专利名称：一种大范围调温烧嘴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种煤气燃烧装置，尤其涉及一种可调温烧嘴。
背景技术：
“烧结废气余热循环利用技术”是将烧结机主烟道烟气和环冷机废气输送到烧结机台车料面进行烟气循环烧结，从而实现烧结工艺节能减排的烧结技术。其工艺机理在于利用烧结机热废气的物理热来替代部分固体燃料的燃烧热，因此烧结工序能耗将显著降低。同时烧结废气重新经过烧结料层，其中的氮氧化物、二恶因等有害物质经过高温后分解(烧结燃烧层的温度可达1100 1500°C)，故烧结工序排放废气的环保指标将得到极大优化。此外采用烧结废气余热循环利用技术后，料层温度分布也更趋均勻，烧结矿产、质量也能得到一定程度的改善。但欲使现有烧结机应用烧结废气余热循环利用技术，必须对原有烧结机进行改造。考察循环热废气的温度对烧结过程和烧结矿产、质量的影响是实验室中试的重点研究内容，由此需要200 400°C的热风以模拟烧结热废气。而通常“烧结锅”中试试验装置并不设热风发生装置，加之“烧结锅”本身已属“非标”设备，故有必要自主研发一套可满足试验要求的热风发生装置——热风炉，而热风炉的关键设备即为大范围调温烧嘴。常规的煤气燃烧装置需达到煤气着火点温度(一般500°C以上)才能稳定燃烧，因此如欲产生低温热风，通常采用燃烧炉内燃烧，外加低温稀释空气的方式，产生低温热风。 由此不仅另外需要一台稀释空气风机及相应的管路系统，增加投资及维护成本，且占用空间较大，给操作、使用带来不便。现有的调温烧嘴技术有中国专利200610140947. 8公开了一种自带稀释风的煤气调温烧嘴，其涉及一种自带稀释风的煤气调温烧嘴，该装置将煤气正常燃烧所需要的助燃空气供给与掺冷所需要的稀释空气供给两个系统合在一个烧嘴燃烧系统中来解决，烧嘴出口气流温度在100°C至1000°C内可调节。中国专利90207479. 2公开了一种燃气调温烧嘴，其燃气喷嘴前端带有以环状分布的斜向燃气孔。筒体内有一个筒壁带气膜孔的燃烧筒， 其前端与筒体的配合面带有环流空间，其后端通过一个带叶片的旋流器与燃气喷嘴前端相连。叶片与旋流器轴成一夹角，燃气斜向喷出，与经旋流器、气膜孔、环流空间的空气充分混合燃烧，特别适用做工业炉窑的烘烤燃烧设备。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种大范围调温烧嘴，该烧嘴通过煤气流量与空气流量的调节，可产生大范围可调温热风，满足在循环热废气的温度对烧结过程和烧结矿产、质量影响的中试要求，提供了设备保障。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种大范围调温烧嘴，包括盖板、基板、外喷嘴体、内喷嘴体、内套筒、煤气进气管和空气进气管，所述盖板由倒扣筒形和圆环组成，基板为圆环板；[0009]所述内喷嘴体由法兰、筒体和隔板组成，筒体内表面为二级台阶状，法兰组成筒体的底面，二块隔板固定在筒体内将筒体分为三个腔体，上部第一腔体为上煤气腔、第二腔体为下煤气腔，二块隔板沿圆周开有若干个孔，第一块隔板开的孔为上煤气喷孔，第二块隔板开的孔为下煤气孔，第二块隔板中心开有内螺纹孔，内套筒与第二隔板中心孔螺纹连接固定，将第三腔体分为内外腔体，内腔体为内燃烧腔，外腔体为外燃烧腔；所述第一块隔板开设的上煤气喷孔和第二块隔板开设的下煤气喷孔将上煤气腔、下煤气腔和外燃烧腔连通， 所述第二块隔板开设的中心孔将下煤气腔和内燃烧腔连通；所述外喷嘴体由圆环和筒体组成；所述盖板的圆环与基板外圈通过螺栓螺母连接固定，内喷嘴体的法兰、基板内圈和外喷嘴体的圆环通过螺栓螺母连接固定，盖板与基板和内喷嘴体的法兰围成的空间构成
