一种新型陶瓷窑炉燃气燃烧装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及燃气燃烧技术领域。
【背景技术】
[0002]目前国内的陶瓷窑炉，其内宽普遍比国外的要宽，并且烧成时间较短，产量较大，这就要求燃烧装置的火焰射流的喷射速度较快，以加强对陶瓷制品的传热，同时可根据窑炉的需要合理地加大火焰射流的射程，火焰刚性较强，并且着火稳定、良好，燃烧完全。而在上述这几个方面，目前陶瓷窑炉所使用的燃气燃烧装置，还不能完全适应窑炉的要求。
【实用新型内容】
[0003]为了克服已有技术的不足，申请人对陶瓷窑炉的燃气燃烧装置专门进行了大量的研究工作，提出一种新型陶瓷窑炉燃气燃烧装置，使火焰射流的喷射速度较快，火焰刚性较强，并且使火焰着火稳定，燃烧较完全，节能，减少排烟，同时助燃风利用率较高。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种新型陶瓷窑炉燃气燃烧装置，在燃气燃烧装置上有燃气喷枪，在燃气喷枪上有燃气喷枪头部，在燃气喷枪头部的结构中设置有内风管和气管，气管套在内风管之外，内风管之内有内风道，在内风道的出口端设置有风帽，风帽上有风喷出孔，气管与内风管之间有燃气夹道，在燃气夹道的出口端设置有气帽，气帽上有气喷出孔。
[0005]该喷枪头部工作时，进入内风道的助燃风沿内风道向前流动，并经风帽上的风喷出孔喷出，由于气体分子不停地在做不规则的热运动，助燃风从风喷出孔喷出后，会一边向前喷射，一边向四周进行扩散运动，同时对周围的气体产生引射作用；进入燃气夹道的燃气沿燃气夹道向前流动，并经气帽上的气喷出孔喷出，燃气从气喷出孔喷出后，也会一边向前喷射，一边向四周进行扩散运动，同时对周围的气体产生引射作用。在从各个风喷出孔喷出的各股风射流与从各个气喷出孔喷出的各股燃气射流之间的流场存在有低速区或零速区，由于扩散运动的存在，会在某些低速区或零速区形成燃气与助燃风的配比处于可燃范围的区域，燃气与助燃风的混气在这些可燃区域发生燃烧，形成稳定的点火源，并从这些稳定的点火源向下游传播，形成稳定的火焰，使火焰的着火过程比较稳定。气管套在内风管之外，这样的结构有利于实现气喷出孔位于风喷出孔的外周的气动布局，从而有利于实现在风喷出孔的四周被燃气包围着的分布状态，试验表明，这样有利于着火稳定，并且可以提高助燃风的利用率。
[0006]本文所述燃气，是指可燃气体的总称，包括天然气、石油液化气、发生炉煤气及其他气体燃料，也包括各种混合气体燃料，还包括各种气体燃料经过与空气预混所得到的混合物。本文所述的风，是指助燃风的简称，也可以称作助燃空气。燃气喷枪上的风喷出孔或者气喷出孔可以呈圆柱形，也可以呈其他几何形状。
[0007]在风帽上可以至少有I个风喷出孔具有WA特征，所述WA特征是指:设Gni孔是任意一个具有WA特征的风喷出孔，设Gni孔的出口端面的中心点为点Eni，过点Eni作Gni孔的轴线的切线EniVni，将燃气喷枪头部的轴线称为LR线，直线EniVnr^ LR线之间的夹角为β ?，β ?的范围是:0°彡K 12°，此为WA特征。β ?在该范围内时，风与燃气之间混合的损失较小，并且风射流较为平直，有利于提高火焰射流的喷射速度。
[0008]在此作如下说明:
[0009]①.任何一个孔的出口端面的中心点(在此所述的孔，包括气喷出孔、风喷出孔，以及其他类型的孔)，是指该孔的出口的一端的端面的形心。
[0010]②.所述直线与平面的夹角，在立体几何中，分为如下三种情形来确定:(I).如果一条直线与一个平面垂直，这条直线与平面的夹角为90° ;(2).如果一条直线与一个平面平行或在平面内，这条直线与平面的夹角为0° ;(3).—条斜线与一个平面的夹角，是斜线和它在平面的射影所成的锐角。
[0011]设风帽上所有的风喷出孔的流通面积之和为SW，设风帽上具有WA特征的风喷出孔的流通面积之和为SWA，比值Rwa= Swa/SW，Rwa的范围可以在如下优选区段选取:0.46 ( Rwa彡I ;所述的任何一个风喷出孔的流通面积，是指该风喷出孔的内腔通道中最狭窄处的通道截面的面积，在此所述的最狭窄处，是指该处的通道截面的面积在该风喷出孔的内腔通道的所有截面的面积当中最小。Rwa在该范围内时，占风喷出孔的流通面积之和较大比例的风喷出孔具有WA特征，有利于减小混合损失，提高火焰射流的喷射速度。
