一种低排放蓄热式烧嘴的制作方法

本实用新型属于工业炉技术领域，尤其是涉及一种低排放蓄热式烧嘴。

背景技术：

蓄热式烧嘴是一种通过蓄热球从窑炉烟气中回收热量来预热空气以此达到交替燃烧均匀加热目的的烧嘴，它是继自身预热式烧嘴后的又一大技术进步，应用于锻造炉，热处理炉，金属熔化炉和玻璃池窑等。一套蓄热式烧嘴系统至少包括两个烧嘴，当一个烧嘴利用蓄热器里的热空气进行燃烧时，另一个烧嘴起到一个排烟口的功能，在排烟的同时，蓄热球进行蓄热，当蓄热完成后，两个烧嘴的工作状态相互转换，以此循环往复。

在20世纪90年代，蓄热式烧嘴的技术不断改进，应用也越来越广泛，但是在如今节能环保的大形势下，传统的蓄热式烧嘴存在着明显的不足：燃气与空气难以充分混合，燃烧不充分，产生大量的nox污染物，能源利用率低，同时对这些污染物的处理明显不足，耗费成本的同时还会造成了污染，因此，急需新的技术来解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种低排放蓄热式烧嘴。

实现上述目的本实用新型的技术方案为，一种低排放蓄热式烧嘴，包括炉膛、装设于炉膛两侧的烧嘴和接设于烧嘴上的气管机构，所述烧嘴包括烧嘴主体和通过法兰接设在炉膛侧壁与烧嘴主体之间的喷口砖，所述喷口砖中设有圆筒状的燃烧腔，所述喷口砖外设有圆环状的燃气管，所述燃气管上设有燃气接口，所述燃气管上均匀分设有至少为2根的燃气支管，所述燃气支管的直径小于燃气管的直径，所述燃气支管的出口端与燃烧腔相接，所述燃气支管中轴线与燃烧腔中轴线之间的夹角a为50°-60°。

所述烧嘴主体中部填装有蓄热球，所述烧嘴主体内的底部为进气腔，所述烧嘴主体内的顶部为混合腔，所述混合腔与燃烧腔相通。

所述烧嘴主体包括由外至内依次设置的钢构外壳、碳酸铝纤维层和莫来石浇筑层，所述烧嘴主体顶端在莫来石浇筑层的内侧还设置有盖板砖层。

所述蓄热球的底部设置有钢篦子，所述钢篦子与蓄热球之间还加装有钢丝网，所述烧嘴主体的顶部设有点火器。

所述烧嘴主体中部的外侧开设有蓄热球清理口，所述烧嘴主体的顶部开设有蓄热球添加口，所述烧嘴主体的底部开设有导气口，所述烧嘴主体顶部的外侧开设有烟气口。

所述蓄热球添加口为上宽下窄的等腰梯形，所述蓄热球添加口上设置有密封塞，所述密封塞为砖塞且形状和大小与蓄热球添加口相吻合。

所述气管机构包括烟气管和接设于烟气管上的空气管与废气管，所述烟气管上设置有烟气阀，所述空气管上设置有空气阀，所述废气管上设置有废气阀。

所述烟气管的一端接设在位于炉膛一侧烧嘴的烟气口上，所述烟气管的另一端接设在位于炉膛另一侧烧嘴的导气口上，所述废气管的一端接设于烟气管上，所述废气管的另一端处接设有废气处理系统。

所述废气处理系统由与废气管相接的分流管、分别接设于分流管上的1号处理管和2号处理管、接设于1号处理管出口端的1号处理室、接设于2号处理管出口端的2号处理室、与1号处理室和2号处理室相接的排气管共同构成。

所述分流管上设置有温度传感器，所述1号处理管上设置有1号电磁阀，所述2号处理管上设置有2号电磁阀。

利用本实用新型技术方案制作的一种低排放蓄热式烧嘴，其有益效果为：

1、改变了传统的将燃气管设置于烧嘴中轴线上的方式，改为将燃气管环状套在喷口砖上，同时分设燃气支管输送燃气，提高了燃气与热空气之间的混合程度，使燃气的燃烧更加充分，有效抑制了nox污染物的产生；