空气室；所述外喷嘴体筒体套装在内喷嘴体筒体外，二者之间的空间构成空气喷腔；所述盖板的筒形底部中心和底部边部分别开有孔，孔内插入管子，在内喷嘴体法兰中心开有孔，在法兰边部开有若干个孔，若干个孔围成一圈，所述若干孔为空气喷孔；煤气进气管为穿过盖板筒形底部中心孔和法兰中心孔，煤气进气管连通上煤气腔；空气进气管为插入盖板筒形底部边部孔，法兰边部开有的空气喷孔将空气室与空气喷腔连通。所述内喷嘴体筒体上开有若干个外透气孔，若干个外透气孔均勻分布。所述内套筒上开有若干个内透气孔，若干个内透气孔均勻分布。所述外喷嘴体筒体顶部和内喷嘴体筒体顶部向内弯曲构成喷嘴出口，并且外喷嘴体筒体顶部、内喷嘴体筒体顶部和内套筒顶部的高度依次降低，外喷嘴体筒体顶部包覆住内喷嘴体筒体和内套筒，在内套筒顶部与内喷嘴体筒体顶部之间的空间构成外燃烧腔出口，在内喷嘴体筒体顶部和外喷嘴体筒体顶部之间的空间构成空气喷腔出口。所述第一块隔板上的上煤气喷孔与第二块隔板上的下煤气喷孔圆周轴线重合，下煤气喷孔内径为上煤气喷孔内径的1. 5倍。本实用新型采用上、下双煤气腔、内、外双燃烧腔的结构，将维持燃气正常燃烧的助燃空气系统与低温稀释空气系统集成在一个烧嘴系统中，使本实用新型可产生50 1300°C大范围可调温热风，从而克服了原有燃气燃烧装置设备复杂，成本高，占地大的缺点。本实用新型不仅能应用于烧结试验领域，在其它如物料加热、干燥等领域，尤其要求变温工况条件下，亦有广阔的应用空间。
图1为本实用新型大范围调温烧嘴结构示意图；图2为本实用新型在大煤气流量下的工作原理示意图；图3为本实用新型在小煤气流量下的工作原理示意图。图中1空气室，2煤气进气管，3空气进气管，4下煤气腔，5上煤气腔，6空气喷孔，7空气喷腔，8上煤气喷孔，9下煤气喷孔，10外燃烧腔，11外透气孔，12内燃烧腔，13内透气孔，14空气喷腔出口，15外燃烧腔出口。21盖板，22基板，23外喷嘴体，24内喷嘴体， 241法兰，242筒体，243隔板，25内套筒，26螺栓螺母，27螺栓螺母。Ptl为空气喷腔压强，P1 为外燃烧腔压强、P2为内燃烧腔压强。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。参见图1，一种大范围调温烧嘴，包括盖板21、基板22、外喷嘴体23、内喷嘴体24、 内套筒25、煤气进气管2和空气进气管3 ；所述盖板21由倒扣筒形和圆环组成，基板22为圆环板。所述内喷嘴体M由法兰Ml、筒体242和隔板243组成，筒体242内表面为二级台阶状，法兰241组成筒体的底面，二块隔板243固定在筒体M2内将筒体分为三个腔体，上部第一腔体为上煤气腔5、第二腔体为下煤气腔4，二块隔板243沿圆周开有若干个孔，第一块隔板开的孔为上煤气喷孔8，第二块隔板开的孔为下煤气孔9，第二块隔板中心开有内螺纹孔，内套筒％与第二隔板中心孔螺纹连接固定，将第三腔体分为内外腔体，内腔体为内燃烧腔12，外腔体为外燃烧腔10 ；所述第一块隔板开设的上煤气喷孔8和第二块隔板开设的下煤气喷孔9将上煤气腔5、下煤气腔4和外燃烧腔10连通，所述第二块隔板开设的中心孔将下煤气腔4和内燃烧腔12连通。