[实用新型]工业炉窑燃气烧嘴空气导流器

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业炉窑燃气烧嘴的结构，尤其是关于一种工业炉窑燃气烧嘴空气导流器。 

背景技术

我国工业炉窑常用的燃气烧嘴基本属于喷射、涡流、套管式的结构，即燃气与助燃空气首先在烧嘴内部半预混或完全混合，然后在燃烧室燃烧并喷向炉膛，通过配置结构合理的烧嘴，可在炉膛内形成可控制的高温炉气循环，致使炉内温度均匀、除辐射传热外，明显提高对流给热，有利于提高产品的生产率和质量。然而，这种烧嘴由于燃气与空气只进行一次空气混合的结构，而在烧嘴燃烧时的氧气浓度、火焰温度、污染排放及节能等方面存在缺陷或不足。即使是目前所采用的由壳体、燃气管、空气管、燃烧管、喷嘴等结构构成的一种高速燃气烧嘴，虽已广泛用于工业炉窑中，但是，这种结构的烧嘴不仅对于在克服前述几方面的缺陷不足或收效甚微，而且，重要的是对氮氧化物的生成和排放未见改善。随着社会发展对节能和和环境保护的要求，如何更有效地降低工业炉窑生产中氮氧化物的生成和排放，研制低氮氧化物排放的燃气烧嘴结构是必要的，也是可行的。 

实用新型内容

燃气在燃烧过程中所产生的氮氧化物主要为一氧化氮和二氧化氮，通常把这两种氧化物统称为氮氧化物。经实验表明，燃烧装置所排放的氮氧化物主要为一氧化氮，平均约占95％，而二氧化氮仅占5％左右。一般燃气燃烧所生成的一氧化氮主要来自两个方面，一是燃烧所用空气(助燃空气)中氮的氧化，二是燃气中所含氮化物在燃烧过程中热分解后的再氧化。在大多数燃烧装置中，前者是一氧化氮的主要来源，我们将此类一氧化氮称为“热反应一氧化氮”，后者称之为“燃气一氧化氮”，另外还有“瞬发一氧化氮”。燃烧时所形成一氧化氮可以与含氮原子中间产物反应使一氧化氮还原成二氧化氮。实际上除了这些反 应外，一氧化氮还可以与各种含氮化合物生成二氧化氮。为了降低燃烧过程中氮氧化物的生成，降低烧嘴燃烧时燃烧区(高温区域)氧气的浓度、火焰温度和燃烧气体在高温区域停留的时间是减少氮氧化物生成和排放的关键。而目前的燃气烧嘴结构则是燃气与空气一次混合，在燃烧时燃气与空气的混合方面仍存在不足，容易形成局部的富氧区，燃气在富氧区的剧烈燃烧又形成局部高温区。因此，研制新的燃气烧嘴结构以克服和改善上述的缺陷是可行的。 

本实用新型的目的，是提出一种燃气与空气可进行多级的充分混合进而达到完全燃烧，以降低氮氧化物生成和排放的结构部件。本实用新型的目的是按下述的技术方案实现的：一种工业炉窑燃气烧嘴空气导流器，其特征在于导流器是一个一端有底的开口管，底部的中心置有安装孔，安装孔的外围设有一圈轴向气孔，导流器的管壁设有一圈以上的径向气孔，导流器管内设有一阶以上向内收敛的径向缩口，导流器的开口端设有导流板，导流板的外缘匀置有若干豁口；轴向气孔的中心线与导流器轴心线相交于一点，两者之间相交的夹角小于60°，轴向气孔不少于6个，轴向气孔的中心线与导流器轴心线之间的夹角为20°，轴向气孔设为8个；径向气孔的中心线与导流器轴心线相交于一点，径向气孔的中心线与导流器轴心线之间设有10°～90°的夹角，径向气孔沿导流器轴向至少设有1圈，每圈不少于6个气孔，径向气孔的中心线与导气管轴心线之间的夹角设为45°，径向气孔设为2圈，每圈设有10个气孔，两圈的径向气孔互为间隔的错相设置；导流器开口的内端设有径向缩口，导流器开口的内端以及相邻每个径向气孔圈之前端各分别设有1阶径向缩口。 

按本实用新型技术方案实施的工业炉窑燃气烧嘴空气导流器，由于在导流器设置了具有轴向和径向的气孔以及向内收敛的径向缩口，使燃气喷嘴与空气导流器构成多阶预燃烧室。当燃气从喷嘴喷出后，与从空气导流器的轴向、径向气孔进入的空气形成多次混合，有利于形成富燃气区和贫氧燃烧，从而导致降低氮氧化物的生成。与此同时，导流器向内收敛的径向缩口有助于气流的加速流动，有利于形成高速烟气流和完全燃烧。经试验和实践证明，本实用新型在投入生产后取得了较显著的减排放效果，是一种有利于降低氮氧化物排放和环境保护的有益设计。 

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的纵剖面结构示意图。 

具体实施方式

结合附图就一种设有2圈径向气孔和3阶径向缩口结构的空气导流器为实施例，作进一步的具体说明。本实用新型所说的导流器1是一个一端有底的开口管，底部的中心置有安装孔6，该孔用于将导流器配装于燃气烧嘴的喷嘴同置于燃烧管内。安装孔的外围设有一圈共8个的轴向气孔5，为使空气集中进入导流器并形成气流，将轴向气孔5设置成与导流器轴心线具有一定夹角的斜孔，即轴向气孔5的中心线与导流器1的轴心线之线之间设有小于45°的夹角α，本实施例选取轴向气孔的中心线与导气管轴心线之间的夹角α为20°。为给燃气提供更加充分的空气，本实施例在导流器1的管壁设有2圈斜置的径向气孔2和4，其目的在于给燃气再提供2次空气混合，每圈各设有10气孔，每个斜置的径向气孔2和4的中心线与导流器1的轴心线之间设有10°～90°的夹角β，本实施例选取两者之间的夹角β为45°。为使导流器在360°相位内充满空气，两圈的径向气孔互为间隔的错相设置，即前一圈每两个径向气孔2的间隔之中间设置后一圈的径向气孔4。如此，可使空气流在导流器内360°的相位间均匀的充满空气。导流器1的开口端设有导流板3，导流板3的外缘匀置有12个轴向豁口30，便于空气由导流器的管外与燃烧管内的间隙直至豁口进入燃烧室。为提高导流器内燃气与空气混合气流的流速，在导流器管内共设有3阶向内收敛的径向缩口，本实施例除在导气管开口的内端设有径向缩口9外，还在每个径向气孔圈2和4之前端各分别设有1阶径向缩口7和8。所谓径向缩口即是在导流器管口内端或管内设有一段将管径逐渐收缩为小于管内径的锥管，根据流体力学原理，当流体由大断面流过小断面时，其小断面的流速大于大断面的流速，混合燃气流的提速有利于混合燃气的完全燃烧。综上所述，当燃气从喷嘴喷出后，与自空气导流器的轴向、多级径向气孔流入的空气依次混合，与此同时，导流器向内收敛的3阶径向缩口有力的提高了混合气流的流速，有利于形成富燃气区和贫氧燃烧，从而导致降低氮氧化物的生成。经试验和实践证明，本实用新型在投入生产后取得了较显著的减排放效果，是一种有利于降低氮氧化物排放和环境保护的有益设计。