窑炉烧嘴的制作方法

本发明涉及烧嘴技术领域，尤其是指用于窑炉的烧嘴。

背景技术：

过去为国民经济作出巨大贡献的煤及煤制气开始渐渐退出历史舞台，取而代之的是更环保低碳的天然气，陶瓷行业已经在取缔煤气窑炉，只保留天然气窑炉。但是，陶瓷窑炉燃烧用天然气烧嘴，进口的也好，自己模仿的也好，都比较落后。之所以落后或者说不太合理，主要是有陶瓷产品的特性所决定的。一般，陶瓷窑炉都比较长，少则一百米，多则四五百米，为节省能耗，窑炉向着愈来愈长、愈来愈宽的方向发展，每条窑炉使用的烧嘴两百支以上，长窑会超过四百支。因陶瓷产品烧制的不同阶段对温度和气氛有不同的要求，表现在窑炉的长度方向上窑内的温度、氧化气氛也不相同，而这种温度和气氛的差异完全依赖烧嘴的调节来达到。具体到某条窑炉中，数百支烧嘴的天然气是分组控制的(大部分每八支烧嘴一组)，天然气的用量(阀的开度)分布在百分之五至百分之八十之间；空气(助燃风)用量是按风机控制的(基本上每条窑炉两台助燃风机)。这就导致了不同开度的烧嘴使用的空气(助燃风)量是相同的，而且是普遍现象。另一方面，陶瓷窑炉都比较宽，端面温差很小才能保证烧制的产品色差、尺寸、吸水率等分布均匀。它要求烧嘴喷出的火焰有力，不能散开。因此，对陶瓷窑炉用烧嘴就提出了苛刻的要求，如：具备快速升温功能——加大天然气喷出量，提高烧嘴热功率；保温功能——天然气喷出量较小，空气过剩较大，天然气在较小的火焰下燃烧；最小火不熄灭功能——天然气阀的开度经常会小于百分之五甚至更小，这时烧嘴不能熄灭；火焰集中功能——不论开度多少，火焰都必须集中，喷射有力。由于陶瓷产品的烧制特性，陶瓷窑炉的烧制复杂性，已改天然气的陶瓷企业已经产生了发展瓶颈。以某地砖厂为例：烧煤气时，每平方米砖用发生炉煤气量12.5m³，煤气热值1540kcal/m³，能耗为19250kcal/㎡；烧天然气时，每平方米砖用天然气量2.5m³，天然气热值8600kcal/m³，能耗为21500kcal/㎡。可见，烧天然气的能耗多了很多，这是所有的企业都不愿干的事。究其原因，归根到底是陶瓷窑炉天然气烧嘴设计不合理。开发出适合陶瓷工艺所必须的天然气烧嘴，让企业不仅用得起，同时还能充分发挥天然气节约能量、降低污染的特点才是当务之急。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种提高燃烧效率，减低能耗的窑炉烧嘴。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种窑炉烧嘴，包括有烧嘴套筒，其特征在于：所述烧嘴套筒具有在径向上分成里中外的三层腔道，其中中心腔道连通一次助燃风，中层腔道连通燃气，外层腔道连通二次助燃风，且中心腔道起始段的腔壁开设有连通中层腔道的槽孔，烧嘴套筒末端固定有喷火盖，喷火盖上布设有分别对应中心腔道、中层腔道及外层腔道的出气孔，其中对应外层腔道的出气孔为旋风式。

在上述基础上，所述中心腔道的起始端设有分气头，分气头具有连通中心腔道和侧向一次助燃风入口的径向通孔、以及连通中层腔道和燃气入口的轴向通孔。

在上述基础上，所述轴向通孔的出气端设有连通的环形空腔，环形空腔的出气端设有连通中层腔道的喷气口，且喷气口设在所述槽孔的进气侧，槽孔出气侧的中心腔道的外腔壁设有把从喷气口喷出的气流外拐的挡圈。

