一种烧嘴及烧嘴系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种烧嘴，所述烧嘴包括：中心管；套在所述中心管外的内套管；套在所述内套管外的外套管；环形喷嘴，所述环形喷嘴包括导管、分布管和喷嘴列管；以及点火装置；本实用新型还公开了一种烧嘴系统；本实用新型的烧嘴适用范围广，在使用的燃料气改变或需要调整负荷的情况下，所述烧嘴均能适用，保证设备的连续安全运行；另外，本实用新型的烧嘴设计合理，即使是在高负荷运行时仍可保持稳定高效的燃烧效果。
【专利说明】一种烧嘴及烧嘴系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种烧嘴及烧嘴系统，尤其涉及一种热风炉用的烧嘴及烧嘴系统。
【背景技术】
[0002]热风炉是目前工业生产中使用比较广泛的一种设备，通过燃烧产生低氧热气，可以作为惰性气体对某些物料进行处理，其原料主要有煤粉和燃气两类。在燃气方面，又存在有天然气、煤气、液化石油气等各种原料气。在工业生产中，常常还会副产一些低热值的可燃性气体，然而，由于不同燃料气的热值和性质不同，导致目前市场上的热风炉的原料形式都比较单一，不能对其它的原料气完全兼容，不能很好的经济节能的使用两种或两种以上不同的燃气。另外还存在热风炉负荷调节的问题，普通的热风炉在低负荷下，在原料气体量小的情况下，它在烧嘴出口的气速小，容易产生回火、灭火，还容易造成烧嘴头部的烧损；在高负荷下，原料气供给多时，它在烧嘴出口的气速就变大，容易发生脱火、燃烧不完全等现象。
实用新型内容
[0003]针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种烧嘴及烧嘴系统，以解决现有的热风炉存在的原料使用单一且负荷不易调节的问题。
[0004]为实现上述目的的第一个方面，本实用新型提供了一种烧嘴，所述烧嘴包括:
[0005]中心管，所述中心管内具有第一通道，所述中心管的上部具有第一入口，所述中心管的下端具有第一出口；
[0006]内套管，所述内套管套在所述中心管之外，从而在所述内套管与所述中心管之间形成第二通道，所述内套管的上部设有第二入口，所述内套管的下端具有第二出口 ；
[0007]外套管，所述外套管套在所述内套管之外，从而在所述外套管与所述内套管之间形成第三通道，所述外套管的上部设有第三入口，所述外套管的下端具有第三出口 ；
[0008]环形喷嘴，所述环形喷嘴包括导管、分布管和多根喷嘴列管，所述分布管呈环形，围绕所述内套管设置在所述第三通道内；所述导管的一端连接至所述分布管，另一端延伸穿过所述外套管至所述外套管之外；所述喷嘴列管的上端与分布管相连通并在所述分布管下端均匀分布，所述喷嘴列管的下端与所述第三通道连通；
[0009]点火装置，所述点火装置设置在所述内套管与喷嘴列管之间。
[0010]根据本实用新型的烧嘴，优选地，所述内套管的上端延伸出所述外套管，以使所述第二入口位于所述外套管之外；所述中心管的上端延伸出所述内套管，以使所述第一入口位于所述内套管之外。
[0011]根据本实用新型的烧嘴，优选地，每根喷嘴列管的下端与所述中心管的距离相同，并且所述中心管、内套管和外套管同轴设置。
[0012]根据本实用新型的烧嘴，优选地，所述内套管的下端比所述中心管的下端低l-2mm;所述喷嘴列管的下端比所述中心管的下端低2-5mm;进一步优选地，所述内套管与中心管之间的水平距离为所述中心管的内径的1/8-1/2;所述喷嘴列管的下端与所述内套管之间的水平距离为所述内套管内径的1/2-3/2 ;所述喷嘴列管的下端与所述外套管之间的水平距离为所述喷嘴列管的下端与所述中心管之间距离的1/3-2/3。
[0013]根据本实用新型的烧嘴，优选地，所述喷嘴列管中列管的内径为中心管内径的1/4-3/4 ;所述分布管的内径为喷嘴列管内径的3-6倍；进一步优选地，所述喷嘴列管中列管的内径为中心管内径的1/4-1/2 ;所述分布管的内径为喷嘴列管内径的4-5倍。
[0014]根据本实用新型的烧嘴，优选地，所述喷嘴列管的数量为4-12根；进一步优选为5-10 根。
[0015]为了实现上述目的的第二个方面，本实用新型提供了一种烧嘴系统，所述烧嘴系统包括如上所述的烧嘴和与所述烧嘴相配合的管网，所述管网用于为烧嘴提供燃烧所需的原料。