2、设置有烟气管，能够使燃烧产生的烟气定量回流，进行再次燃烧的同时，能够对热空气进行稀释，使燃料进行低氧燃烧，进一步抑制nox污染物的产生；

3、设置有废气处理系统，能够依据废气的温度，对废气采用不同的处理方式，在节约成本的同时，能够提高废气的处理效率，减少废气中污染物的产生，降低对大气的污染。

附图说明

图1是本实用新型整体结构图；

图2是烧嘴的结构图；

图3是废气处理系统结构示意图；

图4是本实用新型工作状态图。

图中：1、炉膛；2、烧嘴；3、烧嘴主体；4、喷口砖；5、燃烧腔；6、燃气管；7、燃气接口；8、燃气支管；9、蓄热球；10、进气腔；11、混合腔；12、钢构外壳；13、碳酸铝纤维层；14、莫来石浇筑层；15、盖板砖层；16、刚篦子；17、钢丝网；18、点火器；19、蓄热球清理口；20、蓄热球添加口；21、导气口；22、烟气口；23、密封塞；24、烟气管；25、空气管；26、废气管；27、烟气阀；28、空气阀；29、废气阀；30、废气处理系统；31、分流管；32、1号处理管；33、2号处理管；34、1号处理室；35、2号处理室；36、排气管；37、温度传感器；38、1号电磁阀；39、2号电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明，如图1、2所示，一种低排放蓄热式烧嘴，包括炉膛1、装设于炉膛1两侧的烧嘴2和接设于烧嘴2上的气管机构，所述烧嘴2包括烧嘴主体3和通过法兰接设在炉膛1侧壁与烧嘴主体3之间的喷口砖4，所述喷口砖4中设有圆筒状的燃烧腔5，所述喷口砖4外设有圆环状的燃气管6，所述燃气管6上设有燃气接口7，所述燃气管6上均匀分设有至少为2根的燃气支管8，所述燃气支管8的直径小于燃气管6的直径，所述燃气支管8的出口端与燃烧腔5相接，所述燃气支管8中轴线与燃烧腔5中轴线之间的夹角a为50°-60°。

一套蓄热式烧嘴系统至少包括两个烧嘴2，分设于炉膛1两侧，其中一个烧嘴2用于预热空气，随后混合热空气和燃气，点火后喷入炉膛1中燃烧，而燃烧产升的烟气则经过炉膛1进入另一个烧嘴2中，通过蓄热球9后排除，在经过蓄热球9时，蓄热球9会吸收烟气中的热量并储存下来，等到热量储存完成后，两个烧嘴2的工作状态互换，使热量充足的烧嘴2通过蓄热球9对空气预热，另一个烧嘴2则开始存储热量。

在本实用新型中，与现有技术不同的是，将输入燃气的燃气管6改为环形管，并环绕于喷口砖4外，同时，在燃气管6上均匀设置有至少2根的燃气支管8，燃气支管8贯穿喷口砖4连通至喷口砖4中的燃烧腔5中，并且，燃气支管8中轴线与燃烧腔5中轴线之间的夹角a为50°-60°，当被蓄热球9预热后的热空气流动到喷口砖4的燃烧腔5中时，燃气通过燃气管6上的燃气接口7进入燃气管6，在通过燃气支管8进入到燃烧腔5中与热气流混合，在此过程中，由于燃气支管8的直径小于燃气管6的直径，所以燃气在从燃气管6进入燃气支管8的时候，流速增大，高速的燃气流以环绕着热空气的形式与热空气进行混合，大大提高了燃气与热空气的混合程度，提高燃气燃烧的充分性，从而降低nox的产生，与此同时，由于燃气管6设置在喷口砖4的外部，在烧嘴2改变工作状态时，燃气管6不会被高温烟气烧坏，因此无需配置冷却用的压缩空气，节约了能源。

经研究发现，由于燃气与热空气混合后，没有及时进入到炉膛1，所以蓄热式烧嘴中的nox大都在喷口砖4处产生，因此，在本实用新型中，燃气支管8倾斜式设计，既能使燃气与热空气充分混合，又能加快混合气体的流速，使其快速进入到炉膛1中，然而，燃气支管8的倾斜角度越小，混合气体流速相对越慢；燃气支管8的倾斜角度越大，又难以保证燃气与空气在喷口砖4内的充分混合，因此经过试验后，燃气支管8中轴线与燃烧腔5中轴线之间的夹角在50°-60°之间时，既能保证混合效果，又能保证加速效果，进一步降低nox的产生。