[0012]在此作如下说明:任何一个孔的流通面积(在此所述的孔，包括风喷出孔、气喷出孔，以及其他类型的孔)，是指该孔的内腔通道中最狭窄处的通道截面的面积，在此所述的最狭窄处，是指该处的通道截面的面积在该孔的内腔通道的所有截面的面积当中最小。例如，图19至图21中有三个孔，分别为Kl孔、K2孔、K3孔，图19所示的Kl孔的内腔呈逐渐收缩形，且其孔的轴线垂直于其所处位置的固体外壁面，该孔的内腔通道中的最狭窄处是该孔的出口截面，该截面的面积就是Kl孔的流通面积；图20所示的K2孔的内腔呈先逐渐收缩而后又逐渐扩大的形状，该孔的内腔通道中的最狭窄处是该孔的喉部截面，该喉部截面的面积也就是K2孔的流通面积；图21所示的K3孔，该孔的轴线与固体内、外壁面呈一定的倾斜角，该孔的内腔通道中的最狭窄处是位于横截面JA与横截面JB之间的那一段呈圆柱形的孔的内腔的所有横截面，并且它们的横截面积都相等，都等于JA或JB的横截面积，则K3孔的流通面积等于JA或JB横截面的横截面积，在此说明:所述孔的内腔的横截面是指过孔的轴线上的某一点作垂直于孔的轴线在该点处的切线的平面，再用该平面去截孔的内腔所得到的截面。
[0013]在风帽上可以至少有I个风喷出孔的出口端面的中心点位于一个直径为24mm的圆柱面内，将该圆柱面称为KLD圆柱面，将该圆柱面的轴称为LD轴，设风帽上所有的风喷出孔的流通面积之和为SW，设出口端面的中心点位于KLD圆柱面内的风喷出孔的流通面积之和为Sb，比值Rb= S B/SW，Rb的范围可以在如下优选区段选取:0.46彡RbS I。Rb在该范围内时，占SW较大比例的风喷出孔的出口端面的中心点位于一个直径为Φ24πιπι的圆柱面内，试验表明，这样有利于形成一股强有力的核心射流，增强火焰的刚性。
[0014]对比出口端面的中心点位于KLD圆柱面内的各个风喷出孔的出口端面的中心点，将其中在燃气喷枪头部轴向的正方向上最靠下游的出口端面的中心点所对应的风喷出孔称为最下游风喷出孔，当最下游风喷出孔只有一个时，设其出口端面的中心点为点K ;当最下游风喷出孔多于一个时，设其中任意一个最下游风喷出孔的出口端面的中心点为点K;所述燃气喷枪头部轴向的正方向，是指沿着燃气喷枪头部轴线向着燃气喷枪的靠近窑炉炉膛的一端前进的方向；将燃气喷枪头部轴线称为LR线，过点K作一个垂直于LR线的平面PKE,作一个与平面PKE的距离为6mm的平面PKF，点K相对于平面PKF位于靠近窑炉炉膛的一侧，在位于平面PKE与平面PKF之间的LD轴与燃气喷枪头部轴线的同轴度为EDT，EDT的范围可以在如下优选区段选取:0彡EDT彡9mm。EDT在该范围内时，有利于在靠近燃气喷枪头部轴线的区域形成一股强有力的核心射流，试验表明，这样有利于提高火焰射流的喷射速度。
[0015]在风帽上可以至少有I个风喷出孔具有WD特征，所述WD特征是指:设Gt孔是任意一个具有WD特征的风喷出孔，Gt孔的出口端面的中心点为点E t，过点G t孔的轴线的切线EtVt，将燃气喷枪头部的轴线称为LR线，直线EtVt与LR线之间的夹角为β t，β t的范围是:0° ^，此为WD特征；并且设风帽上所有的风喷出孔的流通面积之和为SW，设风帽上具有WD特征的风喷出孔的流通面积之和为SWD，比值Rwd= S wd/SW，Rwd的范围是:0.54 SRwdS I。β t在该范围内时，风射流与燃气之间混合的损失较小，并且风射流较为平直，有利于提高火焰射流的喷射速度。
[0016]在其出口端面的中心点位于KLD圆柱面内的风喷出孔当中，可以有一个具有如下特征:其流通面积为Sz，Sz的范围可以在如下优选区段选取:34.6mm2S Sz< 286mm2，这是一个经过试验得出的较佳的一个数值范围，Sz在该范围内时，火焰刚性较强，与燃气的匹配较为合理，燃烧效果较理想；并且设风帽上所有的风喷出孔的流通面积之和为SW，比值Rz =SZ/SW，Rz的范围可以在如下优选区段选取:0.54 ^ Rz^ 10 1^在上述范围内时，该孔的流通面积占SW的比例较大，试验表明，这有利于形成一股强有力的核心射流。
[0017]所述Sb的范围可以在如下优选区段选取:12.6mm Sb^ 236mm2。这是经过试验得出的一个较佳的使用区段，Sb在该范围内时，火焰刚性较强，且与燃气的匹配易于获得较佳的效果。
[0018]在风帽上可以至少有3个风喷出孔具有UA特征，所述UA特征是指:设Gp孔是任意一个具有UA特征的风喷出孔，将燃气喷枪头部的轴线称为LR线，过Gp孔的出口端面的中心点Ep作一个垂直于LR线的