[0016]根据本实用新型的烧嘴系统，优选地，所述管网包括第一管线、第二管线和第三管线，所述第一管线的一端连接至空气入口，所述第一管线的另一端连接至氧源，比如空气或纯氧等；所述第二管线的一端连接至所述导管，另一端连接至第一燃料源；所述第三管线的一端分别通过第一、第二支管与第一入口和第二入口连接，所述第三管线的另一端连接至第二燃料源；所述第二管线和第三管线之间还设有连通管线，以使第二管线中的物料可以进入第三管线，或者第三管线中的物料可以进入第二管线；
[0017]所述第三管线上还设有连接至所述点火装置的第三支管；
[0018]所述第一、第二和第三管线、连通管线，以及第一、第二和第三支管上均设有控制阀。当然，上述管线上还可以设有其它温度或压力监测仪表。
[0019]根据本实用新型的烧嘴系统，优选地，所述第一燃料源与第二燃料源为不同的燃料源。
[0020]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0021](I)适用范围广，在使用不同的原料气或是原料气的实时状态有改变的情况下，本烧嘴系统均能适用，并能维持烧嘴稳定持续的燃烧负荷，保证设备的连续安全运行；
[0022](2)能方便自如的调节烧嘴负荷，既能满足不同性质、不同热值原料气的混合燃烧，还能通过控制阀调节气量，调节设备的负荷；
[0023](3)本实用新型的烧嘴设计合理，即使是在高负荷运行时仍可保持稳定高效的燃烧效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的烧嘴的截面示意图；
[0025]图2为本实用新型的烧嘴系统的示意图。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图对本实用新型进行详细说明，但本实用新型并不局限于此。
[0027]如图1和图2所示，本实用新型的烧嘴系统包括烧嘴以及与所述烧嘴相配合的管网，用于为烧嘴提供燃烧所需的原料，比如空气和燃料气。[0028]所述烧嘴包括中心管1、内套管2、外套管3、环形喷嘴，以及点火枪5。
[0029]所述中心管I内具有第一通道11，所述中心管I的上部设有第一入口 12，所述中心管I的下端设有第一出口。燃料气可以从第一入口 12进入所述第一通道11并在第一出口处与氧源接触燃烧，所述燃料气可以是液化石油气、天然气、煤气等。
[0030]所述内套管2套在所述中心管I之外，从而在所述内套管2与所述中心管I之间形成第二通道21，所述内套管2的上部设有第二入口 22，所述内套管2的下端具有第二出口。燃料气可以从第二入口 22进入所述第二通道21并在第二出口处燃烧。
[0031]所述外套管3套在所述内套管2之外，从而在所述外套管3与所述内套管2之间形成第三通道31，所述外套管3的上部设有第三入口 32，所述外套管3的下端具有第三出口。在烧嘴运行中，通过所述第三通道31提供燃烧所需的氧源。
[0032]所述环形喷嘴包括导管41、分布管43和多根喷嘴列管42，所述分布管43呈环形，围绕所述内套管2而设置在所述第三通道31内；所述导管41的一端连接至所述分布管43，另一端延伸穿过所述外套管3至所述外套管3之外，比如如图1所示，穿过所述外套管3的侧壁延伸至所述外套管3之外，以向所述分布管43中供应燃料；所述喷嘴列管42的上端与分布管43相连通并在所述分布管43的下端均匀分布，所述喷嘴列管42的下端与所述第三通道31连通。这样，燃料气可以通过导管41进入分布管43，燃料气经分布管43均匀分布后进入所述喷嘴列管42中，并在所述喷嘴列管42的下端与氧源混合燃烧。
[0033]优选地，每根喷嘴列管42与所述中心管之间的距离相同，并且所述中心管1、内套管2和外套管3同轴设置，这样在燃烧时使燃料气与空气的接触更均匀。进一步优选地，所述喷嘴列管42的数量优选为4-12根，更进一步优选为5-10根。
[0034]由此，当所述第一通道11、第二通道21以及所述空腔43中均通入燃料气时，来自第一通道11和第二通道21的燃料气主要参与所述喷嘴列管42与所述内套管2之间所传输的氧源的燃烧反应。来自喷嘴列管42的空腔43中的燃料气主要参与所述喷嘴列管42与所述外套管3之间所传输的氧源的燃烧反应。
