溫空氣燒嘴是這項技術(shù)的關(guān)鍵部件，負責(zé)組織燃料射流與空氣射流的混合、燃燒過程，同時還負責(zé)排放爐內(nèi)煙氣的功能，它直接影響燃燒效率的提高和污染物的排放。因此，在燒嘴的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計上，必須充分考慮噴射空氣和燃料、組織燃燒以及排放煙氣的功能。
根據(jù)以往的實際測試和理論計算表明，隨著助燃空氣溫度的提高，爐膛內(nèi)火焰溫度上升，導(dǎo)致氮氧化物排放量增加，污染環(huán)境。現(xiàn)有的各種高溫空氣燒嘴中，燃料、空氣噴口主要采用圓直噴口形式，燃料、空氣噴口的軸線平行或成一定的交角，并通過射流速度的調(diào)整，使燃料、空氣射流在混合前卷吸爐內(nèi)的煙氣。也有采用分級燃燒技術(shù)的，將燃料分為一次燃料和二次燃料。這些燒嘴都能夠推遲燃料與空氣射流在爐膛空間的混合，減小局部熱負荷，降低火焰峰值溫度，防止氮氧化物的大量生成。
目前，現(xiàn)有的高溫空氣燒嘴的空氣射流速度均比較高，主要是為了卷吸爐內(nèi)的煙氣，降低空氣射流中的氧氣濃度，達到降低氮氧化物的目的。但是，射流速度高必將使空氣噴口截面積小，排放煙氣時燒嘴內(nèi)的煙氣流速更高，煙氣流動阻力增高，需采用較大功率的引風(fēng)機，增加設(shè)備功耗。
再者，這種高溫擴散燃燒方式要求燃料與空氣在爐內(nèi)混合，而不是提前預(yù)混，則將使燃料在高溫環(huán)境下裂解生成不飽和碳氫化合物的微粒，這些微粒通過碰撞、團聚等物理生長過程，將形成煙炱。如果這些未完全燃燒產(chǎn)物未能與氧氣及時混合，則導(dǎo)致煙炱的大量排放，污染環(huán)境。尤其是助燃空氣溫度的升高提高了爐內(nèi)平均溫度水平，使燃料更加易于裂解。而圓形噴口的射流組合盡管起到了推遲混合，但不能保證及時與裂解后的碳氫化合物混合，從而容易生成大量的煙炱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種高溫空氣燒嘴，采用中低速空氣射流速度、中高速燃料射流速度的設(shè)計，即增大空氣噴口面積，適當(dāng)降低空氣射流速度，而縮小射流噴口面積，提高燃料射流速度，從而減少引風(fēng)機功耗、降低氮氧化物和煙炱的排放。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種高溫空氣燒嘴，包括燃料管道、蓄熱體、空氣通道、一個或多個空氣噴口和燃料噴口，所述蓄熱體置于所述空氣通道中，所述燃料噴口與所述燃料管道相連接，所述空氣噴口和所述空氣通道相連接，所述空氣噴口的形狀為矩形或扇形，可以使空氣射流能夠抗拒向燃料射流偏轉(zhuǎn)，所述空氣噴口的長對稱軸通過燃料噴口中心。
較佳的，所述空氣噴口的數(shù)量為兩個，對稱分配于所述燃料噴口的兩側(cè)。
較佳的，所述空氣噴口的軸線與燃料噴口的軸線平行。
本發(fā)明采用面積較大的長矩形或長扇形空氣噴口，適當(dāng)降低了空氣射流速度，減少了煙氣經(jīng)過燒嘴排出時的阻力，節(jié)省引風(fēng)機的功耗，同時增大了空氣射流抗轉(zhuǎn)向燃料射流的能力；并且燃料射流在同空氣射流混合、燃燒前能夠卷吸更多的煙氣，從而降低燃料射流中的可燃物濃度；空氣射流與燃料射流在爐內(nèi)逐漸混合，長矩形或長扇形射流為整個燃燒過程提供了充足的氧量，保證燃料和裂解所產(chǎn)生的碳氫化合物及時被完全氧化，從而既能減少氮氧化物的排放，又能減少煙炱的排放。


