專利名稱：電極火焰監(jiān)測w型輻射管燒嘴及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃燒裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種與W型輻射管配套使用的輻射管燒嘴及其使用方法。
背景技術(shù)：
目前，在大型連續(xù)帶鋼熱處理爐上，W型輻射管以其有效加熱面積大、燃料利用率高、系統(tǒng)控制操作相對簡單等優(yōu)點，得到了很好的推廣和應(yīng)用。與其配套使用的W型輻射管燒嘴一股是通過燃料燃燒加熱輻射管。為了滿足工藝要求，輻射管燒嘴燃燒時必須保證整根輻射管表面的溫度分布均勻性，具有良好的火焰穩(wěn)定性，同時要嚴格控制燃燒產(chǎn)物中NOx 含量。通常來講，采用自動點火輻射管燒嘴必須保證點火及火焰監(jiān)測的可靠性。點火主要通過點火變壓器連接電極實現(xiàn)，合理的選擇點火位置直接影響到燒嘴點火的可靠性。火焰監(jiān)測主要有兩種方式，離子火焰監(jiān)測和UV監(jiān)測。離子火焰監(jiān)測是較為常用的一種，通過連接電極對燃燒火焰中的離子進行監(jiān)測，影響離子火焰監(jiān)測穩(wěn)定性的因素很多，火焰剛性，燃氣成分、監(jiān)測位置、電離干擾等等。W型輻射管由于管程長，燃燒空間大，傳統(tǒng)的輻射管燒嘴很難保證整根輻射管加熱的溫度均勻性，輻射管沿管體方向表面的最大溫差達150°C。輻射管表面經(jīng)常存在局部過熱區(qū)，整根輻射管表面的溫度梯度較大，由于熱應(yīng)力的產(chǎn)生輻射管表面易出現(xiàn)裂紋，影響輻射管的使用壽命；另外現(xiàn)行的W型輻射管燒嘴對混合速度(即空氣和燃氣的混合速度)把握不精確，快速混合容易使輻射管熱梯度過高而影響輻射管的使用壽命，慢速混合則易導致燃燒煙氣中CO含量過高；同時國內(nèi)采用的自動點火W型輻射管燒嘴，為了保證離子火焰監(jiān)測穩(wěn)定性，經(jīng)?？桃饧涌旎旌纤俣龋斐奢椛涔鼙砻娴臏夭罴哟?，影響輻射管的使用壽命。 因此，如何合理的確定混合速度、保證火焰監(jiān)測穩(wěn)定性和可靠性，降低W型輻射管表面溫差成為W型輻射管燒嘴設(shè)計中亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能保證輻射管表面的溫度均勻并嚴格控制燃燒產(chǎn)物中NOx含量、有效改善火焰的穩(wěn)定性及點火的可靠性、提高電極火焰監(jiān)測穩(wěn)定性的電極火焰監(jiān)測W型輻射管燒嘴及其使用方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種電極火焰監(jiān)測W型輻射管燒嘴，主要包括燃燒室、配風盤、電極、電極管、空氣通道、煤氣管、燒嘴支架；其特征在于燃燒室位于燒嘴端部，配風盤位于燃燒室內(nèi)部中間位置，空氣通道和煤氣管通過配風盤與燃燒室相連通，電極在電極管中，電極管通過燒嘴支架沿配風盤水平地插入燃燒室；燃燒室分為兩級助燃空氣空間，燒嘴采用單根電極進行點火及火焰監(jiān)測。按上述方案，燃燒室為水平放置的圓筒狀柱體，其靠近配風盤的一端為一次助燃空氣空間，另一端為二次助燃空氣空間；燃燒室內(nèi)兩級助燃空氣空間的分界通過調(diào)整燃燒室尺寸或者空氣流通面積來確定，火焰長度短則一次助燃空氣量大，火焰長度長則二次助燃空氣量大。按上述方案，配風盤為水平放置的喇叭口狀環(huán)體，環(huán)體的大頭朝向燃燒室的外側(cè)且大頭邊緣與燃燒室內(nèi)部點焊固定，環(huán)體的喇叭口小頭從燃燒室的內(nèi)側(cè)伸出并與煤氣管相連通；配風盤的環(huán)體外周開設(shè)有供煤氣管通過的煤氣管缺口，在煤氣管缺口兩側(cè)的環(huán)體外周上還均勻開設(shè)有2-5圈供空氣通過的空氣通孔，每圈空氣通孔有4-6個。