[0035]当所述第一通道11、第二通道21以及所述喷嘴列管42中均通入燃料气时，燃料气的气量比仅在所述第一通道11中通入气量要大得多。因此，除了相应地要通入更多的氧源夕卜，调整好各通道的大小和位置关系也十分重要。
[0036]在一种实施方式中，优选地，所述内套管2的下端比所述中心管I的下端低1-2_ ；所述喷嘴列管42的下端比所述中心管I的下端低2-5mm。
[0037]内套管2的下端比中心管I的下端设置略低可以维持中心火焰向下向前的趋势，防止火焰分散减弱，同时内套管2不宜过低，否则易被中心火焰烧损；所述喷嘴列管42的下端比中心管I的下端设置略低可以使从喷嘴列管42出来的燃料气能正好被中心管I和内套管2出来的火焰引燃，同时保护中心管I和内套管2免受火焰的直接冲击。
[0038]在一种实施方式中，所述内套管2与中心管I之间的水平距离为所述中心管I的内径的1/8-1/2，进一步优选为所述中心管I的内径的1/4-3/8。
[0039]所述喷嘴列管42的下端与所述内套管2之间的水平距离为所述内套管2内径的1/2-3/2，进一步优选为所述内套管2内径的3/4-5/4。
[0040]所述喷嘴列管42的下端与所述外套管3之间的水平距离为所述喷嘴列管42与所述中心管之间距离的1/3-2/3，进一步优选为1/2-2/3。[0041]在一种实施方式中，所述喷嘴列管中列管的内径为中心管内径的1/4-3/4 ;所述分布管的内径为喷嘴列管内径的3-6倍。进一步优选地，所述喷嘴列管中列管的内径为中心管内径的1/4-1/2 ;所述分布管的内径为喷嘴列管内径的4-5倍。
[0042]所述点火枪5设置在所述内套管2与喷嘴部4之间，用于为烧嘴点火。所述点火枪5本身可以与现有技术中的点火枪相同，在此不再详述。
[0043]在本实用新型中，为了便于向第一通道11和第二通道21中通入燃料气，所述内套管2的上端延伸出所述外套管3，以使所述第二入口 22位于所述外套管3之外；所述中心管I的上端延伸出所述内套管2，以使所述第一入口 12位于所述内套管2之外。
[0044]在本实施方式中，所述管网包括第一管线6、第二管线7和第三管线8，所述第一管线6的一端连接至空气入口 32，另一端连接至空气源，用于将空气送入所述第三通道31中。所述第二管线7的一端连接至所述导管41，另一端连接至第一燃料源，用于将燃料气送入喷嘴列管42中。所述第三管线8的一端通过第一支管82和第二支管81分别与第一入口12和第二入口 22连接；所述第三管线的8另一端连接至第二燃料源，所述第一燃料源与第二燃料源可以相同也可以不同，但通常连接至不同的燃料源，比如所述第二管线7连接的燃料源为天然气，所述第三管线8连接的燃料源为液化石油气。
[0045]所述第二管线7和第三管线8之间还设有连通管线9，以使第二管线7中的物料可以进入第三管线8，或者第三管线8中的物料可以进入第二管线7。此外，所述第三管线8上还设有连接至所述点火枪5的第三支管83。上述第一、第二和第三管线6、7和8、连通管线9，以及第一、第二和第三支管82、81和83上均设有控制阀，以根据实际需要调节流量。
[0046]根据上述烧嘴以及管网，所述烧嘴系统有多种调节方式，可以在多种负荷下运行，灵活多变。根据速率公式:v=Q/S (V-速率；Q_流量；S_流通面积)，为防止系统回火或烧嘴前端脱火，需要维持烧嘴出口燃料气的流速在一个合适的范围内，所以当烧嘴系统负荷变化，即流量Q变化时，本实用新型的烧嘴的燃料气的流通面积S也设计为可以随负荷相应变化的值。比如点火后，仅第一通道11进燃料气燃烧，可以在低负荷要求时采用；或第一通道11和第二通道21同时进燃料气燃烧，可以在中低负荷时采用；或者第一通道11和空腔43同时进气燃烧，可以在中高负荷时采用；或者第一通道11、第二通道21以及空腔43同时进气燃烧，可以提供最大负荷。
