一种分级燃烧成对独立组合式超低NOx双蓄热烧嘴

技术领域

本发明涉及一种加热炉或热处理炉用的分级燃烧、成对组合式超低NOx双蓄热烧嘴，属于热工领域。

背景技术

现有加热炉用双蓄热烧嘴在设计及安装时，烧嘴砖后端面固定在双蓄热烧嘴本体前端，前端面与炉墙耐火浇注料平齐，在烧嘴砖四周浇注耐火材料，由于烧嘴砖比较大，烧嘴布置紧密，烧嘴砖之间只能布置1列锚固砖，考虑到炉墙耐火浇注料在高温时膨胀，需要在烧嘴砖之间需要设置1条5～10mm热膨胀缝，由于热膨胀缝的隔断作用，固定在炉墙钢板上的锚固砖起不到通过锚固耐火浇注料来拉接烧嘴砖的作用，导致加热炉或热处理炉运行一段时间后，烧嘴砖在热膨胀应力和气流冲刷下，向炉内倾斜，甚至导致炉墙坍塌等生产事故。另外，现有双蓄热烧嘴在设计及安装时，空、煤气蓄热烧嘴喷口左、右交错布置图，使得整个供热段成整段组织燃烧，通常加热炉或热处理每个供热段内设6-10对双蓄热烧嘴成为一个整体，生产过程中，其中有其中1对烧嘴出现故障，不能投入使用，导致整个供热段其它蓄热烧嘴也不能正常工作，只能关闭这个供热段，导致整个加热炉停炉或维持低负荷生产。现有左、右交错双蓄热烧嘴，空、煤气蓄热烧嘴喷口采用长方形扁口，烧嘴砖长期在炉内高温区工作，容易产局部热应力，导致烧嘴砖破裂，影响使用寿命。同时，采用空、煤气蓄热烧嘴喷口采用长方形喷口结构，空、煤气在炉内混合不充分，导致炉温均匀性差以及烟气中NO

发明内容

本发明的技术方案是针对以上现有技术存在的不足，研发加热炉或热处理炉用的分级燃烧、成对组合式超低NOx双蓄热烧嘴。

一种分级燃烧成对独立组合式超低NOx双蓄热烧嘴包括空气蓄热箱1、煤气蓄热箱2、煤气喷口烧嘴砖5、空气喷口烧嘴砖4、炉墙耐火浇注料7，蓄热体3；在空气蓄热箱1、煤气蓄热箱2外层加装蓄热体3，空气蓄热箱1底端加装空气喷口烧嘴砖4，煤气蓄热箱2底端加装煤气喷口烧嘴砖5，空气蓄热箱1加装空气喷口烧嘴砖4后的底部设置有炉墙耐火浇注料7，煤气蓄热箱2加装煤气喷口烧嘴砖5后的底部设置有炉墙耐火浇注料7；

所述的空气喷口烧嘴砖4和煤气喷口烧嘴砖5上均开有喷口，喷口中心线分别与空气蓄热箱和煤气蓄热箱的中心线形成喷射角，所述的空气喷口烧嘴砖4和煤气喷口烧嘴砖5上的喷口走向按倒八字排列。

所述的空气蓄热箱1和煤气蓄热箱2底部的炉墙耐火浇注料7中间加有热膨胀缝8。

所述的喷口为圆形。

所述的喷射角的角度在20-35°之间。

所述的热膨胀缝8宽度为5-10mm。

所述的空气喷口烧嘴砖4和煤气喷口烧嘴砖5上的喷口数量均为6个，每个烧嘴砖上的喷口均采用3行2列布置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：其主要包括空气蓄热箱、煤气蓄热箱、煤气喷口烧嘴砖、空气喷口烧嘴砖、锚固砖、炉墙浇注料，以及位于蓄热箱内的蓄热体、挡板砖；在空、煤气蓄热箱的前端设置小型化空、煤气喷口烧嘴砖，在空、煤气喷口烧嘴砖各设计6个喷口，喷口采用3行2列布置，喷口的中心线与蓄热箱体的中心线的夹角为喷射角，其中喷射角的角度在20-35°之间，在不同的炉宽的加热炉或热处理炉上，采用不同的喷射角；在空、煤气蓄热室前端部四周设置若干锚固砖，用于锚固炉墙耐火浇注料以及烧嘴砖前端浇注料，锚固砖布置在空、煤气蓄热箱前端不但锚固炉墙耐火浇注料更加牢固，而且便于空、煤气蓄热室之间的狭小空间内留设炉墙耐火浇注料热膨胀缝；煤气蓄热腔的喷口端与空气蓄热腔的喷口按照3行2列布置，首先紧邻的煤气喷口的第1列与空气喷口的第1列喷出的煤气和空气，先在炉内混合燃烧，随后第二列空、煤气喷口喷出的煤气和空气二次混合燃烧，这样就延长了煤气与空气的混合时间，同时也延长了火焰的长度，降低了火焰高温区温度，均化了炉宽方向上温度分布。另外，因为在空、煤气蓄热室的前端喷口烧嘴砖设置6个喷口，从而将蓄热室内的煤气或空气进行分流，煤气和空气从喷口高速喷人炉内混合燃烧时，在6个喷口处形成均匀的负压场，能够卷吸更多的烟气进入燃烧区域，稀释燃烧区域氧的浓度，降低火焰高温区的温度，形成“高温、低氧”燃烧气氛，有效抑制燃烧过程中NOx的产生，避免钢坯在加热过程中的氧化和脱碳，降低氧化烧损，提高钢坯加热质量。