按上述方案，空氣通道為水平放置的一端封閉的內(nèi)襯澆注料結(jié)構(gòu)的圓筒狀柱體， 與圓筒狀柱體垂直地設(shè)有往上的空氣進口和空氣進口法蘭，所封閉的一端靠近空氣進口 ； 圓筒狀柱體封閉端外側(cè)還設(shè)有殼體端板，另一端則設(shè)置與輻射管配合的安裝法蘭；空氣通道的封閉端和殼體端板上的正中心位置開設(shè)有煤氣管孔，煤氣管孔下側(cè)開設(shè)有電極管孔， 煤氣管和電極管分別穿過殼體端板并固定在其上，煤氣管和電極管置于空氣通道內(nèi)部并與空氣通道平行。按上述方案，煤氣管端部采用三通連接，與煤氣管垂直地往上的通口為煤氣進口， 水平通口的一端設(shè)有煤氣管窺視孔、另一端連接的煤氣管從殼體端板與空氣通道的正中心插入，與配風盤的喇叭口小頭焊接固定。按上述方案，電極管端部設(shè)有打火柱且端部通過配風盤上的煤氣管缺口伸入燃燒室，電極端部從打火柱中間穿出，電極端部的打火位置置于燃燒室內(nèi)的一次助燃空氣空間并靠近配風盤的喇叭口狀環(huán)體內(nèi)側(cè)；電極管在空氣通道外側(cè)的端部還設(shè)置有電極管窺視孔，電極管內(nèi)均勻布置有用于支撐電極的陶瓷支架。按上述方案，燒嘴支架位于煤氣管中部或靠近燃燒室部位，采用三角支架焊接結(jié)構(gòu)，支架上設(shè)有電極管孔和煤氣管孔，分別對電極管和煤氣管進行定位。按上述方案，配風盤的環(huán)體外周上均勻開設(shè)有3圈空氣通孔，每圈空氣通孔為6 個。按上述方案，配風盤為精密鑄造成型，電極管為不銹鋼管，打火柱為耐熱鋼制成。一種電極火焰監(jiān)測W型輻射管燒嘴的使用方法，其特征在于包含如下步驟(1)將電極火焰監(jiān)測W型輻射管燒嘴與配套裝置進行連接W型輻射管燒嘴空氣通道殼體上的安裝法蘭與W型輻射管的一頭固定連接，燒嘴空氣進口法蘭通過波紋管與換熱器出口連接，換熱器進口與W型輻射管的另一頭連接；燒嘴的煤氣管與煤氣進氣管連接；W型輻射管燒嘴置于W型輻射管內(nèi)；(2)預熱空氣，并同時輸送煤氣使其與空氣同時進入燒嘴燃燒室進行兩級燃燒助燃空氣經(jīng)換熱器預熱后，通過波紋管從燒嘴的空氣進口法蘭進入，沿燒嘴空氣通道進入W型輻射管的一頭，助燃空氣進入輻射管后，在燃燒室內(nèi)被分為兩級，一次助燃空氣沿著燃燒室內(nèi)壁與配風盤喇叭口間通道被逐漸加速，并沿著喇叭口外壁的多圈環(huán)孔向前方噴出，將沿配風盤中心噴出的煤氣打散并加速混合，混合后的煤氣在燃燒室內(nèi)被電極引燃，并在燃燒室內(nèi)進行一次燃燒，未燃燼的煤氣隨火焰從燃燒室內(nèi)噴出，與沿燃燒室外側(cè)內(nèi)壁和W型輻射管間存留的二次助燃空氣進行再燃燒，將燒嘴火焰拉長，確保整根輻射管表面的溫度均勻性。(3)燃燒后的氣體與換熱器換熱并同時預熱后續(xù)空氣，之后通過換熱器排廢燒嘴燃燒室外側(cè)內(nèi)部與W型輻射管之間拉長的火焰沿W型輻射管的管長方向運動，對輻射管管壁進行加熱，在輻射管的另一頭與換熱器進行換熱，同時預熱助燃空氣，換熱后的煙氣從換熱器尾部排出。本發(fā)明的有益效果(1)燒嘴端部設(shè)有燃燒室，將助燃空氣分為兩級，一次助燃空氣通過配風盤在燃燒室內(nèi)與主煤氣混合進行一次燃燒，未燃燼的煤氣從燃燒室內(nèi)噴出與沿燃燒室外側(cè)內(nèi)壁和輻射管之間噴出的二次助燃空氣混合再燃燒，燒嘴火焰被拉長，避免了局部高溫區(qū)的產(chǎn)生，大幅改善了輻射管表面的溫度均勻性；同時改善燃燒效果，減少輻射管燒嘴NOx排放量。(2)配風盤采用喇叭口結(jié)構(gòu)設(shè)計，在燃燒室進口處將助燃空氣流速提高，并通過周圍圈狀通孔噴出將主煤氣打散，加速燃燒室內(nèi)的空煤氣混合速度，確保了燃燒室內(nèi)火焰的穩(wěn)定性及點火的可靠性。