一種穩(wěn)焰低氮固體燃料富氧燃燒器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃燒器，特別是一種穩(wěn)焰低氮固體燃料富氧燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]固體燃料在工業(yè)窯爐的應(yīng)用目前較普遍的燃燒方法為“助燃空氣+燃料”的方式，由于空氣中能與固體燃料發(fā)生反應(yīng)的助燃劑氧氣只占總氣量的21%，氮氣占總量的78%作為無利氣體進入窯爐，在窯爐火焰高溫中生成NOx的作為廢氣排出將帶走大量熱能，且大量的NOx物煙氣處理成本很高。同時由于空氣含氧量低，固體燃料在短吋間內(nèi)很難充分燃盡，受熱產(chǎn)品中易出現(xiàn)遺留未燃盡物，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量。目前雖有部份企業(yè)進行了富氧燃燒改造但僅在液體和氣體燃料上得到了應(yīng)用，固體燃料受輸送、燃燒控制及燃燒器性能等因素的影響還沒有得到很好廣泛應(yīng)用。
[0003]以往富氧燃燒器普遍存在以下問題:
1、燃燒火焰不穩(wěn)定；
2、火焰局部溫度過高，溫度不勻衡，NOx的生成得不到較好的控制；
3、火炬短小、幅蓋面積不夠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種穩(wěn)焰低氮固體燃料富氧燃燒器。其是以提高燃燒穩(wěn)定性、增加火焰體積，降低火焰溫度，促進窯內(nèi)熱流循環(huán)進而有效降低NOx生成為目的。采取在燃燒器內(nèi)部進行氧氣與燃料空氣混合流預(yù)混合形式，燃料噴嘴利用文丘里同軸噴射器原理射流噴射，從燃料噴口外部向窯內(nèi)高速射流供氧等方法，促進燃燒器出口連續(xù)穩(wěn)定火焰前沿形成。燃燒器具有火焰亮度高、火焰溫度均衡、氮氧化物生成少，爐氣回流強、火炬幅蓋面大等積極效果。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種穩(wěn)焰低氮固體燃料富氧燃燒器，其特征在于，包括燃料空氣混合流入口，氧氣入口，氧氣調(diào)節(jié)閥，旋風(fēng)混合器，氧氣噴嘴，燃料噴嘴，二道氧氣導(dǎo)管，一道氧氣導(dǎo)管和燃料流輸送管；燃料空氣混合流入口與燃料流輸送管連通，所述燃料流輸送管的另一端連接有旋風(fēng)混合器，旋風(fēng)混合器與燃料噴嘴連接；燃料空氣混合流由燃料空氣混合流入口進入，經(jīng)燃料流輸送管進入旋風(fēng)混合器，再進入燃料噴嘴；所述氧氣入口設(shè)置在二道氧氣導(dǎo)管上，二道氧氣導(dǎo)管內(nèi)設(shè)置有一道氧氣導(dǎo)管，一道氧氣導(dǎo)管的入口處設(shè)置有氧氣調(diào)節(jié)閥；所述燃料流輸送管是套裝在一道氧氣導(dǎo)管內(nèi)的；從氧氣入口進來的氧氣通過氧氣調(diào)節(jié)閥分流成兩道氧氣流即一道氧氣導(dǎo)管內(nèi)的一道氧氣流和二道氧氣導(dǎo)管內(nèi)的二道氧氣流，一道氧氣導(dǎo)管的出口端與旋風(fēng)混合器的氧氣導(dǎo)流槽連通，一道氧氣導(dǎo)管內(nèi)的一道氧氣流經(jīng)旋風(fēng)混合器上的氧氣導(dǎo)流槽進入燃料噴嘴，一道氧氣流與燃料空氣混合流一起在燃料噴嘴內(nèi)旋流混合，形成混合好的富氧燃料混合流；二道氧氣導(dǎo)管出口端設(shè)有氧氣配氣室，氧氣配氣室圍繞燃料噴嘴同軸開設(shè)有多個用于安裝二道氧氣噴嘴的氧氣噴嘴安裝口，二道氧氣導(dǎo)管內(nèi)的二道氧氣流從二道氧氣導(dǎo)管經(jīng)過二道氧氣噴嘴高速噴出，高速噴出的二道氧氣流在窯爐內(nèi)形成渦旋場。
