CN86106900B - 均热炉用燃气烧嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢铁厂均热炉用的燃气烧嘴，其特征在于在烧嘴本体的一次燃气、二次燃气和助燃气的通道内，各设置旋流元件；烧嘴砖射流通道为圆锥台形，通道出口为圆弧形，使进入均热炉内的燃气和助燃气混合均匀，并形成铺展性好的混合燃气流。
Description
本发明属于燃烧器技术领域，特别是一种钢铁厂均热炉用的燃气烧嘴。
目前，国内外钢铁厂均热炉上所用的燃气可调烧嘴，例如美国米特兰——罗斯公司介绍的和国内有关厂家使用的燃气烧嘴，这些烧嘴的特点是，使用过程中，可以根据不同的需要，获得长、短可调的供均热炉用的混合燃气流。冶金工业出版社1983年6月版，昆明工学院蔡乔方主编，高等学校教学用书《加热炉》第八章均热炉，第217至223页中烧嘴一节，公开了这样一种用于均热炉的烧嘴装置，其结构为带导向叶片的烧嘴，煤气流由中心套管流出，在煤气管外壁上有若干导向叶片，与中心轴线成22°～30°角。这样空气喷出时的速度加快并产生旋转，整个火焰形成一个旋转前进的射流，使火焰温度沿炉长的分布较为均匀。图8-6示出了一种调风型的火焰可调烧嘴，通过改变中心轴向风和周围的切向风的比例，可调节火焰长度。但是，这些烧嘴存在明显的缺点：使进入均热炉内的燃气和助燃气混合不均匀，形成的混合燃气流细，铺展性不好。
本发明的目的是，针对上述燃气烧嘴存在的问题作出改进，提出了一种可以使进入均热炉内的燃气和助燃气混合均匀，并铺展性好的燃气烧嘴。
为达到上述目的，本发明采用一种新方案。烧嘴本体由同心三层套管组成。一次燃气流由一次燃气套管中心流出。二次燃气流先在二次燃气套管和一次燃气套管组成的二次燃气通道中流动，由于端部被封，最后由安装于靠近端部而在二次燃气套管外壁上的旋流元件，流至由外壳和二次燃气套管组成的助燃气通道处。助燃气流由外壳和二次燃气套管组成的助燃气通道流出。各气流都借助各自的旋流元件形成旋转气流。助燃气流在助燃气流通道内先与二次燃气流同向旋转混合形成混合燃气流。这样可以减少二次燃气流对助燃气流喷射的阻力，並得到混合较好的旋转展射的混合燃气流。一次燃气在烧嘴砖的射流通道内与二次燃气、助燃气的混合燃气流反向旋转混合，加强一次燃气和二次燃气、助燃气的混合。这种烧嘴尤其适用于燃气、助燃气压力较低的均热炉。
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中二次燃气套管结构图；
图3为图2的A-A剖视图；
图4为图1中一次燃气旋流元件结构图；
图5为图4的A-A侧视图。
下面结合附图对本发明加以说明：
燃气烧嘴由烧嘴砖和烧嘴本体两部分所组成。
烧嘴砖部分包括烧嘴砖1，射流通道8，出口9和进口10等。射流通道可以是圆锥台形或上部为截圆柱体形下部为圆锥台形两种形式，由进口向出口延伸扩张，其扩张角β为15°。出口为圆弧形，圆弧半径R为140mm，进口有一接口，用于固接烧嘴本体。
烧嘴本体部分包括外壳2，一次燃气套管4，二次燃气套管3，一次燃气通道13，二次燃气通道12，助燃气通道11，一次燃气进口G1，二次燃气进口G2，助燃气进口A，一次燃气旋流元件7，二次燃气旋流元件5，助燃气旋流元件6。各旋流元件位于相应通道内，烧嘴本体头部。
本发明燃气烧嘴的各部分反量范围如下：
射流通道8为圆锥台形，由进口10向出口9延伸扩张，其扩张角β为：7°≤β≤15°。出口9为圆弧形，圆弧半径R为：140mm≤R≤180mm。
射流通道8也可以由上部为截圆柱体形通道和下部为圆锥台形通道构成。其中，圆锥台形通道的扩张角β为：7°≤β≤15°。
旋流元件5是由不少于12个旋转排列的喷管组成，各喷管固定在二次燃气套管3头部的外壁上，并与二次燃气通道12相通；喷管出口为扁圆形，位于助燃气通道11内、旋流元件6前；各喷管旋转角α2为：55°≤α2≤65°，喷管中心线与烧嘴轴线的相交角(α3/2)为：55°≤(α3/2)≤65°。
旋流元件6是由不少于10个与旋流元件5同向旋转排列的螺旋旋流叶片组成，各旋流叶片固定在二次燃气套管3头部的外壁上，位于旋流元件5后，其旋流角α4为：18°≤α4≤25°。
