带高温引射器的辐射管烧嘴的制作方法

1.本实用新型涉及带有稳定火焰装置的燃烧气体燃料的燃烧器领域，具体为一种带高温引射器的辐射管烧嘴。


背景技术：

2.随着国家环保要求的提高，对加热炉烟气排放的no
x
（即氮氧化物）排放指标也越来越得到重视，在冶金加热炉领域，用来加热的主要设备是燃烧器，在钢厂主要燃烧能介为钢厂的副产气，包括高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气，其中焦炉煤气或混合煤气应用最多，烧嘴燃烧产物烟气中的no
x
为主要的环保控制指标之一。
3.在辐射管烧嘴类型中，由于其燃烧全部在辐射管中，燃烧热强度非常高，产生的no
x
也最高，同时，由于在有限空间的燃烧也造成辐射管容易烧漏、烧弯。目前采取的措施包括，将辐射管材质整体提升或者将靠近烧嘴部分材质提升，受耐热钢材质提升限制，其长期使用温度也都低于1250℃。还有些烧嘴在换热器的出口部位增加空气引射，但烟气引射回流率都不高，一般在30%以下，因为燃烧随着烟气回流率增加变得不稳定甚至析出大量一氧化碳，生产中为了不析出一氧化碳，会加大空气量，从而造成更加的不节能。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的缺陷，提供一种燃烧充分、温度分布均匀、减少氮氧化物排放的气体燃烧设备，本实用新型公开了一种带高温引射器的辐射管烧嘴。
5.本实用新型通过如下技术方案达到发明目的：
6.一种带高温引射器的辐射管烧嘴，包括辐射管，辐射管的两端分别为烟气出口和燃气入口，其特征是：还包括高温引射器、换热器、烧嘴本体、烧嘴燃烧喷头和连通管，
7.高温引射器包括空气汇合腔、烟气引射入口通道、空气引射喷口、引射混合管和空气汇合通道，空气汇合腔进气端的面积大于连接空气汇合通道出气端的面积，空气汇合腔的进气端连接空气汇合通道的出气端，空气汇合腔的内腔内空气汇合通道以外的区域构成烟气引射入口通道，空气汇合腔的出气端上设有空气引射喷口，引射混合管的进气端套设在空气汇合腔的出气端上且使空气引射喷口正对引射混合管的进气端；
8.高温引射器和换热器依次套设在辐射管的烟气出口内，换热器的一端作为空气入口和外界大气贯通并通过连通管连接辐射管的燃气入口，换热器的另一端连接高温引射器空气汇合腔的出气端，高温引射器通过焊接与换热器连接；
9.烧嘴本体和烧嘴燃烧喷头依次套设在辐射管的燃气入口内，烧嘴燃烧喷头设于烧嘴本体的一端，且烧嘴燃烧喷头的火焰喷射方向正对辐射管的内部。
10.所述的带高温引射器的辐射管烧嘴，其特征是：空气汇合通道的数量不小于两个，空气汇合通道的横截面为和空气汇合腔进气端横截面互相匹配的弧形，各个空气汇合通道围绕空气汇合腔进气端的中心点平均分布，各个空气汇合通道对应的圆心角之和在180
°
～270
°
。
11.所述的带高温引射器的辐射管烧嘴，其特征是：辐射管连接烟气出口和燃气入口的中间部分为u形或w形。
12.所述的带高温引射器的辐射管烧嘴的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
13.①ꢀ
空气流：常温空气沿换热器的内壁通过空气汇合通道进入空气汇合腔，接着从空气汇合腔的出气端依次进入空气引射喷口和引射混合管，然后从引射混合管的出气端经换热器和连通管进入辐射管的燃气入口并进入烧嘴燃烧喷头；
14.②ꢀ
燃气流：燃气从烧嘴本体进入烧嘴燃烧喷头，和空气混合后燃烧并生成高温烟气，
15.③ꢀ
热交换：高温烟气的流向有两路，一路高温烟气经辐射管流经换热器的外侧壁，高温烟气和常温空气在换热器处发生热交换，高温烟气降温后经辐射管的烟气出口排出，另一路高温烟气经烟气引射入口通道进入引射混合管，和常温空气直接混合发生热交换；常温空气升温后依次经换热器和连通管进入辐射管的燃气入口并进入烧嘴燃烧喷头和燃气混合。
16.本实用新型通过在换热器头部增加一个高温引射器，大幅提升了烟气回流率，能使辐射管内燃烧时出现“无焰燃烧”的状态，辐射管表面温度的均匀性大幅提高，烟气排放中的no
x
大幅下降，可将烟气中no
x
降低到100mg（按照8%o2折算）以下，辐射管的表面温度平均温差小于40℃。
17.引射器的安装位置可选择在预热器的中间或排烟口附近，此时引射的烟气由于经过换热器其温度低于辐射管内的高温烟气，可称之为低温引射器。引射器也可以直接引射未经过换热器的辐射管内的高温烟气，可称之为高温引射器，本实用新型涉及高温引射器。
18.本实用新型利用烟气再循环的方法提供了一种节能效率高、燃烧稳定、辐射管温度分布更均匀以及低no
x
