蓄热式燃烧嘴的设计

浅谈蓄热式燃烧嘴的设计

摘要：本文介绍蓄热室几个主要参数的确定方法，以及在实际计算的应用。

1前言

高效蓄热式烧嘴是一种新型高效节能、环保燃烧装置，该烧嘴工作时可使空气预热温度接近烟气入口温度（1000℃以上），排烟温度可降至250℃以下，热回收率80%以上，在工业炉窑上使用可节约燃料55%左右，比一般间壁式余热回收装置多节约燃料25～30%，从而使炉子的热效率大幅提高。由于空气预热温度提高，所以火焰温度也在相应提高，火焰辐射能力加大，加热速度变快，工业炉窑的生产效率可提高10～15%。由于以上原因，炉子的废气量减少，环保效果十分明显。蓄热式烧嘴使用过程中点火方便，燃烧完全、火焰稳定、铺展性好，在以油为燃料时，蓄热过程油路断开，雾化介质常通，所以不结焦。蓄热式烧嘴适合于冶金、石化、建材、机械等行业中的加热炉、熔化炉及热处理炉。蓄热式烧嘴适用于各种高、低热值的煤气，各种液体燃料（柴油、重油、焦油）。

2蓄热式烧嘴简介

蓄热式烧嘴主要由蓄热室、蓄热体、天燃气烧嘴、点火枪、uv火焰监测器等组成。通过空燃比优化设计，使燃烧更充分，最大限度的节约燃料。蓄热体采用陶瓷小球，阻力小，便于拆下清洗，反复使用，蓄热效率高。两台蓄热式烧嘴（2支烧嘴）组成一对使用。

2.1烧嘴

烧嘴采用空气、天然气组合式，由空气蓄热室、天然气烧嘴组合而成，蓄热式烧嘴的设计既要考虑低热值燃气的燃烧混合问题，又要保证天然气的完全燃尽，同时实现炉膛温度的均匀性，因此采用双流动蓄热式烧嘴形式。

燃烧喷口是燃烧系统的关键部位，合理的燃烧组织有赖于此，在燃烧组织上既要确保燃气在炉内充分燃烧，不会在对面的蓄热体内继续燃烧而对其造成损坏，同时又要合理促成低氧燃烧的实现，避免出现局部的高温过热；既强化炉温的均匀性，减少no x 等有害气体的生成，又减小高温下脱碳的发生。因此，在喷口设计上要选择最优的气体出口速度和混合喷射角度。

燃料在喷口处边混合边燃烧，空气、天然气在喷出过程中卷入周围的炉气，稀释空煤气浓度，低氧燃烧，使烟气中no x 的产生大大降低，减少了有害气体的排放量。

2.2 蓄热体

3蓄热式烧嘴工作原理

蓄热式烧嘴又称单预热陶瓷球蓄热式烧嘴。这种烧嘴采用陶瓷蜂小球作为蓄热体，空气与燃料气流斜交混合。其工作原理，从鼓风机出来的常温空气由换向阀切换进入蓄热式燃烧器b后，在经过蓄热式烧嘴b陶瓷球时被加热，在极短的时间内常温空气被加热到接近炉膛温度（一般比炉温低50-100℃），被加热的高温热空气进入炉膛后，卷吸周围炉内的烟气形成一股含氧量大大低于21%的稀薄贫氧高温气流，同时往稀薄高温空气附近注入燃料（燃油或燃气），

燃料在贫氧（2-20%）状态下实现燃烧；与此同时，炉膛内燃烧后的热烟气经过另一个蓄热式烧嘴a排入大气，炉膛内高温热烟气通过蓄热式烧嘴a时，将显热储存在蓄热式烧嘴内，然后以低于250℃的低温烟气经过换向阀排出。工作温度不高的换向阀以一定的频率进行切换，使两个蓄热式燃烧器处于蓄热与放热交替工作状态，从而达到节能和降低nox排放量等目的，常用的切换周期为30-200秒。如此周而复始变换，通过蓄热体这一媒介，排出的烟气余热绝大部分转换成燃烧介质的物理热，被充分回收利用。

蓄热小球的使用寿命为1～2年。视使用情况可清理。将小球由出球口去出。用压缩空气吹干净后再重新装入蓄热箱内使用即可。5结语

蓄热室的设计是跟你换热计算方式，以烟气和空气在一个周期内的平均温度为特性温度。设定被预热空气的出口温度，计算一个周期内空气所需的热量；按热量平衡计算出高温烟气的出口温度，验证预热空气出口温度是否满足要求；计算对数平均温差；为了减少计算繁琐根据资料和经验选取综合换热系数；根据热交换量和综合换热系数计算出蓄热室换热面积，计算蓄热室装球重量；最终计算蓄热室几何尺寸。

国内蓄热式燃烧嘴发展很快，现在还不能讲哪一种形式是最先进、最成熟的，都多少存在一些问题，蓄热体的寿命、烧嘴的寿命都有待提高等，但蓄热式烧嘴是一种发展方向。

参考文献

[1]机械工业部设计研究院.工业炉设计手册. 北京.机械工业出版社，2000.6

[2]铝加工技术实用手册。北京.冶金工业出版社，2004.12

[3]冶金工程设计第3册机电设备与工业炉窑。北京.冶金工业出版社，2005.12