所述外喷嘴体23由圆环和筒体组成；所述盖板21的圆环与基板22外圈通过螺栓螺母沈连接固定，内喷嘴体M的法兰241、基板22内圈和外喷嘴体的圆环通过螺栓螺母27连接固定，盖板21与基板22和内喷嘴体的法兰Ml围成的空间构成空气室1。所述外喷嘴体23筒体套装在内喷嘴体筒体242外，二者之间的空间构成空气喷腔 7。在盖板21的筒形底部中心和底部边部分别开有孔，孔内插入管子，在内喷嘴体法兰241中心开有孔，在法兰241边部开有若干个孔，若干个孔围成一圈，所述若干孔为空气喷孔6 ；煤气进气管2为穿过盖板21筒形底部中心孔和法兰Ml中心孔，煤气进气管2连通上煤气腔5 ；空气进气管3为插入盖板21筒形底部边部孔，法兰241边部开有的空气喷孔6将空气室1与空气喷腔7连通。所述内喷嘴体筒体242上开有若干个外透气孔11，若干个外透气孔11均勻分布， 将空气喷腔7与外燃烧腔10连通。所述内套筒25上开有若干个内透气孔13，若干个内透气孔13均勻分布，将外燃烧腔10与内燃烧腔连通。内透气孔13 —般设3排，每排(沿圆周方向)为8个，共M个孔；外透气孔11 一般设5排，每排(沿圆周方向)8个，共40个孔。所述外喷嘴体23筒体顶部和内喷嘴体M筒体顶部向内弯曲构成喷嘴出口，并且外喷嘴体筒体顶部、内喷嘴体M筒体顶部和内套筒％顶部的高度依次降低，外喷嘴体 23筒体顶部包覆住内喷嘴体M筒体和内套筒％，在内套筒％顶部与内喷嘴体M筒体顶部之间的空间构成外燃烧腔出口 15，在内喷嘴体M筒体顶部和外喷嘴体23筒体顶部之间的空间构成空气喷腔出口 14。所述第一块隔板上的上煤气喷孔8与第二块隔板上的下煤气喷孔9圆周轴线重合，下煤气喷孔9内径为上煤气喷孔8内径的1. 5倍。本实用新型一种大范围调温烧嘴的工作原理由流体力学的基本原理知，当气流高速运动时，在其周围将产生负压。据此原理， 当烧嘴不通煤气，只通空气时，空气流从空气喷孔6进入烧嘴，通过空气喷腔7从空气喷腔出口 14高速排出，在内燃烧腔12出口外和外燃烧腔出口 15处产生负压区，参见图2和图3所示的区域。将空气喷腔7、外燃烧腔10、内燃烧腔12的压强依次记为&、P1和P2,由于负压区的作用，PPPpP2t5在外燃烧腔10外壁上均勻分布外透气孔11，由上所述由于Pc^P1, 部分空气通过外透气孔11进入外燃烧腔10。而进入外燃烧腔10的部分空气从外燃烧腔出口 15排出进入负压区，结果导致外、内燃烧腔10、12的压强分布为P1SP2，故外燃烧腔10的空气又可通过内透气孔13进入内燃烧腔12。综上所述，空气喷腔7、外燃烧腔10和内燃烧腔12之间的压强关系为Pc^PAP2，空气喷腔中7中的煤气流通过外、内透气孔11、13，在压强差的驱动下可依次进入外、内燃烧腔10、12。本实用新型的烧嘴对于大煤气流量的工作过程是参见图2，煤气通过煤气进气管2进入上煤气腔5，而后通过上煤气喷孔8进入下煤气腔4，由于煤气流量大、流速快，来不及在煤气腔4中停留，而是在煤气自身惯性的作用下，直接通过下煤气喷孔9，进入外燃烧腔10。在外燃烧腔10中，煤气与助燃空气初步混合、 燃烧。在此条件下，外燃烧腔10的空气无法进一步向内燃烧腔12流动。