进一步改进：烧嘴砖喷口方向有传统的外“八”字型改为双“\”字型，双“\”字型均朝向空、煤气蓄热箱组合成的双蓄热烧嘴中心线方向，空、煤气蓄热箱成对组合成为独立燃烧单元，实现二级燃烧，延长烧嘴火焰长度，降低火焰高温区温度，提高炉宽方向温度均匀性，同时该组合式双蓄热烧嘴可以在线启、停，不影响本供热段内其它成对组合烧嘴工作；

进一步改进：将现有空、煤气喷口砖小型化后，将锚固砖安装位置由侧墙移到空、煤气蓄热箱前端，腾出空、煤气蓄热箱之间留设热膨胀缝的空间，同时增加了锚固砖锚固炉墙耐火浇注料的效果，提高双蓄热烧嘴工作的可靠性，实现加热炉及热处理炉长寿、高效运行。

进一步改进：将空、煤气喷嘴砖喷口由1行2列的竖向“矩形”口改为由3行2列布置的6个“圆形”喷口，形成多孔弥散燃烧，降低喷口四周局部应力，提高空、煤气喷嘴砖的使用寿命。

本发明的优点：

(1)烧嘴砖喷口方向有传统的外“八”字型改为双“\”字型，双“\”字型均朝向空、煤气蓄热箱组合成的烧嘴中心线方向，形成倒八字型，空、煤气蓄热箱成对组合成为单独燃烧单元，实现分级燃烧，同时该烧嘴可以在线启、闭，当加热炉供热段内6-10对烧嘴中的1对或若干对出现故障时，关闭相应故障对烧嘴，而不影响该供热段其它对烧嘴工作；

(2)煤气蓄热腔的喷口端与空气蓄热腔的喷口按照3行2列布置，首先紧邻的煤气喷口的第1列与空气喷口的第1列喷出的煤气和空气，先在炉内完成一次混合燃烧，随后第2列空、煤气喷口喷出的煤气和空气相遇，完成二次混合燃烧，这样就延长了煤气与空气的混合时间，实现分级燃烧，延长火焰的长度，降低了火焰高温区温度，均化了炉宽方向上温度分布。另外，因为在空、煤气蓄热室的前端喷口烧嘴砖设置6个喷口，从而将蓄热室内的煤气或空气进行分流，煤气和空气从喷口高速喷人炉内混合燃烧时，在6个喷口处形成均匀的负压场，能够卷吸更多的烟气进入燃烧区域，稀释燃烧区域氧的浓度，降低火焰高温区的温度，形成“高温、低氧”燃烧气氛，有效抑制燃烧过程中NOx的产生，避免钢坯在加热过程中的氧化和脱碳，降低氧化烧损，提高钢坯加热质量。

(3)将煤气蓄热想与空气蓄热箱相邻设置，在空、煤气蓄热室前端部四周设置若干锚固砖，用于锚固炉墙耐火浇注料以及烧嘴砖前端耐火浇注料，锚固砖布置在蓄热箱前端不但锚固炉墙浇注料更加牢固，而且便于空、煤气气蓄热室之间的狭小空间内留设炉墙耐火浇注料热膨胀缝。

(4)空、煤气喷嘴砖喷口由1行2列的竖向“矩形”口改为由3行2列布置的6个“圆形”喷口，烧嘴砖使用寿命更长。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明喷口的喷口布置、锚固砖布置、热膨胀缝留设结构示意图。

图3是本发明喷射角的结构示意图；

其中：空气蓄热箱1、煤气蓄热箱2、蓄热体3、空气喷口烧嘴砖4、煤气喷口烧嘴砖5、锚固砖6、炉墙耐火浇注料7、热膨胀缝8。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做以下详细说明。

