[发明专利]一种低NOx自身预热式高速烧嘴及其控制方法

说明书

本发明涉及一种低NOx自身预热式高速烧嘴及其控制方法，属于烧嘴领域。该烧嘴改变了点火燃烧室的结构形式，对应形成了外侧空气通道、内侧空气通道、次级空气通道以及一级空气喷口，主燃气的喷出位置位于点火燃烧室缩口段的前半部分。结构上实现了点火燃气回路和主燃气回路的独立设置，其中点火燃气回路只做中低温下点火使用，使得该烧嘴具有“点火用燃气”和“主燃气”流量比例调节的功能。点火用燃气的输入比例小，故可以大幅度降低点火燃烧室内的绝热燃烧强度，从而实现NOx的控制；大比例的主燃气输出位置处于点火燃烧室缩口段的前半部分，既能有效确保中低温下燃气被稳定点燃，又能确保高温下燃气不在点火燃烧室内燃烧。

技术领域

本发明属于烧嘴领域，具体涉及一种低NOx自身预热式高速烧嘴及其控制方法。

背景技术

自身预热式高速烧嘴在冶金热处理炉上有较广泛的应用。这类烧嘴为了产生高速火焰， 通常在较小的空间内产生较大强度的燃烧反应以使气体急剧升温和体积膨胀，从而实现火焰 的高速喷出，但小空间的高强度燃烧反应通常具有相对较高的NOx排放值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低NOx自身预热式高速烧嘴及其控制方法，该烧 嘴在中低温条件下可以大幅减少小空间内的大强度燃烧，从而在确保高速火焰温度的前提下， 实现NOx排放的有效控制；而在高温条件下则完全避免小空间内的燃烧，实现NOx的超低 排放。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低NOx自身预热式高速烧嘴，包括由内至外依次设置的主燃气通道、点火燃气通道、 空气通道以及排烟通道；其中点火燃气通道的出口端设有点火燃气喷头，主燃气通道插装在 点火燃气通道内且主燃气通道的燃气出口端头伸出点火燃气喷头外一段距离，空气通道与排 烟通道之间沿轴向绕设有将空气通道与排烟通道分隔开的预热器，预热器的尾端侧设有朝燃 气喷出方向收口的导流板；空气通道内设有自动点火器、点火空气分配盘以及隔板，其中点 火空气分配盘设置在点火燃气喷头的前方；隔板包围在点火空气分配盘以及点火燃气喷头外 侧以在空气通道的出口端头处分隔形成点火燃烧室；隔板上具有朝燃气喷出方向逐渐收口的 缩口段，主燃气通道的燃气出口端头面伸至隔板的缩口段处；隔板的内壁面与点火空气分配 盘的外周面间隔设置以形成流通空气的次级空气通道，隔板的外壁面与预热器以及其上的导 流板的内壁面间隔设置以形成流通空气的外侧空气通道。

进一步，隔板的缩口段为圆台式结构，其上的母线与轴线间的夹角α为30°～90°；隔 板的缩口段长度为L，主燃气通道的燃气出口端头面伸入进缩口段的长度为D，两者间满足： 0≤D≤0.5L。

进一步，将点火燃气喷头的外周面与隔板的内壁面间间隙记做内侧空气通道，在同一截 面上，内侧空气通道的有效面积与外侧空气通道的有效面积之比为1:2～1:1。

进一步，点火燃气喷头上绕周向至少均布有三个点火燃气喷口，各点火燃气喷口的轴线 与点火燃气通道轴线间的夹角β为45°～90°。

进一步，点火空气分配盘设置在点火燃气通道的外周面上或是点火燃气喷头的外周上； 点火空气分配盘上绕周向至少均匀设有三个点火空气喷口。

进一步，点火空气分配盘上点火空气喷口的有效面积与次级空气通道的截面积之比为 1:2～2:1。

进一步，点火燃气通道的入口端设有点火燃气自动阀，主燃气通道的入口端设有主燃气 自动阀，点火燃气自动阀与主燃气自动阀的入口端并联在燃气管道上。

进一步，空气通道内还设有火焰检测器。

一种适用于上述的低NOx自身预热式高速烧嘴的控制方法，包括以下步骤：

(a)启动自动点火器并向空气通道内供入空气，然后打开点火燃气自动阀通入点火用燃 气，点火，以使点火用燃气在点火燃烧室内燃烧；