由于煤气流量大， 外燃烧腔10的助燃空气不足以使煤气燃烧完全，故燃烧产物而后与空气喷腔出口 14喷出的低温稀释空气混合并完全燃烧，由此本实用新型的烧嘴能够产生1000 1300°C的高温热风。本实用新型的烧嘴对于小煤气流量的工作过程是参见图3，煤气通过煤气进气管2进入上煤气腔5，而后通过上煤气喷孔8进入下煤气腔4，由于煤气流量小、流速慢，煤气进入下煤气腔4后的流向不再由其自身的惯性决定，而是由外燃烧腔10和内燃烧腔12的压强分布所决定。由上述可知内燃烧腔12压强P2 与外燃烧腔10压强P1的关系为P2KP1，故煤气流进入内燃烧腔12，在此与助燃空气混合、燃烧产生热风，此后燃烧产物与从空气喷腔出口 14、外燃烧腔出口 15喷出的低温稀释空气混合，产生约50 150°C的低温热风。本实用新型的烧嘴对于中等煤气流量的工作过程是煤气流量中等时，下煤气腔4中的部分煤气由于惯性的作用，直接通过下煤气喷孔9进入外燃烧腔10，与助燃空气混合、燃烧；另外由于内燃烧腔压强P2小于外燃烧腔压强 P1,故部分煤气将进入内燃烧腔12。由于此时内燃烧腔12中并没有助燃空气，故煤气将直接穿过内燃烧腔12，在烧嘴出口处与低温稀释空气混合、燃烧。通过调节煤气流量，控制煤气通过内、外燃烧腔12、10的分配比例，从而在相当大范围内调节烧嘴产生的热风温度。通过调节煤气流量，烧嘴产生热风的温度范围约为150 1000°C。本实用新型大范围调温烧嘴通过煤气流量与空气流量的调节，可产生50 1300°C 的大范围可调温热风。在循环热废气的温度对烧结过程和烧结矿产、质量的影响中试过程中，以本实用新型的烧嘴为核心部件的热风炉，可稳定输出200 400°C的热风，满足了试验的要求，为科研活动的顺利进行提供了设备保障。此外，由于本实用新型在大煤气流量时，可产生1000 1300°C高温热风，故采用本实用新型的烧嘴可制成“烧结锅”中试试验装置的点火器。由于其热风温度可调，故在满足试验点火温度要求的同时，还可考察不同工艺条件下(如配矿结构，水、碳含量变化等)点火温度对烧结过程及烧结矿产、质量的影响，从而扩展了“烧结锅”中试的项目和范围。本实用新型产生的热风具有50 1300°C广阔的可调温度区间，不仅在“烧结试验”方面有重要应用，在其它如物料加热、干燥等领域，尤其是要求变温工况条件下，有广阔的应用空间。 以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围， 因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种大范围调温烧嘴，其特征是包括盖板(21)、基板(22)、外喷嘴体(23)、内喷嘴体(24)、内套筒(25)、煤气进气管(2)和空气进气管(3)；所述盖板(21)由倒扣筒形和圆环组成，基板(22)为圆环板；所述内喷嘴体(24)由法兰(241)、筒体(242)和隔板(243)组成，筒体(242)内表面为二级台阶状，法兰(241)组成筒体(242)的底面，二块隔板(243)固定在筒体(242)内将筒体分为三个腔体，上部第一腔体为上煤气腔(5)、第二腔体为下煤气腔(4)，二块隔板(243) 沿圆周开有若干个孔，第一块隔板开的孔为上煤气喷孔(8)，第二块隔板开的孔为下煤气孔 (9)，第二块隔板中心开有内螺纹孔，内套筒(25)与第二隔板中心孔螺纹连接固定，将第三腔体分为内外腔体，内腔体为内燃烧腔(12)，外腔体为外燃烧腔(10)；所述第一块隔板开设的上煤气喷孔(8)和第二块隔板开设的下煤气喷孔(9)将上煤气腔(5)、下煤气腔(4)和外燃烧腔(10)连通，所述第二块隔板开设的中心孔将下煤气腔(4)和内燃烧腔(12)连通；所述外喷嘴体(23)由圆环和筒体组成；所述盖板(21)的圆环与基板(22)外圈通过螺栓螺母(26)连接固定，内喷嘴体(24)的法兰(241)、基板(22)内圈和外喷嘴体(23)的圆环通过螺栓螺母(27)连接固定，盖板(21) 与基板(22)和内喷嘴体的法兰(241)围成的空间构成空气室(1)；所述外喷嘴体(23)筒体套装在内喷嘴体筒体(242)外，二者之间的空间构成空气喷腔(7)；所述盖板(21)的筒形底部中心和底部边部分别开有孔，孔内插入管子，在内喷嘴体法兰(241)中心开有孔，在法兰(241)边部开有若干个孔，若干个孔围成一圈，所述若干孔为空气喷孔(6);煤气进气管(2)为穿过盖板(21)筒形底部中心孔和法兰(241)中心孔，煤气进气管(2)连通上煤气腔(5);空气进气管(3)为插入盖板(21)筒形底部边部孔，法兰(241) 边部开有的空气喷孔(6)将空气室(1)与空气喷腔(7)连通。
2.根据权利要求1所述的大范围调温烧嘴，其特征是所述内喷嘴体筒体(242)上开有若干个外透气孔(11 )，若干个外透气孔均勻分布。
3.根据权利要求2所述的大范围调温烧嘴，其特征是所述内套筒(25)上开有若干个内透气孔(13)，若干个内透气孔均勻分布。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的大范围调温烧嘴，其特征是所述外喷嘴体 (23)筒体顶部和内喷嘴体(24)筒体顶部向内弯曲构成喷嘴出口，并且外喷嘴体(23)筒体顶部、内喷嘴体(24)筒体顶部和内套筒(25)顶部的高度依次降低，外喷嘴体(23)筒体顶部包覆住内喷嘴体(24)筒体和内套筒(25)，在内套筒(25)顶部与内喷嘴体(24)筒体顶部之间的空间构成外燃烧腔出口(15)，在内喷嘴体(24)筒体顶部和外喷嘴体(23)筒体顶部之间的空间构成空气喷腔出口( 14)。
5.根据权利要求4所述的大范围调温烧嘴，其特征是所述第一块隔板上的上煤气喷孔(8)与第二块隔板上的下煤气喷孔(9)圆周轴线重合，下煤气喷孔(9)内径为上煤气喷孔(8)内径的1.5倍。
专利摘要本实用新型公开了一种大范围调温烧嘴，包括盖板(21)、基板(22)、外喷嘴体(23)、内喷嘴体(24)、内套筒(25)、煤气进气管(2)和空气进气管(3)；内喷嘴体由法兰(241)、筒体(242)和隔板(243)组成，隔板固定在筒体内将筒体分为三个腔体，上部第一腔体为上煤气腔(5)、第二腔体为下煤气腔(4)，内套筒将第三腔体分为内燃烧腔(12)和外燃烧腔(10)；第一隔板开设的上煤气喷孔(8)和第二隔板开设的下煤气喷孔(9)将上煤气腔、下煤气腔和外燃烧腔连通，第二隔板开设的中心孔将下煤气腔和内燃烧腔连通；煤气进气管连通上煤气腔，法兰边部开有的空气喷孔(6)将空气室(1)与空气喷腔(7)连通。
文档编号F24H3/00GK202048570SQ201120091038
公开日2011年11月23日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者俞勇梅, 李咸伟, 蒋栋高, 齐伟 申请人:宝山钢铁股份有限公司