一种蓄热式燃烧系统的长明火系统及蓄热式燃烧系统、切换方法

摘要

本发明公开了一种蓄热式燃烧系统的长明火系统及蓄热式燃烧系统、切换方法。所述长明火系统包括与成对布置的蓄热式燃烧器配套的两个长明火烧嘴本体；每个长明火烧嘴本体通过独立的供风管与相应的蓄热式燃烧器连通，两根供风管之间通过串联管连通；每个所述的长明火烧嘴本体均包括内管和套装在内管上的外管，以及点火装置；所述供风管上装有单向阀。所述切换方法为：两个蓄热式燃烧器中，当第一蓄热式燃烧器为燃烧状态时，与第一蓄热式燃烧器配套的第一单向阀保持打开状态，第二蓄热式燃烧器为排烟状态，与第二蓄热式燃烧器配套的第二单向阀保持关闭状态。本发明具有结构简单、节能效果好、工作稳定、安装维修简便等特点。

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧设备领域，具体为一种蓄热式燃烧系统的长明火系统及蓄热式燃烧系统、切换方法。

背景技术

随着能源危机的日益严峻和社会经济的发展对能源需求的与日俱增，节能技术和设备的研发成为必然趋势。在我国，工业炉窑是能耗大户，约占全国总能耗的25%，且能源利用率普遍较低，约为20%，其节能潜力较大。蓄热式燃烧器正是应用于工业炉窑的具有较大节能效果的燃烧器，其工作原理是通过燃烧和排烟状态的来回切换，利用烟气余热来预热助燃空气：排烟时，高温烟气经过蓄热体，将热量储存在蓄热体当中；燃烧时，助燃空气经过被烟气加热的蓄热体，温度升高。为了保持工艺的连续性，蓄热式燃烧器一般都是成对布置。

每个蓄热式燃烧器由排烟状态切换至燃烧状态时都要重新进行点火，然而，燃烧和排烟状态通过蓄热体的气流方向相反，状态切换时炉膛中燃烧器出口附近的流场波动较大，普通的电火花点火器难以对其进行有效点火。目前很多蓄热式燃烧器使用的长明火点火方式能保证点火的有效性，由于长明火焰的连续性要求和主火助燃空气间断性供应的矛盾，长明火系统的助燃空气一般为连续的常温空气，与主火助燃空气相互独立。但是，长明火系统的助燃空气量能达到主火助燃空气量的50%，这部分空气无法利用烟气余热，达不到节能效果。

发明内容

为了在确保点火有效的前提下，使蓄热式燃烧系统长明火系统的助燃空气能利用烟气余热，提高整个蓄热式燃烧系统的节能效果，并且无须对蓄热式燃烧器和应用炉窑做出较大改动，本发明旨在提供一种能利用烟气余热、节能效果显著、结构简单、使用维修方便的蓄热式燃烧系统的长明火系统。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种蓄热式燃烧系统的长明火系统，其结构特点是，包括与成对布置的蓄热式燃烧器配套的两个长明火烧嘴本体；每个长明火烧嘴本体通过独立的供风管与相应的蓄热式燃烧器连通，两根供风管之间通过串联管连通；每个所述的长明火烧嘴本体均包括内管和套装在内管上的外管，以及点火装置；所述内管为与炉膛连通的燃气通道或助燃风通道，所述内管与外管之间形成相应的助燃风通道或燃气通道；所述供风管上装有单向阀。