[0006]進一步地，本發(fā)明所述旋風(fēng)混合器為錐筒體結(jié)構(gòu)，旋風(fēng)混合器的噴口處的外壁上設(shè)置有一圈一條以上的氧氣導(dǎo)流槽，旋風(fēng)混合器與燃料噴嘴套接后在燃料噴嘴內(nèi)壁處形成了一道與燃料流同心的環(huán)形一道氧氣噴射口。
[0007]進一步地，本發(fā)明中的氧氣導(dǎo)流槽均勻分布，所有氧氣導(dǎo)流槽相對于燃料流輸送管道均軸向呈一定夾角設(shè)置，如傾斜10°夾角設(shè)置。
[0008]進一步地，本發(fā)明中所述燃料噴嘴為文丘里同軸噴射器結(jié)構(gòu)。進一步地，所述燃料噴嘴的燃料噴口可為長方形噴口、扁狀噴口或者圓形噴口，可以通過更換燃料噴嘴上的燃料噴口的形狀實現(xiàn)對燃燒火焰的特殊要求的調(diào)節(jié)。
[0009]進一步地，本發(fā)明中在燃料噴嘴的噴口末端內(nèi)安裝有與燃料流輸送管垂直設(shè)置的寬度為s的逆流擋板。所述逆流擋板可以設(shè)計為不同形式，長方形、半圓形、扇形、三角形均可。
[0010]進一步地，本發(fā)明中所述旋風(fēng)混合器與燃料流輸送管以及燃料噴嘴之間的連接為可拆卸連接方式。
[0011]進一步地，本發(fā)明中所述多個氧氣噴嘴安裝口與燃料噴嘴的距離相等，且多個氧氣噴嘴安裝口上下對稱設(shè)置，位于燃料噴嘴上方的氧氣噴嘴安裝口之間的距離相等，位于燃料噴嘴下方的氧氣噴嘴安裝口之間的距離相等。
[0012]進一步地，本發(fā)明中所述氧氣噴嘴安裝口的數(shù)量為8個，8個氧氣噴嘴安裝口呈環(huán)形均勻分布安裝在燃料噴嘴的外圍。氧氣噴嘴安裝口數(shù)不限定8個，可依據(jù)不同窯爐情況進行選擇。
[0013]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
1、旋風(fēng)混合器
旋風(fēng)混合器采用可拆卸連接方式，套裝在燃料噴嘴內(nèi)，其外壁上設(shè)置有多條與燃燒器軸向呈10°夾角的氧氣導(dǎo)流槽，一道以上的氧氣導(dǎo)流槽與燃料噴嘴外壁之間形成一圈環(huán)形氧氣噴射口。套裝在燃料噴嘴內(nèi)的旋風(fēng)混合器尺寸可以通過選擇不同規(guī)格的旋風(fēng)混合器進行更改。一道氧氣流從一道氧氣導(dǎo)管經(jīng)旋風(fēng)混合器上的氧氣導(dǎo)流槽進入燃料噴嘴與燃料空氣混合流旋流混合，形成富氧燃料混合流。通過對旋風(fēng)混合器外徑dl、d的設(shè)計可以實現(xiàn)對一道氧氣噴射口在燃料噴嘴內(nèi)位置的調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對火焰前沿燃燒穩(wěn)定性及火焰噴射距離的調(diào)節(jié)；其中d為旋風(fēng)混合器進一道氧氣端的外徑，dl為旋風(fēng)混合器出一道氧氣端的外徑，D為旋風(fēng)混合器的內(nèi)徑；通過旋風(fēng)混合器內(nèi)徑D的設(shè)計，可以改變?nèi)紵鬏敵龅臒峁β?，適應(yīng)不同窯爐需求。
[0014]2、燃燒器燃料噴嘴
燃料混合流進入燃燒器的燃料噴嘴。燃料噴嘴設(shè)計為文丘里同軸噴射器結(jié)構(gòu)。它不但能進一步加強一道氧氣流與燃料空氣混合流的混合，同時能將混合形成的富氧燃料混合流提供的靜壓轉(zhuǎn)化為動壓，而且還能改變富氧燃料混合流的流動特性與氣力特性。燃料噴嘴的文丘里效應(yīng)保證了二股壓力、流速不同的流體的混合。通過更換旋風(fēng)混合器的規(guī)格尺寸來改變一道氧氣噴射口位置，實現(xiàn)改變噴嘴氣力特性調(diào)節(jié)需要。燃料噴口可以設(shè)計為不同形狀，實現(xiàn)對不同火焰形狀的控制需求。
[0015]3、氧氣調(diào)節(jié)閥
進入燃燒器的高壓(0.1MPa)氧氣，通過氧氣調(diào)節(jié)閥進行流量調(diào)節(jié)后，經(jīng)過旋風(fēng)混合器上的氧氣導(dǎo)流槽噴射。不同速度的氧氣射流進入燃燒器燃料噴嘴將產(chǎn)生不同的燃料混合流流速，從而實現(xiàn)對燃燒器燃燒火焰長短的調(diào)節(jié)控制。