所述烧嘴主体3包括由外至内依次设置的钢构外壳12、碳酸铝纤维层13和莫来石浇筑层14，所述烧嘴主体3顶端在莫来石浇筑层14的内侧还设置有盖板砖层15，所述烧嘴主体3中部填装有蓄热球9，所述蓄热球9的底部设置有钢篦子16，所述钢篦子16与蓄热球9之间还加装有钢丝网17。

烧嘴主体3用于预热并输送空气，烧嘴主体3的结构由外向内依次是钢构外壳12、碳酸铝纤维层13和莫来石浇筑层14，其中碳酸铝纤维层13的纤维丝较长，导热系数很小，因此具有良好的保温性能，莫来石的耐热性好，强度高，导热系数小，配合钢构外壳12，既能保证烧嘴主体3整体结构的稳固，又能隔绝内部的高温，避免出现热量的散失，造成能源浪费。

烧嘴主体3中部填装的是蓄热球9，蓄热球9能够吸收燃烧后产生烟气中的热量，对能量进行回收和存储，蓄能完成后，能够对流经蓄热球9的空气进行加热，提高空气的温度，保证空气预热后与燃气混合进行燃烧，因此，在烧嘴主体3的底部设置有钢篦子16，在钢篦子16与蓄热球9之间设置有钢丝网17，在支撑蓄热球9的同时，保证空气的通透性。

所述烧嘴主体3中部的外侧开设有蓄热球清理口19，所述烧嘴主体3的顶部开设有蓄热球添加口20，所述蓄热球添加口20为上宽下窄的等腰梯形，所述蓄热球添加口20上设置有密封塞23，所述密封塞23为砖塞且形状和大小与蓄热球添加口20相吻合。

烧嘴2的工作性能与蓄热球9有着极大的关系，因此烧嘴主体3的结构设计需要能对废弃的蓄热球9进行清理并添加新的蓄热球9，所以，在本实用新型中，于烧嘴主体3中部的外侧开设有蓄热球清理口19，方便对废弃蓄热球9的清理，同时，该蓄热球清理口19的外侧端口处设置的是碳酸铝纤维、与烧嘴主体3内部的连接位置处是粘土砖筑成，粘土砖能够防火、隔热、隔声、吸潮，并且经久耐用，价格便宜，架构稳固的同时避免烧嘴主体3内部受到影响；烧嘴主体3顶部的蓄热球添加口20用于添加蓄热球9，在其中设置有砖制的密封塞23，蓄热球添加口20与密封塞23均为上宽下窄的等腰梯形且相互吻合，能够起到良好的隔温隔热和密封作用。

所述烧嘴主体3内的底部为进气腔10，所述烧嘴主体3内的顶部为混合腔11，所述混合腔11与燃烧腔5相通，所述烧嘴主体3的底部开设有导气口21，所述烧嘴主体3顶部的外侧开设有烟气口22，所述烧嘴主体3的顶部设有点火器18。

在烧嘴主体3进行燃烧工作时，空气从烧嘴主体3底部的导气口21进入到进气腔10中，穿过蓄热球9，并在此过程中吸收蓄热球9中的热量，温度升高，随后热空气进入到混合腔11，由于混合腔11与燃烧腔5相通，因此，热空气随之进入到燃烧腔5中与燃气混合后燃烧，在此过程中，还存在有以下2点影响nox产生的因素：

1、热空气与燃气混合后，混合气体中氧气的含量越高，产升的nox越多；

2、热空气与燃气混合后，点火燃烧时，温度越高，产生的nox越多。

因此，在本实用新型中，于烧嘴主体3顶部的外侧开设有烟气口22，将燃烧产生的烟气通过烟气口22输送进烧嘴主体3的混合腔11中，当空气在蓄热球9处吸热升温后，首先会与烟气相混合，混合后的气流中，氧气的浓度会降低，并且混合气体的温度也会下降，此时，混合气体在于燃气进一步混合进行燃烧，这样的烟气回流，既能使烟气二次利用，又能降低燃烧后nox的产生。

所述气管机构包括烟气管24和接设于烟气管24上的空气管25与废气管26，所述烟气管24上设置有烟气阀27，所述空气管25上设置有空气阀28，所述废气管26上设置有废气阀29，所述烟气管24的一端接设在位于炉膛1一侧烧嘴2的烟气口22上，所述烟气管24的另一端接设在位于炉膛1另一侧烧嘴2的导气口21上，所述废气管26的一端接设于烟气管24上，所述废气管26的另一端处接设有废气处理系统30。