所述内管与外管之间形成相应的助燃风通道或燃气通道是指：当内管为燃气通道时，则内管与外管之间形成助燃风通道；当内管为助燃风通道时，则内管与外管之间形成燃气通道。

以下为对本发明进一步改进的技术方案：

进一步地，所述外管上具有助燃风通道进口，该助燃风通道进口设置在外管的一端，该外管的另一端具有与炉膛连通的助燃风通道出口；所述燃气通道靠炉膛的一端装有燃气喷嘴。

所述点火装置为点火电极，该点火电极贯穿地安装在所述助燃风通道，且点火电极的一端伸出所述助燃风通道，该点火电极的另一端固定在所述燃气喷嘴附近。

所述助燃风通道内沿其长度方向设置有火检探针；所述火检探针的一端伸出所述助燃风通道，该火检探针的另一端伸入炉膛内，并固定在所述助燃风通道出口处。

所述助燃风通道内垂直于其长度方向安装有助燃风导流板。

所述燃气喷嘴具有一个中心喷口和设置在中心喷口四周的多个辅助喷口；所述燃气喷嘴位于所述助燃风通道出口处。

所述中心喷口与内管同轴设置，所述辅助喷口的轴线与内管轴向呈45°。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种蓄热式燃烧系统，其包括炉膛，成对设置在炉膛内的蓄热式燃烧器；所述蓄热式燃烧器上设有与之相连的如上所述的蓄热式燃烧系统的长明火系统。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种如上所述的蓄热式燃烧系统的燃烧排烟切换方法，其特点在于，两个蓄热式燃烧器中，当第一蓄热式燃烧器为燃烧状态时，与第一蓄热式燃烧器配套的第一单向阀保持打开状态，第二蓄热式燃烧器为排烟状态，与第二蓄热式燃烧器配套的第二单向阀保持关闭状态；当第二蓄热式燃烧器为燃烧状态时，与第二蓄热式燃烧器配套的第二单向阀保持开启状态，第一蓄热式燃烧器为排烟状态，与第一蓄热式燃烧器配套的第一单向阀保持关闭状态。

所述单向阀的启闭转换和蓄热式燃烧器的三通换向阀的切换同步。

由此，成对布置的蓄热式燃烧器通过三通换向阀的换向交替处于燃烧和排烟的状态，两个三通换向阀的转换和两个供风管上的单向阀的启闭转换同步：第一蓄热式燃烧器1处于燃烧状态时，与其配套的长明火烧嘴上的高温单向阀处于开启状态，同时，第二蓄热式燃烧器1′处于排烟状态，与其配套的长明火烧嘴上的高温单向阀处于关闭状态；此时，助燃气体经过第一蓄热式燃烧器1的蓄热体，温度升高，主要部分通过主火助燃气体通道支持主火的燃烧，剩余部分通过与其配套的长明火系统的供风管和串联管进入两个长明火烧嘴的助燃风通道，支持两个长明火烧嘴的燃烧，烟气经过第二蓄热式燃烧器1′的蓄热体，将热量储存在蓄热体中。当蓄热式燃烧器的两个三通换向阀进行联动换向后，第一蓄热式燃烧器1转换为排烟状态，与其配套的长明火系统的单向阀转为关闭状态，第二蓄热式燃烧器1′转换为燃烧状态，与其配套的长明火系统的单向阀转为开启状态。通过上述的切换方法，能够持续地为两个长明火烧嘴供给助燃空气，即两个长明火烧嘴处于持续的燃烧状态，且助燃气体为经过蓄热体加热的高温气体，利用了烟气余热，达到了节能效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本长明火系统的助燃空气经过被烟气加热的蓄热体后温度升高，间接地回收了烟气余热，达到了显著的节能效果；升温后的助燃空气能使长明火燃料燃烧更充分、燃烧火焰更稳定；本长明火系统结构简单，安装方便，无需炉窑和蓄热式燃烧器作出较大改动且运行可靠。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作详细的说明。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构原理图；

图2是本发明一个实施例的长明火烧嘴结构图；

图3是本发明一个实施例的喷嘴截面图。

在图中：

1,1′-蓄热式燃烧器；2,2′-长明火烧嘴本体；3,3′-长明火供风管；4,4′-串联管；5-燃气通道；6-助燃风通道；7-助燃风通道进口；8-点火电极；9-火检探针； 10-助燃风导流板；  11-固定法兰；  12,12′-蓄热室；  13,13′-高温单向阀；14,14′-法兰；15-燃气通道进口；  16-燃气喷嘴； 17-助燃风通道出口； 18-中心喷口； 19-辅助喷口；20,20’-三通换向阀；21,21’-主火助燃气体通道。