在上述基础上，所述喷气口为环形缝隙。

采用本发明所带来的有益效果：本发明窑炉烧嘴摒弃了陶瓷人的固有思维，使天然气在烧嘴砖内气流高速流动下能够完全燃烧，而且，火焰旋转移动，喷射有力。极大限度地避免了未燃尽的天然气喷入窑内被抽走的可能，具备非常明显的节能效果。天然气通过缝隙或微孔状的喷气口喷出，一次助燃风从槽孔进入中层腔道，二者互相碰撞，湍流运动剧烈，在中层腔道内混合均匀。由于天然气密度只有空气密度的一半多一点，在火焰快速旋转的过程中，因离心力的作用会导致已混合均匀的天然气向烧嘴中心集聚，而从中心腔道引入的助燃风就是保证天然气在集聚之前就能烧掉，防止了燃烧不完全。

附图说明

图1为本发明窑炉烧嘴的结构示意图；

图2为图1中a的放大图；

图3为本发明窑炉烧嘴中的喷火盖的结构示意图

图4为本发明窑炉烧嘴中的分气头的结构示意图。

具体实施方式

如图1-3所示，一种窑炉烧嘴，包括有烧嘴套筒1，所述烧嘴套筒1具有在径向上分成里中外的三层腔道，其中中心腔道1.1连通一次助燃风，中层腔道1.2连通燃气，外层腔道1.3连通二次助燃风，且中心腔道1.1起始段的腔壁开设有连通中层腔道1.2的槽孔1.4，烧嘴套筒1末端固定有喷火盖2，喷火盖2上布设有分别对应中心腔道1.1、中层腔道1.2及外层腔道1.3的出气孔，其中对应外层腔道1.3的出气孔为旋风式。

一次助燃风从中心腔道通入，部分一次助燃风会通过槽孔1.4进入中层腔道1.2，与通入中层腔道1.2的天然气进行预混，预混的混合气在中层腔道1.2内从喷火盖2喷出，剩余一次助燃风在中心腔道1.1内直达喷火盖2喷出。再加上从外层腔道1.3通入从喷火盖2喷出的二次助燃风，从喷火盖2喷出燃烧的气体也由里中外三层构成，其中外层和中心是助燃风，中间层是混合气。并且外层的二次助燃风旋转喷出，成筒状气旋向前喷出，而中心的一次助燃风和中间层的混合气被筒状气旋裹着向前喷出。这样，天然气就被裹在筒状气旋内充分混合燃烧，形成筒状火焰，确保了火焰的中心有足够的空气参与燃烧，火焰集中，喷射有力。

如图4所示，进一步的，所述中心腔道1.1的起始端设有分气头3，分气头3具有连通中心腔道1.1和侧向一次助燃风入口4的径向通孔3.1、以及连通中层腔道1.2和燃气入口5的轴向通孔3.2。一次助燃风是经分气头3的径向通孔3.1通入中心腔道1.1，天然气是经分气头3的轴向通孔3.2通入中层腔道1.2。二次助燃风入口6也是侧向设计，连通外层腔道1.3。

进一步的，所述轴向通孔3.2的出气端设有连通的环形空腔7，环形空腔7的出气端设有连通中层腔道1.2的喷气口8，且喷气口8设在所述槽孔1.4的进气侧，槽孔1.4出气侧的中心腔道1.1的外腔壁设有把从喷气口喷出的气流外拐的挡圈9。实际上，径向通孔3.1和轴向通孔3.2都是周向均匀布设，环形空腔7是连通所有轴向通孔3.2的。相应的，喷气口8也是周向开设，可设成环形缝隙或微孔喷射。天然气经轴向通孔3.2通入，汇到环形空腔内7，再从喷气口8喷出，形成强劲的气流，混合经槽孔1.4喷出的一次助燃风后直撞挡圈9，天然气具有利用挡圈9的撞击分散的作用使得天然气和一次助燃风充分混合。

可以知晓的是，窑炉烧嘴都是套筒状，其喷火端插装在窑炉的烧嘴砖10内。本发明中的烧嘴由于结构复杂，具有三层腔道，显然只需采用大中小三种口径的套筒套装而成，一次和二次助燃风均采用侧向入口，天然气采用端向入口。为便于生产加工，结合实际的安装结构形式，本实施例中的套筒采用了分体式设计，当然也可采用其它结构形式，这对于本领域技术人员来说都是些适应性设计。喷火盖2采用常规的凸台阶结构形式，以提供轴向和纵向的出气口，实现气流碰撞混合，达到充分混合燃烧的目的。