旋流元件7由不少于6个与旋流元件5、6反向旋转排列的旋流叶片组成，各旋流叶片固定在一次燃气套管4头部的内壁上；旋流叶片的旋流角α1为：18°≤α1≤25°，其弯曲角γ为：13°≤γ≤17°。
采用本发明燃气烧嘴具有以下明显效果：
旋流元件5、6使得二次燃气和助燃气按照相同方向的规定角度喷射混合，从而得到混合较好的旋转展射的二次燃气、助燃气混合燃气流。旋流元件7使一次燃气沿着与二次燃气、助燃气混合燃气流相反方向旋转喷射，加强一次燃气与二次燃气、助燃气混合燃气的混合。具有圆弧形出口的圆锥台形射流通道8，有利于二次燃气、助燃气混合燃气流的旋转散射，加强一次燃气、二次燃气和助燃气的混合，形成混合均匀的、铺展性好的供均热炉用的混合燃气流。
本发明燃气烧嘴的实施例采用的二次燃气旋流元件5是由16个顺时针方向旋转排列的喷管组成，各喷管固定在二次燃气套管3头部的外壁上，并与二次燃气通道12相通；喷管出口为扁圆形，位于助燃气通道11内、助燃气旋流元件6之前；各喷管旋转角α2为65°，喷管中心线与烧嘴轴线的相交角(α3/2)为65°。助燃气旋流元件6是12个左旋排列的螺旋旋流叶片组成，各旋流叶片固定在二次燃气套管3头部的外壁上，位于二次燃气旋流元件5之后，其旋流角α4为25°。一次燃气旋流元件7是由6个右旋排列的旋流叶片组成，各旋流叶片固定在一次燃气套管4头部的内壁上，其旋流角α1为18°，其弯曲角γ为13°。一次燃气套管4本身构成一次燃气通道13，位于三通道的最内层；二次燃气套管3与外壳2之间的空间构成助燃气通道11，位于三通道的最外层；一次燃气套管4与二次燃气套管3之间的空间构成二次燃气通道12，位于三通道的中间层。
以煤气作为燃气，空气作为助燃气。工作时，空气从空气进口A进入空气通道11通过空气旋流元件6，形成左旋的空气流。二次煤气由二次煤气进口G2进入二次煤气通道12，通过二次煤气旋流元件5，形成与空气流旋转方向相同而夹角不同的二次煤气。在空气旋流元件6前的空气通道11内，二次煤气与空气在此旋转混合，形成旋转散射的混合燃气流。一次煤气由一次煤气进口G1进入一次煤气通道13，通过一次煤气旋流元件7，形成与二次煤气、空气混合气流旋转方向相反的右旋气流。在烧嘴砖射流通道8内，一次煤气与二次煤气及空气的混合燃气流进一步混合，射流通道壁及其出口有利于二次煤气、空气的混合燃气流的散射，并使其按照均热炉内燃烧气体的理想分布模式展开，形成混合均匀的铺展性好的燃烧气流。
将本发明所说的燃气烧嘴，用在上侧单烧嘴均热炉上试验，在不同供热条件下燃气烧嘴所形成的火焰形状如下表所示：
★斜线前数据为打开炉盖时的观测数据，斜线后数据为炉盖关闭时的观测数据。
Claims (3)
1.一种钢铁厂均热炉用燃气烧嘴，其主要包括由外壳(2)、二次燃气套管(3)和一次燃气套管(4)三层同心套管及旋流元件(7)组成的烧嘴本体和烧嘴本体出口部的带射流通道(8)的烧嘴砖(1)组成，其特征在于：封住二次燃气套管(3)和一次燃气套管(4)之间的二次燃气通道(12)的出口，在二次燃气套管(3)外壁上靠近出口端安装旋流元件(5)，从而使二次燃气经旋流元件(5)流至由外壳(2)和二次燃气套管(3)组成的助燃气通过(11)出口处；在二次燃气套管(3)外壁上位于旋流元件(5)之后安装与旋流元件(5)同向旋转的旋流元件(6)；在一次燃气套管(4)靠近出口处内壁上安装与旋流元件(5)、(6)反向旋转的旋流元件(7)；烧嘴砖(1)有固接烧嘴本体的进口(10)和扩张出口(9)。
2.按照权利要求1所说的燃气烧嘴，其特征在于：旋流元件(5)由不少于12个旋转排列的喷管组成，喷管出口为扁圆形，位于助燃气通道(11)内，各喷管旋转角α2为：55°≤α2≤65°喷管中心线与烧嘴轴线的相交角α3/2为：55°≤α3/2≤65°；旋流元件(6)由不少于10个螺旋旋流叶片组成，各旋流角α4为：18°≤α4≤25°；旋流元件(7)由不少于6个旋流叶片组成，旋流叶片的旋流角α1为：18°≤α1≤25°，其弯曲角γ为：13°≤γ≤17°。
3.按照权利要求1或2所说的燃气烧嘴，其特征在于：射流通道(8)由上半部为半圆形截圆柱形通道和下半部为半圆弧形圆锥台形通道构成，其扩张角β为：7°≤β≤15°；出口(9)为圆弧形，圆弧半径R为：140mm≤R≤180mm。
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