[0016]4、逆流擋板
在燃料噴嘴的噴口末端內(nèi)安裝有與燃料流輸送管垂直的寬度為s的逆流擋板，擋板采用可拆卸的方式安裝。富氧燃料混合流流經(jīng)擋板時，流向、流速因擋板發(fā)生改變，燃料射流因擋板阻隔在噴口前端形成逆流區(qū)。逆流區(qū)將在燃料噴口前端卷起燃料回流，使高溫爐氣對燃料進行預(yù)熱，從而縮短火焰滯燃區(qū)，提高燃燒穩(wěn)定性。不同形狀、尺寸的逆流擋板實現(xiàn)了對燃燒穩(wěn)定性和滯燃區(qū)間的調(diào)節(jié)。
[0017]5、二道氧氣噴射設(shè)計
經(jīng)外部配氧設(shè)備調(diào)節(jié)(壓力、流量)后的高壓氧氣(0.1MPa)進入燃燒器。通過氧氣調(diào)節(jié)閥分流成兩道氧氣流即一道氧氣導(dǎo)管內(nèi)的一道氧氣流和二道氧氣導(dǎo)管內(nèi)的二道氧氣流。二道氧氣流進入二道氧氣配氣室，向燃料噴嘴周圍的氧氣噴嘴供氣。其中氧氣噴嘴距離燃料噴嘴中心X，且關(guān)于燃料噴嘴中心軸中心對稱并均勻分布。高速噴出的二道氧氣流在窯爐內(nèi)形成渦旋場。渦旋場吸卷大量的爐氣到燃燒火焰中，增加了火焰體積、降底了火焰溫度，同時強列的爐氣熱流循環(huán)交換促進了爐內(nèi)溫度均勻，從而減少了 NOx的生成；渦旋場同時將未燃盡的燃料卷吸進燃燒火焰，促進燃料的二次燃燒，提高了燃料的燃燒效率。氧氣噴嘴安裝口可選擇不同規(guī)格的氧氣噴嘴安裝，對每個氧氣噴嘴安裝口安裝噴嘴規(guī)格的選擇可實現(xiàn)對火焰溫度區(qū)域的調(diào)節(jié)。
[0018]6、此燃燒器可以促進空氣-燃料的燃燒，能增加火炬幅蓋面積?？捎糜诳諝庑顭崾礁G爐。
【附圖說明】
[0019]圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2旋風(fēng)混合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3燃料噴嘴的結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖；
圖4燃料噴口效果示意及結(jié)構(gòu)形式示意圖；
圖5逆流擋板的安裝效果示意圖；
圖6逆流檔板的幾種結(jié)構(gòu)形式示意圖；
圖7 二道氧氣噴嘴安裝位置示意圖；
圖8為本發(fā)明的效果圖。
[0020]圖中:1、燃料空氣混合流入口，2、氧氣入口，3、氧氣調(diào)節(jié)閥，4、旋風(fēng)混合器，5、氧氣噴嘴，6、燃料噴嘴，7、逆流擋板，8、二道氧氣導(dǎo)管，9、一道氧氣導(dǎo)管，10、燃料流輸送管，11、燃料噴口，12、氧氣導(dǎo)流槽，13、氧氣配氣室，14、氧氣噴嘴安裝口。
[0021]本發(fā)明目的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0022]應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]參照附圖1，一種穩(wěn)焰低氮固體燃料富氧燃燒器，包括燃料空氣混合流入口 1，氧氣入口 2，氧氣調(diào)節(jié)閥3，旋風(fēng)混合器4，氧氣噴嘴5，燃料噴嘴6，逆流擋板7，二道氧氣導(dǎo)管8，一道氧氣導(dǎo)管9、燃料流輸送管10、燃料噴口 11和氧氣導(dǎo)流槽12。
[0024]燃料空氣混合流入口 I與燃料流輸送管10連通，所述燃料流輸送管10另一端連接有旋風(fēng)混合器4。旋風(fēng)混合器4上設(shè)有氧氣導(dǎo)流槽12，套裝在燃料噴嘴6內(nèi)，并與燃料噴嘴6內(nèi)壁形成環(huán)形的一道氧氣噴射口。所述氧氣入口 2設(shè)置在二道氧氣導(dǎo)管8上，二道氧氣導(dǎo)