如图所示，一种加热炉和热处理炉用分级燃烧、成对独立组合式超低NOx双蓄热烧嘴，其主要包括空气蓄热箱1、煤气蓄热箱2、空气喷口烧嘴砖4、煤气喷口烧嘴砖5、锚固砖6、炉墙耐火浇注料7，以及位于空、煤气蓄热箱内的蓄热体3；在空、煤气蓄热箱的前端设置小型化空、煤气喷口烧嘴砖，在空、煤气喷口烧嘴砖各设计6个喷口，喷口采用3行2列布置，喷口的中心线与蓄热箱体的中心线的夹角为喷射角β，其中喷射角β的角度范围在20-35°之间，在不同的炉宽的加热炉或热处理炉上，采用不同的喷射角；在所述空、煤气蓄热室前端部四周设置若干锚固砖6，用于锚固炉墙耐火浇注料7，锚固砖6布置在空、煤气蓄热箱前端四周，不但锚固炉墙耐火浇注料更加牢固，而且便于空气蓄热室1、煤气蓄热室2之间的狭小空间留设炉墙耐火浇注料7热膨胀缝；

炉墙耐火浇注料热膨胀缝8的留设空间；在所述空气喷口烧嘴砖与空、煤气喷口烧嘴砖的喷口按照3行2列布置，首先紧邻的煤气喷口的第1列与空气喷口的第1列喷出的煤气和空气，先在炉内混合燃烧，随后第二列空、煤气喷口喷出的煤气和空气二次混合燃烧，这样就延长了煤气与空气的混合时间，同时也延长了火焰的长度，降低了火焰高温区温度，均化了炉宽方向上温度分布，另外，因为在空、煤气蓄热室的前端喷口烧嘴砖设置6个喷口，从而将蓄热室内的煤气或空气进行分流，煤气和空气从喷口高速喷人炉内混合燃烧时，在6个喷口处形成均匀的负压场，能够卷吸更多的烟气进入燃烧区域，稀释燃烧区域氧的浓度，降低火焰高温区的温度，形成“高温、低氧”燃烧气氛，有效抑制燃烧过程中NOx的产生，避免钢坯在加热过程中的氧化和脱碳，降低氧化烧损，提高钢坯加热质量。

在浇注空气喷口烧嘴砖4、煤气喷口烧嘴砖5前的炉墙耐火浇注料7时，浇注空气喷口烧嘴砖4、煤气喷口烧嘴砖5作为炉墙耐火浇注料7的内模，同时炉墙耐火浇注料7要预留在空气喷口烧嘴砖4、煤气喷口烧嘴砖5的喷口延长贯通通道，通道大小和角度和空气喷口烧嘴砖4、煤气喷口烧嘴砖5的喷口大小及角度一致；

加热炉或热处理炉在建设安装阶段，将该烧嘴空气蓄热箱1、煤气蓄热箱2、空气喷口烧嘴砖4、煤气喷口烧嘴砖5、锚固砖6安装固定后，在浇注炉墙耐火浇注料7时，在每个空气蓄热箱1、煤气蓄热箱2中间位置设置热膨胀缝8，缝隙大小在5-10mm；

其工作原理是：首先，烧嘴在工作时，煤气和空气各自通过管网的压力，进入空气蓄热箱1和煤气蓄热箱2内，在经过蓄热体3对空气和煤气蓄热后，温度高达1000℃，经过蓄热的空气和煤气通过空气喷口烧嘴砖4、煤气喷口烧嘴砖5的喷口喷出，由于空气喷口烧嘴砖4与煤气喷口烧嘴砖5的喷口按照3行2列布置，首先紧邻的煤气喷口的第1列与空气喷口的第1列喷出的煤气和空气，先在炉内完成一次混合燃烧，随后第2列空、煤气喷口喷出的煤气和空气相遇，完成二次混合燃烧，这样就延长了煤气与空气的混合时间，实现分级燃烧，延长火焰的长度，降低了火焰高温区温度，均化了炉宽方向上温度分布。另外，因为在空、煤气蓄热室的前端喷口烧嘴砖设置6个喷口，从而将蓄热室内的煤气或空气进行分流，煤气和空气从喷口高速喷人炉内混合燃烧时，在6个喷口处形成均匀的负压场，能够卷吸更多的烟气进入燃烧区域，稀释燃烧区域氧的浓度，降低火焰高温区的温度，形成“高温、低氧”燃烧气氛，有效抑制燃烧过程中NOx的产生，避免钢坯在加热过程中的氧化和脱碳，降低氧化烧损，提高钢坯加热质量。