一种可改善蓄热式炉窑燃烧效果的烧嘴及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工业炉窑技术领域，尤其涉及一种可改善蓄热式炉窑燃烧效果的烧嘴及方法。
【背景技术】
[0002]蓄热式燃烧技术与传统燃烧技术相比具有较显著的节能效果，该技术充分利用工业炉窑的排烟余热，能将助燃空气预热到1000°c以上，使排出的烟气温度降到200°C以下，实现了余热的极限回收利用，在工业炉窑燃烧领域得到了迅速的推广、应用。
[0003]蓄热式燃烧技术的核心不但要节约能源，还要使燃料在含氧率较低的气体环境中进行燃烧，降低N0X的排放量，减少对环境的污染。目前，在蓄热式燃烧技术实施过程中，大喷口的排烟通道使助燃空气高温预热得到了很好的实现，但燃料在含氧率较低的气体环境中燃烧方面还存在不足，还未能实现二者的完美统一。
[0004]目前，不少蓄热式燃烧采用高速燃烧器，依靠助燃空气和燃料气高速射流的卷吸效应，使工业炉窑内大量燃烧产物回流，达到稀释燃烧区域内的含氧体积浓度，然而这种方式的实际应用效果并不是很好，因为蓄热式燃烧时，燃烧器还承载着高温烟气排出通道的重任，为使烟气能顺利从工业炉窑内排出，燃烧器喷口尺寸一般比较大，而作为高速燃烧器应有较大的喷出速度，所以，极难二者兼顾。另外，高速射流卷吸的烟气通常只是和射流边界处的部分空气混合，工业炉窑内大部分燃烧区域的空气并没有得到稀释，氧浓度依然很高，不能很好地使燃料在含氧率较低的气体环境中进行燃烧，当射流速度小时这个问题尤为明显。
【发明内容】
[0005]本发明的目的旨在提供一种既能形成低含氧体积浓度燃烧区域，又能使高温烟气顺利排出，从而有效改善蓄热式炉窑燃烧效果的烧嘴及方法。
[0006]为此，本发明所采取的解决方案是:
一种可改善蓄热式炉窑燃烧效果的烧嘴，其特征在于，由空气通道蓄热体、燃料气通道、助燃空气通道、辅助通道及烧嘴砖组成；在方形体耐火砖构成的烧嘴砖中间设有助燃空气通道，助燃空气通道形成直线段、渐缩段、喉部、分段渐扩段的多段收放式结构，中部为直径最小的喉部，喉部前侧为分段渐扩段，喉部后侧通过渐缩段连接直线段；在助燃空气通道内并与其同心设置有一段直管形燃料气通道，燃料气通道前端喷口伸入助燃空气通道分段渐扩段的第一渐扩段内，在助燃空气通道直线段内装设有空心的空气通道蓄热体，空气通道蓄热体包裹在燃料气通道外面；沿助燃空气通道渐缩段靠近喉部处圆周上垂直于助燃空气通道轴线均布有至少两个圆管式辅助通道，辅助通道在烧嘴砖内折返后的另一端开口于烧嘴砖的前端。
[0007]所述助燃空气通道的喉部直径D为130?200 mm。
[0008]所述助燃空气通道渐缩段的渐缩角a为30°?120°，分段渐扩段第一扩张段的扩张角β为10°?90°，第二扩张段的扩张角?为10。?60°。
[0009]所述燃料气通道前端喷口与助燃空气通道喉部前端的距离为20?60 mm。
[0010]连通在助燃空气通道渐缩段上的辅助通道的轴线与助燃空气通道喉部后端的距离为10?20 mm η
[0011]所述辅助通道为2?6个。
[0012]一种可改善蓄热式炉窑燃烧效果的方法，其特征在于，应用上述烧嘴改善蓄热式炉窑燃烧效果的具体方法和过程为:
在生产过程中，当烧嘴处于燃烧状态时，燃料气由烧嘴燃料气通道进入；助燃空气穿过空气通道蓄热体，由烧嘴助燃空气通道进入，在喉部利用压力能向动能的转化，形成负压区，由于近喉部处有与炉膛联通的辅助通道，当助燃空气通过缩放通道喉部时能吸卷大量的烟气，形成烟气流，增大烟气循环倍率，并与燃料气的引射作用相配合，一方面，喷出的助燃空气与吸卷烟气流充分混合，保证助燃空气在燃烧之前就被稀释，形成低含氧体积浓度燃烧区域；另一方面，吸卷的烟气对助燃空气再次预热，起到了充分利用余热的作用，同时使炉膛燃烧更稳定，温度更均匀；当烧嘴处于排烟状态时，因引风机的吸力作用，烧嘴燃料气通道、助燃空气通道及辅助通道都将成为排烟通道，因辅助通道的加入，增大了烧嘴的排烟面积，从而既保证了助燃空气与燃料气高速喷出的吸卷效应，降低火焰高温区Ν0Χ的生成，改善燃烧效果；同时在不增加风机耗能的情况下，通过增大排烟面积，使烟气能顺利排出，降低炉膛压力。
[0013]本发明的有益效果为:
1.利用高温烟气的自身循环改善工业炉窑的燃烧条件，实现含氧率较低环境下的燃烧，可降低Ν0Χ含量5%，从而减少Ν0Χ的排放量；
2.减少燃烧产生的烟气量，减少工业炉窑的排烟热损失，可增加排烟量20%，有效降低炉膛压力；
3.降低工业炉窑内环境的氧浓度，减少被加热物料的氧化烧损，达到节能降耗的目的。
【附图说明】
[0014]图1是烧嘴结构剖面示意图；
图2是图1的Α-Α截面图。
[0015]图中:空气通道蓄热体1、燃料气通道2、助燃空气通道3、辅助通道4、烧嘴砖5。涉及助燃空气通道3的相关符号所代表的意义为:喉部直径D;渐缩段的渐缩角a ;分段渐扩段第一扩张段扩张角Y，第二扩张段扩张角β。
【具体实施方式】
[0016]由附图可见，本发明可改善蓄热式炉窑燃烧效果的烧嘴系由空气通道蓄热体1、燃料气通道2、助燃空气通道3、辅助通道4及烧嘴砖5所组成。烧嘴砖整体呈方形体，采用耐火砖制成，在烧嘴砖5的中间设有助燃空气通道3，助燃空气通道3系由直线段、渐缩段、喉部、分段渐扩段组成的多段收放式结构，其中部为直径最小的喉部，喉部前侧为分段渐扩段，分段渐扩段分为第一扩张段和第二扩张段；喉部后侧