圖1為高溫空氣燃燒原理2為本發(fā)明實施例高溫空氣燒嘴剖面3為本發(fā)明一實施例高溫空氣燒嘴噴口示意4為本發(fā)明另一實施例高溫空氣燒嘴噴口示意圖標(biāo)號說明1燃料管道 2蓄熱體3空氣通道 4空氣噴口5燃料噴口具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明。
一種高溫空氣燒嘴，包括燃料管道1、兩個蓄熱體2、兩個空氣通道3、兩個空氣噴口4和一個燃料噴口5組成，所述兩蓄熱體2置于所述兩空氣通道3中，所述燃料噴口5與所述燃料管道1相連接，所述空氣噴口4和所述空氣通道3相連接，所述兩個空氣噴口4對稱分配于所述燃料噴口5的兩側(cè)，所述空氣噴口4的軸線與燃料噴口5的軸線平行，所述空氣噴口4的長對稱軸通過燃料噴口中心。
在高溫空氣燒嘴的運行參數(shù)方面，采用中低速空氣射流速度、中高速燃料射流速度的設(shè)計，即增大空氣噴口面積，適當(dāng)降低空氣射流速度，而縮小射流噴口面積，提高燃料射流速度。
實施例一如圖3所示，空氣噴口4呈長扇形，夾角為50°～90°，其內(nèi)徑220～300mm、外徑700～1000mm。以燒天然氣的高溫空氣燒嘴為例，燃氣射流速度在25～80m/s、空氣射流速度為20～50m/s范圍，燃氣噴口(2)內(nèi)徑60～120mm，空氣預(yù)熱溫度為850℃，燃氣無預(yù)熱。經(jīng)實驗驗證，火焰溫度在1200～1600℃，氮氧化物的排放量僅為35ppm(6％O2)，完全燃燒，無煙炱排放。
實施例二如圖4所示，空氣噴口4呈矩形，尺寸為200～250mm×400～600mm。以燒焦?fàn)t煤氣的高溫空氣燒嘴為例，燃氣射流速度在25～60m/s、空氣射流速度為20～40m/s范圍，燃氣噴口(2)內(nèi)徑60～100mm，空氣預(yù)熱溫度為1000℃，燃氣無預(yù)熱。經(jīng)實驗驗證，火焰溫度在1150～1600℃，氮氧化物的排放量僅為40ppm左右(6％O2)，完全燃燒，無煙炱排放。
權(quán)利要求
1.一種高溫空氣燒嘴，包括燃料管道、空氣通道、一個或多個空氣噴口、燃料噴口和蓄熱體，所述蓄熱體置于所述空氣通道中，所述燃料噴口與所述燃料管道相連接，所述空氣噴口和所述空氣通道相連接，其特征在于所述空氣噴口的形狀為矩形或扇形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫空氣燒嘴，其特征在于所述空氣噴口的長對稱軸通過燃料噴口中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高溫空氣燒嘴，其特征在于所述空氣噴口的數(shù)量為兩個，對稱分配于所述燃料噴口的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高溫空氣燒嘴，其特征在于所述空氣噴口的軸線與燃料噴口的軸線平行。
全文摘要
一種高溫空氣燒嘴，包括燃料管道、空氣通道、一個或多個空氣噴口、燃料噴口和蓄熱體，所述蓄熱體置于所述空氣通道中，所述燃料噴口與所述燃料管道相連接，所述空氣噴口和所述空氣通道相連接，采用面積較大的長矩形或扇形空氣噴口，適當(dāng)降低了空氣射流速度，從而減少了煙氣經(jīng)過燒嘴排出時的阻力，節(jié)省引風(fēng)機的功耗，同時增大空氣射流抗偏向燃料射流的能力；并且燃料射流在燃燒前能夠更多地卷吸煙氣，從而降低燃料射流中的可燃物濃度；空氣射流與燃料射流在爐內(nèi)逐漸混合，長矩形或長扇形射流為整個燃燒過程提供了充足的氧量，保證燃料和所產(chǎn)生的碳氫化合物及時被完全氧化，從而既能減少氮氧化物的排放，又能減少煙炱的排放。
文檔編號F23D14/38GK1587808SQ20041005320
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月28日
發(fā)明者朱彤 申請人:同濟大學(xué)