[0047]在运行时，还可以采用多种不同的燃料气，比如在工业生产时副产的一些其它燃料气，这些燃料气如果直接送火炬燃烧显然浪费资源，可以将其通入烧嘴系统利用。在一种情形中，所述第一通道11、第二通道21以及空腔43中的燃料气均可以是来自第三管线8的燃料气；在一种情形中，所述第一通道11、第二通道21以及空腔43中的燃料气均可以是来自第二管线7的燃料气；在一种情形中，所述第一通道11和第二通道21的燃料气均可以是来自第三管线8的燃料气，所述空腔43中的燃料气可以是来自第二管线7的燃料气；在一种情形中，第二管线7和第三管线8中的燃料气可以通过连通管线9混合，然后送至第一通道11、第二通道21或空腔43中。这样，当一种燃料气不足或量大时，本烧嘴系统均可以通过调节适应，维持烧嘴系统的稳定、充分燃烧。需要注意的是，由于不同燃料气的热值不同，如果需要保持系统负荷不变，在切换燃料源时，需要根据热值对气量进行调整，比如切换成热值大的燃料源时应适当减小气量。另外，对于某些燃料源，其体积可能随温度变化较大，因此需要根据燃料源在管网中的实际温度对其流量做出适当调整。
【权利要求】
1.一种烧嘴，其特征在于，所述烧嘴包括: 中心管，所述中心管内具有第一通道，所述中心管的上部具有第一入口，所述中心管的下端具有第一出口； 内套管，所述内套管套在所述中心管之外，从而在所述内套管与所述中心管之间形成第二通道，所述内套管的上部设有第二入口，所述内套管的下端具有第二出口 ； 外套管，所述外套管套在所述内套管之外，从而在所述外套管与所述内套管之间形成第三通道，所述外套管的上部设有第三入口，所述外套管的下端具有第三出口 ； 环形喷嘴，所述环形喷嘴包括导管、分布管和多根喷嘴列管，所述分布管呈环形，围绕所述内套管设置在所述第三通道内；所述导管的一端连接至所述分布管，另一端延伸穿过所述外套管至所述外套管之外；所述喷嘴列管的上端与分布管相连通并在所述分布管的下端均匀分布，所述喷嘴列管的下端与所述第三通道连通； 点火装置，所述点火装置设置在所述内套管与喷嘴列管之间。
2.如权利要求1所述的烧嘴，其特征在于，所述内套管的上端延伸出所述外套管，以使所述第二入口位于所述外套管之外；所述中心管的上端延伸出所述内套管，以使所述第一入口位于所述内套管之外。
3.如权利要求1所述的烧嘴，其特征在于，每根喷嘴列管的下端与所述中心管的距离相同，并且所述中心管、内套管和外套管同轴设置。
4.如权利要求3所述的烧嘴，其特征在于，所述内套管的下端比所述中心管的下端低l-2mm ;所述喷嘴列管的下端比所述中心管的下端低2-5_。
5.如权利要求3所述的烧嘴，其特征在于，所述内套管与中心管之间的水平距离为所述中心管的内径的1/8-1/2;所述喷嘴列管的下端与所述内套管之间的水平距离为所述内套管内径的1/2-3/2 ;所述喷嘴列管的下端与所述外套管之间的水平距离为所述喷嘴列管的下端与所述中心管之间的水平距离的1/3-2/3。
6.如权利要求5所述的烧嘴，其特征在于，所述喷嘴列管中列管的内径为中心管内径的1/4-3/4 ;所述分布管的内径为喷嘴列管内径的3-6倍。
7.如权利要求1-6中任一项所述的烧嘴，其特征在于，所述喷嘴列管的数量为4-12根。
8.一种烧嘴系统，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的烧嘴以及与所述烧嘴相配合的管网，所述管网用于为烧嘴提供燃烧所需的原料。
9.如权利要求8所述的烧嘴系统，其特征在于，所述管网包括第一管线、第二管线和第三管线，所述第一管线的一端连接至空气入口，所述第一管线的另一端连接至氧源；所述第二管线的一端连接至所述导管，另一端连接至第一燃料源；所述第三管线的一端分别通过第一、第二支管与第一入口和第二入口连接，所述第三管线的另一端连接至第二燃料源； 所述第二管线和第三管线之间还设有连通管线，以使第二管线中的物料可以进入第三管线，或者第三管线中的物料可以进入第二管线； 所述第三管线上还设有连接至所述点火装置的第三支管； 所述第一、第二和第三管线、连通管线，以及第一、第二和第三支管上均设有控制阀。
10.如权利要求9所述的烧嘴系统，其特征在于，所述第一燃料源与第二燃料源为不同的燃料源。
【文档编号】F23D14/48GK203784947SQ201420144316
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】马乐波, 井云环, 杨红波, 黄斌, 国金华, 潘强 申请人:神华集团有限责任公司, 神华宁夏煤业集团有限责任公司