亚高速烧嘴装置的制作方法

本实用新型涉及工业炉技术领域，具体地指一种亚高速烧嘴装置。

背景技术：

工业炉烘烤装置的性能对大型钢厂的出钢温度、炼钢作业率、炉龄等都有很大的影响。钢包烘烤介于炼钢和连铸两个主要生产工序之间，钢包烘烤温度的高低对协调整体生产有重要作用，对连铸生产的意义更加重大。

通常火焰稳定燃烧两个条件：一种是满足燃烧混合气体空燃比例，在化学反映条件范围内，一种是可燃混合气体速度与燃烧反应产物速度相等，可燃混合气体速度>燃烧反应产物速度，俗称：脱火、吹熄、举焰。反之：可燃混合气体速度<燃烧反应产物速度，俗称：回火，

对于燃烧装置来说，不仅要保证燃料能顺利着火，而且还要求在着火后形成稳定火焰，不出现离焰、吹熄、脱火、回火等问题，从而具有稳定的燃烧过程。如果着火后的燃烧火焰时断时续，那么该燃烧装置就不具备实用价值，因此，如何保证火焰能稳定在某一位置，使已着火的燃料能持续稳定燃烧而不熄灭，是燃烧技术中一个十分关键的问题，也是燃烧技术研究的一个比较复杂而又极为重要的课题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对传统烧嘴火焰速度低，以辐射换热为主，对流换热极低弊端的问题，提供一种强化对流换型的亚高速烧嘴装置。

为实现上述目的，本实用新型所设计的亚高速烧嘴装置，包括烧嘴本体，所述烧嘴本体内设置有热空气通道和煤气通道，所述热空气通道、煤气通道分别通过设置于烧嘴本体上部的热空气入口、煤气入口与热空气源、煤气源连通，所述烧嘴本体的下端设置有燃烧室，其特殊之处在于，所述燃烧室从上至下依次设置有混合区、回流区、加速区和喷口，所述混合区内设置有点火装置。

进一步地，所述混合区、回流区、加速区和喷口呈收敛状逐级布置，使得燃气和空气能更加充分的进行混合并且加速，从而提高点火成功率和燃烧效率，杜绝爆鸣和安全生产隐患，节约生产成本。

更进一步地，所述烧嘴本体下端煤气通道出口处设置有布孔挡板，布孔挡板将空气和燃气分成细小的多束气流，从而混合更加充分。

更进一步地，所述烧嘴本体下端热空气通道出口处设置有空气调节板，所述调节板呈倾斜状布置，混合气体喷射到斜面上就会被弹回，形成回流区，使得燃烧更稳定和充分，同时收缩出口对其加压加速

更进一步地，所述燃烧室内混合区、回流区、加速区和喷口的四周通过耐火泥填充，喷口火焰温度会达到1400℃，一般材料耐高温性能没有那么好，需要经常更换，造成维护成本过高，采用耐火泥填充抗高温性能好，不变形而且成本低。

本实用新型亚高速烧嘴装置，具有缩短加热时间，降低排烟温度，减少烟气损失，提高炉内温度均匀性，缩短均温时间的优点。它在亚高速烧嘴喷出的高速炽热气流的卷吸和搅拌作用下，达到最佳状态，包内温差可降至≤20℃，从而缩短了烘烤时间，提高了生产率，同时节约能耗。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1中I处放大图；

图中：烧嘴本体1，热空气入口2，煤气入口3，燃烧室4，混合区4.1，回流区4.2，加速区4.3，出口4.4，点火装置5，布孔挡板6，热空气通道7，煤气通道8，空气调节板9，耐火泥10，炉盖本体11。

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的详细描述。

如图1和图2所示，本实用新型一种亚高速烧嘴装置，包括烧嘴本体1，烧嘴本体1内设置有热空气通道7和煤气通道8，热空气通道7、煤气通道8分别通过设置于烧嘴本体1上部的热空气入口2、煤气入口3与热空气源、煤气源连通。煤气通道8出口处设置有布孔挡板6，热空气通道7出口处设置有空气调节板9。空气调节板9呈倾斜状布置。

烧嘴本体1的下端设置有燃烧室4。燃烧室4的下端伸入炉盖本体11中。燃烧室4从上至下依次设置有混合区4.1、回流区4.2、加速区4.3和出口4.4。混合区4.1、回流区4.2、加速区4.3和出口4.4呈收敛状逐级布置。混合区4.1、回流区4.2、加速区4.3和出口4.4的四周通过耐火泥10填充。混合区4.1内设置有点火装置5。

亚高速烧嘴自身带有一个燃烧室4，烧嘴本体1内燃料与空气混合后，在燃烧室4内基本上实现完全燃烧(85％以上)，高温燃气从收敛出口4.4膨胀压力以高速喷出，其速度为90-120m/s，最高可达300m/s，而一般烧嘴喷出速度仅几米/秒到几十米/秒。由于燃烧可达300m/s，容热强度可达6.28×108KJ/(m3·h)。

亚高速烧嘴对节能效果表现在如下方面：

1)强化对流换型，缩短加热时间，传统烘烤加热盖燃烧器火焰速度很低，以火焰换热为主，因为火焰速度低，燃烧产物在被加热表面的流动为层流，其对流换型热系数为：h＝NU·λ/d，其中努赛尔数NU＝0.332Pr1/3·Pe1/2。而高速燃烧器对被加热体表面流动以紊流为主，换热系数中NU＝Pr1/2(0.036Re0.8-836)如果以某相同加热包腔尺寸，燃烧产物温度为1790℃，被加热体温度900℃，采用一般烧嘴(喷口速度为5m/s)和高速烧嘴(取150m/s)，则可估算对流换热比热流是前者的4倍，由于对流换热量加大，降低了排烟温度，减少了烟气损失。

2)提高了炉内温度均匀性，缩短均温时间，它是由于亚高速烧嘴喷出的高速炽热气流的卷吸和搅拌作用，最佳状态下，包内温差可降至≤20℃，从而缩短了烘烤时间，提高了生产率，同时节约能耗。

3)利用烟气对空气进行预热，燃烧空气常温供给烧嘴后，在环绕于喷嘴外围的环隙预热器内部与引射器吸入的包内，烟气进行热交换后被预热，预热空气再与喷嘴供给的燃料混合、燃烧，以亚高速喷出的火焰，一般钢包在1000℃时，可将空气预热达到350～400℃，可节能15％以上。一般空气预热温度每提高100℃，可节约燃料约5％。

4)利用亚高速喷嘴收敛结构，达到亚高速燃烧状态下稳定燃烧，在亚高速喷射气流作用下，周边气流会呈现一股回流区，回流区内设有强烈的化学反应(即没有燃烧过程)，其中仅充满着几乎完全燃烧的、高温的、组成均一的燃烧反应产物，其流向是逆向喷口周围，并依靠紊流扩散被带入新鲜可燃混合气的主气流中去。这种返流并被紊流扩散带入新鲜可燃混合气的高温燃烧反应产物能起到一个固定的连续点火源的作用，从而起到稳定火焰的作用。

当前焦炉煤气价格约为54元/GJ，根据计算每立方米焦炉煤气价格约0.98元。运用新技术前单包烘烤煤气平均流量500m³/h，使用新技术后煤气平均流量250m³/h，预计节约煤气消耗50％，在连续工作状态下,按每天18小时烘烤，6小时保温计算。单包炼钢每天节约能源费用约4410元。创造直接经济效益：4410*365＝160.965万元

虽然结合附图描述了本实用新型的具体实施方式，但是对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型的前提下，还可以做若干变形、替换和改进，这些也视为属于本实用新型的保护范围。