气管机构用于输送各种气体，其中烟气管24的一端接设在位于炉膛1一侧用于混合燃烧的烧嘴2的烟气口22上，另一端接设在位于炉膛1另一侧用于排气蓄热的烧嘴2的导气口21上，以此来实现烟气的回流；空气管25和废气管26均接设于烟气管24上，而废气管26的另一端处接设有废气处理系统30，且烟气管24上设置有烟气阀27，空气管25上设置有空气阀28，废气管26上设置有废气阀29，用于控制各种气体的运动，因此烧嘴2工作时，气管机构中各种气流的运动状态如图4所示：

炉膛1内燃烧产生烟气，烟气会进入炉膛1一侧的用于排气蓄热的烧嘴2中，此时，接设于排气蓄热烧嘴2导气口21上的各管道中空气管25上的空气阀28是关闭的、废气管26上的废气阀29和烟气管24上的烟气阀27是打开的因此，高温烟气在进入其中后，会流经蓄热球9并放热，随后，低温烟气从导气口21处进入烟气管24中，再之后，这些低温烟气会发生分流：一部分沿着废气管26进入废气处理系统30，一部分沿着烟气管24继续前进；

与此同时，在炉膛1另一侧用于混合燃烧的烧嘴2中，接设于混合燃烧烧嘴2导气口21上的各管道中空气管25上的空气阀28是打开的、废气管26上的废气阀29和烟气管24上的烟气阀27是关闭的，因此，空气能够沿着空气管进入到烧嘴2的进气腔10中，并在经过蓄热球9时吸热升温，而从另一侧排气蓄热烧嘴2中出来的一部分烟气会从该混合燃烧烧嘴2的烟气口22中进入，这些低温烟气与高温空气混合，降低混合气体的温度和其中氧气的浓度，随后这些混合气体进入到燃烧腔5中与燃气混合并燃烧。

需要说明的是，烟气管24上的烟气阀27与废气管26上的废气阀29是流量阀，能够控制管道开关的同时，也能控制其中气体的流量，由于随着蓄热球9的不断放热，其中的热量也会随之降低，空气在这里吸热后的温度也会降低，因此对于回流过来的低温烟气的量也需要降低，避免混合后的气体温度过低导致燃烧不充分。

如图3所示，所述废气处理系统30由与废气管26相接的分流管31、分别接设于分流管31上的1号处理管32和2号处理管33、接设于1号处理管32出口端的1号处理室34、接设于2号处理管33出口端的2号处理室35、与1号处理室34和2号处理室35相接的排气管36共同构成，所述分流管31上设置有温度传感器37，所述1号处理管32上设置有1号电磁阀38，所述2号处理管33上设置有2号电磁阀39。

在对于废气的处理中，主要是处理其中的nox污染物，在实际生产中，对这种化合物常使用选择性还原的方式来进行处理，当采用的还原剂不同时，适宜反应的温度也是不同的，而排出烟气的温度是存在波动，随着蓄热球9吸收热量的逐渐饱和，所排出烟气的温度也会随之升高，因此，在本实用新型的废气处理系统中，是具备选择性的，其工作流程如下：

经过废气管26流入的烟气会进入到分流管31中，随后分流管31上的温度传感器37能够检测出烟气的温度，当烟气的温度较低时，1号电磁阀39打开，烟气经过1号处理管32进入到1号处理室34中，经还原处理后，再从排气管36排出；同理，当烟气的温度较高时，2号电磁阀39打开，烟气经过2号处理管33进入到2号处理室35中，经还原反应手，再从排气管排36出。

这种选择性的处理方式，能够在增大还原剂的利用率，提高废气的处理效率，同时还降低了废气处理的成本。

利用本实用新型技术方案制作的一种低排放蓄热式烧嘴，将燃气管设置为圆环状，并加装燃气支管，提高燃气与热的混合气体的混合程度；在烧嘴主体上开设烟气口使烟气回流，降低混合气体中氧气浓度和混合气体的温度，使燃气能够充分燃烧，抑制nox的产生，同时设置有具备选择性的废气处理系统，在提高废气处理效率的同时降低了处理成本。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。