一种半预混低NOx烧嘴的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于燃烧器技术领域，涉及一种半预混低NOx烧嘴。
【背景技术】
[0002]冶金加热炉上使用的侧烧嘴大多采用旋转的一次空气来强化空气和燃料的扩散混合强度，以确保燃烧的稳定性，然后再利用外围的二次空气拉长火焰，并实现分级燃烧，以降低氮氧化物的排放。
[0003]但旋转的一次空气在确保燃烧稳定性的同时，也在一定程度上限制了 NOx的进一步降低。气体燃料(尤其是高热值的气体燃料)的动量与一次风的动量相差较大，很容易被切向旋转的一次空气打碎，进而被抽吸到空气流束周围，加快燃烧反应速度，从而导致反应区的燃烧温度偏高和O2浓度偏大，不利于降低NOx。旋转的一次空气结构，已成为限制NOx进一步降低的瓶颈。
[0004]针对上述问题，有必要对侧烧嘴结构进行改进，取消旋转结构，采用稳焰结构，保证火焰的稳定性的同时，可以进一步降低NOx的生成和排放，有利于减轻环保压力。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供了一种半预混低NOx烧嘴，克服了现有技术由于采用旋转结构无法进一步降低NOx的问题。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007]一种半预混低NOx烧嘴，包括具有轴线、将其排出端伸进炉体主燃烧区的烧嘴本体，其特征在于:所述烧嘴本体由可将燃料引入主燃烧区的燃料喷口单元、可将空气引入主燃烧区的空气喷口单元、用于混合燃烧和形成稳定火源的燃烧腔单元组成；
[0008]所述燃料喷口单元包括主燃料喷口 ；
[0009]所述空气喷口单元包括相互独立设置的预混空气喷口和主空气喷口 ；
[0010]所述燃烧腔单元包括预混燃烧腔和主燃烧腔；
[0011]所述预混燃烧腔设置在主燃料喷口、预混空气喷口的排出端，所述主燃料喷口与预混燃烧腔之间还设置有预混燃料喷口；
[0012]所述主燃烧腔设置在预混燃烧腔的排出端，所述主空气喷口与主燃烧腔连通。
[0013]进一步，所述预混燃料喷口、主燃料喷口、预混空气喷口、主空气喷口均设置为圆柱形。
[0014]进一步，所述预混燃料喷口的轴线均匀分布在以烧嘴轴线的圆锥面上，所述的圆锥面的张角的范围为60° -150°。
[0015]进一步，所述预混燃料喷口的截面面积为主燃料喷口的截面面积的I % -5 %，所述预混空气喷口的截面面积为预混空气喷口与主空气喷口的截面面积之和的1% -10%。
[0016]进一步，所述预混空气喷口至少为三个，均匀分布在与烧嘴同轴的分布圆上。
[0017]进一步，所述预混燃烧腔为以烧嘴中心线为轴、且带缩口的回转体区域，所述回转体的直径大于预混空气喷口的直径与预混空气喷口轴线所在分布圆的直径的总和，小于4倍预混空气喷口的直径与预混空气喷口轴线所在分布圆的直径的总和，所述预混燃烧腔的缩口直径与预混空气喷口轴线所在分布圆的直径相等。
[0018]进一步，所述主空气喷口包括相互独立的一级空气喷口和二级空气喷口，所述一级空气喷口与主燃烧腔连通，所述二级空气喷口与炉体主燃烧区连通。
[0019]进一步，所述的一级空气喷口的截面面积为预混空气喷口与主空气喷口的截面面积之和的10% -40%。
[0020]进一步，所述一级空气喷口至少为4个，均匀分布在与喷嘴同轴、且大于预混空气喷口所在分布圆的外围圆周上。
[0021]进一步，所述二级空气喷口为三组，每组至少为一个，均匀分布在与喷嘴同轴、且大于一级空气喷口所在分布圆的外围圆周上。
[0022]本发明的有益效果是:
[0023]本发明的一种半预混低NOx烧嘴，在采用分级燃烧的同时，利用少量燃料和空气，在烧嘴内部产生温度的预混燃烧火焰，确保燃烧的稳定性，并通过合理布局取消了旋转空气结构，避免了局部的高强度燃烧，突破了降低NOx的技术瓶颈，在分级燃烧的基础上，进一步降低了 NOx的排放。本发明可广泛应用于冶金、机械、化工等行业以气体为燃料的热工设备上。
[0024]本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研宄对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
【附图说明】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0026]图1为本发明一种半预混低NOx烧嘴的结构示意图；
[0027]图2为图1的左视图；
[0028]图3为图1的局部放大图。
[0029]附图标记:
[0030]1-烧嘴本体；2_燃料喷口单元；201-主燃料喷口 ；202_预混燃料喷口 ；3_空气喷口单元；301A-—级空气喷口 ；301B-二级空气喷口 ；302_预混空气喷口 ；4_燃烧腔单元；401-主燃烧腔；402_预混燃烧腔；5_主燃烧区。
【具体实施方式】
[0031]以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0032]如图1所示，本实施例一种半预混低NOx烧嘴，包括具有轴线、将其排出端伸进炉体主燃烧区5的烧嘴本体I，所述烧嘴本体I由可将燃料引入主燃烧区的燃料喷口单元2、可将空气引入主燃烧区5的空气喷口单元3、用于混合燃烧和形成稳定火源的燃烧腔单元4组成；所述燃料喷口单元2包括主燃料喷口 201 ;所述空气喷口单元3包括相互独立设置的预混空气喷口 302和主空气喷口 301 ;所述燃烧腔单元4包括预混燃烧腔402和主燃烧腔401 ;所述预混燃烧腔402设置在主燃料喷口 201、预混空气喷口 302的排出端，所述主燃料喷口 201与预混燃烧腔402之间还设置有预混燃料喷口 202 ;所述主燃烧腔401设置在预混燃烧腔402的排出端，所述主空气喷口 301与主燃烧腔401连通。通过在烧嘴本体内设置预混燃烧腔402，分出小部分点火空气和点火燃料，在预混燃烧区预混燃烧，为主空气和主燃料的燃烧提供稳定的点火源。
[0033]在本实施例中，所述预混燃料喷口 202、主燃料喷口 201、预混空气喷口 302、主空气喷口 301均设置为圆柱形，一方面便于加工，另一方面可以增加流量，使接触、燃烧更充分，所述预混燃料喷口 202的轴线均匀分布在以烧嘴轴线的圆锥面上，如图3所示，所述的圆锥面的张角α的范围为60° -150°，本实施例优选为80° -130°，使燃料通过预混燃料喷口 202进入预混燃烧腔402内与预混空气喷口 302的空气充分混合，并充分接触燃烧，形成稳定的点火源。
[0034]在本实施例中，所述预混燃料喷口 202的截面面积为主燃料喷口 201的截面面积的1% _5%，所述预混空气喷口 302的截面面积为预混空气喷口 202与主空气喷口 2