具体实施方式

一种蓄热式燃烧系统的长明火系统，如图1所示，包括与成对布置的蓄热式燃烧器配套的两个长明火烧嘴本体、长明火供风管、串联管。长明火供风管一端通过助燃风通道进口与长明火烧嘴本体连通，另一端与蓄热式燃烧器的蓄热室连通。串联管一端垂直地与长明火供风管连通，另一端通过法兰与成对布置的另一个长明火烧嘴本体连接。

长明火烧嘴本体的结构，如图2所示，包括：内管，为燃气通道，其一端为燃气通道进口，另一端为燃气进入炉膛的燃气喷嘴；外管，同轴地装在内管上，为助燃气体通道，一端为与其垂直连通的助燃风通道进口，另一端为进入炉膛的助燃风通道出口；点火电极，贯穿地安装在所述助燃风通道内，一端在助燃风通道一端外，另一端在所述的燃气喷嘴附近，用于对长明火烧嘴进行点火；火检探针，一端在助燃风通道一端外，另一端伸入炉膛，在所述的助燃风通道出口处，用于检测长明火烧嘴的火焰，一旦火焰熄灭，则可通过相应的自控系统切断燃气供应；助燃风导流板，垂直地安装在所述的助燃风通道内靠近燃气喷嘴处，用于助燃气体的整流，使配风更均匀；固定法兰，安装在所述的助燃风通道进口处，用于将长明火烧嘴本体固定在炉墙上。

图3为燃气喷嘴截面图，包括一个与内管同轴的中心喷口，以及与内管轴线成45°角的多个辅助喷口，且喷嘴位于助燃风通道出口处。

一种如上所述的蓄热式燃烧系统的长明火系统助燃空气切换方法，当蓄热式燃烧系统工作时，成对布置的蓄热式燃烧器通过三通换向阀的切换交替处于燃烧和排烟的状态。第一蓄热式燃烧器1处于燃烧状态时，与其配套的长明火烧嘴上的高温单向阀处于开启状态，同时，第二蓄热式燃烧器1′处于排烟状态，与其配套的长明火烧嘴上的高温单向阀处于关闭状态。此时，助燃气体经过第一蓄热式燃烧器1的蓄热体后，温度升高，主要部分通过主火助燃气体通道支持主火的燃烧，剩余部分通过与其配套的长明火系统的供风管和串联管进入两个长明火烧嘴的助燃风通道，支持两个长明火烧嘴的燃烧。当蓄热式燃烧器的两个三通换向阀进行联动换向后，第一蓄热式燃烧器1转换为排烟状态，炉膛中的燃烧烟气经过第一蓄热式燃烧器1，加热蓄热体后排出，第二蓄热式燃烧器1′转换为燃烧状态，与第一蓄热式燃烧器1和第二蓄热式燃烧器1′配套的各自的长明火烧嘴的高温单向阀与三通换向阀进行联动，即，第一蓄热式燃烧器1的高温单向阀转为关闭状态，第二蓄热式燃烧器1′的高温单向阀转为开启状态。

在上述的工作过程，两个长明火烧嘴能够连续地接收助燃空气，即两个长明火烧嘴能够处于持续的燃烧状态，且助燃气体为经过蓄热体加热的高温气体，利用了烟气余热，达到了节能效果。燃料喷嘴的多喷口倾角、喷嘴位于外管内等设计使燃料与气体的混合更充分，燃烧更有效。另外，本长明火系统结构简单，安装方便，不需要对炉窑或蓄热式燃烧器做出较大改动。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。