排放的辐射管烧嘴及使用方法。烟气再循环的本质是通过将燃烧产出的烟气重新引入燃烧区域，实现对燃烧温度氧化物浓度的控制，从而实现降低氮氧化物的排放和节约能源的效果。烟气再循环技术降低了火焰区域的最高温度，降低火焰温度可以降低热力型no
x
的形成。烟气再循环技术中高温烟气对氧化剂和燃料起到预热的作用，有明显节能效果。
附图说明
19.图1是本实用新型的结构示意图，
20.图2是本实用新型中高温引射器的结构示意图，
21.图3是采用单瓣式空气汇合通道时图2的a-a向剖面示意图，
22.图4是采用双瓣式空气汇合通道时图2的a-a向剖面示意图，
23.图5是采用三瓣式空气汇合通道时图2的a-a向剖面示意图，
24.图6是采用四瓣式空气汇合通道时图2的a-a向剖面示意图，
25.图7是采用五瓣式空气汇合通道时图2的a-a向剖面示意图。
具体实施方式
26.以下通过具体实施例进一步说明本实用新型。
27.实施例1
28.一种带高温引射器的辐射管烧嘴，包括辐射管1、高温引射器2、换热器3、烧嘴本体4、烧嘴燃烧喷头5和连通管6，如图1和图2所示，具体结构是：
29.辐射管1的两端分别为烟气出口和燃气入口；
30.高温引射器2包括空气汇合腔21、烟气引射入口通道22、空气引射喷口23、引射混合管24和空气汇合通道25，空气汇合腔21进气端的面积大于连接空气汇合通道25出气端的面积，空气汇合腔21的进气端连接空气汇合通道25的出气端，空气汇合腔21的内腔内空气汇合通道25以外的区域构成烟气引射入口通道22，空气汇合腔21的出气端上设有空气引射喷口23，引射混合管24的进气端套设在空气汇合腔21的出气端上且使空气引射喷口23正对引射混合管24的进气端；
31.高温引射器2和换热器3依次套设在辐射管1的烟气出口内，换热器3的一端作为空气入口和外界大气贯通并通过连通管6连接辐射管1的燃气入口，换热器3的另一端连接高温引射器2空气汇合腔21的出气端，高温引射器2通过焊接与换热器3连接；
32.烧嘴本体4和烧嘴燃烧喷头5依次套设在辐射管1的燃气入口内，烧嘴燃烧喷头5设于烧嘴本体4的一端，且烧嘴燃烧喷头5的火焰喷射方向正对辐射管1的内部。
33.空气汇合通道25的数量不小于两个，空气汇合通道25的横截面为和空气汇合腔21进气端横截面互相匹配的弧形，各个空气汇合通道25围绕空气汇合腔21进气端的中心点平均分布，各个空气汇合通道25对应的圆心角之和在180
°
～270
°
。
34.图3～图7分别是空气汇合通道采用单瓣式、双瓣式、三瓣式、四瓣式和五瓣式时图2的a-a向剖面示意图。
35.辐射管1连接烟气出口和燃气入口的中间部分可以选用u形或w形。
36.本实施例使用时，按如下步骤依次实施：
37.①ꢀ
空气流：常温空气沿换热器3的内壁通过空气汇合通道25进入空气汇合腔21，接着从空气汇合腔21的出气端依次进入空气引射喷口23和引射混合管24，然后从引射混合管24的出气端经换热器3和连通管6进入辐射管1的燃气入口并进入烧嘴燃烧喷头5；
38.②ꢀ
燃气流：燃气从烧嘴本体4进入烧嘴燃烧喷头5，和空气混合后燃烧并生成高温烟气，
39.③ꢀ
热交换：高温烟气的流向有两路，一路高温烟气经辐射管1流经换热器3的外侧壁，高温烟气和常温空气在换热器3处发生热交换，高温烟气降温后经辐射管1的烟气出口排出，另一路高温烟气经烟气引射入口通道22进入引射混合管24，和常温空气直接混合发生热交换；常温空气升温后依次经换热器3和连通管6进入辐射管1的燃气入口并进入烧嘴燃烧喷头5和燃气混合。
40.本实施例通过在换热器头部增加一个高温引射器2，大幅提升了烟气回流率，能使辐射管1内燃烧时出现“无焰燃烧”的状态，辐射管1表面温度的均匀性大幅提高，烟气排放中的no
x
大幅下降，可将烟气中no
x
降低到100mg（按照8%o2折算）以下，辐射管1的表面温度平均温差小于40℃。
41.大气污染物的检测与换算：
42.实测的工业炉窑的大气污染物排放浓度，必须按折算公式(1)折算为基准氧含量排放浓度。
43.折算公式(1)如下：
44.c=c'
×
——(1)；
45.式(1)中：
46.c——大气污染物基准氧含量排放浓度，单位mg/m3，
47.c'——实测的大气污染物排放浓度，单位mg/m3，
48.o2'——实测的氧含量，%，
49.o2——基准氧含量，%。
50.浓度单位ppm与mg/m3的换算按式(2)计算：
51.1mg/m3=
×
ppm
××
——(2)；
52.式(2)中：
53.m——气体分子量，
54.ppm——测定的体积浓度值，
55.t——温度，单位℃，
56.ba——压力，单位pa。