(3)通過對電極位置、配風盤環(huán)孔位置及燃燒室位置關(guān)系的合理調(diào)整，燒嘴燃燒時，由于燃燒室內(nèi)壁和配風盤內(nèi)部包圍，能夠?qū)⒒鹧娣€(wěn)定壓緊在電極頭部，大幅提高火焰監(jiān)測的穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的B向側(cè)視圖；圖3為本裝置的配風盤結(jié)構(gòu)圖；圖4為本裝置與W型輻射管和換熱器配套安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-燃燒室，2-配風盤，3-煤氣管，4-空氣通道，5-空氣進口法蘭，6_煤氣進口，7-煤氣管窺視孔，8-電極管，9-殼體端板，10-電極，11-安裝法蘭，12-燒嘴支架，13-打火柱，14-W型輻射管燒嘴，15-波紋管，16-空氣出口法蘭，17-換熱器，18-輻射管。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不限定本發(fā)明。圖1-3所示為根據(jù)本發(fā)明實施的自動點火W型輻射管燒嘴的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它包括燃燒室(1)，采用耐熱鋼鑄造成型，助燃空氣通過燃燒室(1)被分為兩級，燃燒室(1)內(nèi)側(cè)為一次空氣，外側(cè)為二次空氣；配風盤(2)置于燃燒室(1)中心，精密鑄造成型，采用喇叭口結(jié)構(gòu)設(shè)計，配風盤O)中心為主煤氣通道，外邊緣為一次空氣通道，均勻開有三圈環(huán)孔，一次空氣進入燃燒室內(nèi)，通過配風盤O)的喇叭口提速后，從周圍三圈環(huán)孔高速噴出，將從配風盤 (2)中心噴出的主煤氣打散，加速燃燒室內(nèi)空煤氣的混合速度，確保燃燒室內(nèi)火焰的穩(wěn)定性。配風盤( 外邊緣與燃燒室(1)焊接固定，左端與煤氣管C3)連接；煤氣管C3)為煤氣流通通道，煤氣管C3)端部采用三通連接，一端連接煤氣進口(6)，另一端設(shè)有窺視孔(7)， 煤氣管(3)從空氣通道殼體端板(9)正中心插入，與配風盤(2)焊接固定；空氣通道(4)采用內(nèi)襯澆注料結(jié)構(gòu)，設(shè)有預熱空氣進口法蘭(5)、安裝法蘭(11)和殼體端板(9)，殼體端板 (9)上安裝有電極管(8)，電極管末端安裝電極管窺視孔；電極管(8)采用不銹鋼管制作，端部設(shè)有耐熱鋼制打火柱(1 ，電極(10)置于電極管(8)內(nèi)，電極(10)上均勻布置有陶瓷支架做支撐，避免電極(10)與電極管(8)打火。電極(10)端部從打火柱(13)中間穿出。電極(10)端部的打火位置置于燃燒室(1)內(nèi)，通過調(diào)整電極管(8)端部位置、配風盤(2)外邊緣噴孔及燃燒室(1)的相對位置關(guān)系將電極(10)定位。電極(10)與打火柱(1 打火， 將一次空氣與被打散的主煤氣引燃，由于有燃燒室(1)內(nèi)壁的包圍，燃燒室(1)內(nèi)火焰能夠壓緊在電極頭部，確?；鹧姹O(jiān)測的穩(wěn)定性。燒嘴支架(1 位于煤氣管(3)中部，采用三角支架焊接結(jié)構(gòu)，用于支撐燒嘴端部燃燒室(1)和配風盤O)，燒嘴支架(12)上設(shè)有電極管孔，對電極管(8)進行導向和定位。圖4給出W型輻射管燒嘴(14)與換熱器(17)及W型輻射管(18)配套使用的實施方式，燒嘴殼體上的安裝法蘭(11)與W型輻射管(18)固定連接，燒嘴空氣進口法蘭(5)通過波紋管(1 與換熱器出口(16)連接，助燃空氣經(jīng)換熱器(17)預熱后，通過波紋管(15) 從燒嘴的空氣進口法蘭(5)進入，沿燒嘴空氣通道(4)進入W型輻射管(18)的頭部，助燃空氣進入輻射管(18)后，在燃燒室(1)處被分為兩級，一次空氣沿著燃燒室(1)內(nèi)壁與配風盤(2)喇叭口間通道被逐漸加速，并沿著喇叭口外壁的環(huán)孔噴出，將沿配風盤O)中心噴出的煤氣打散并加速混合，混合后的煤氣在燃燒室(1)內(nèi)被電極(10)引燃，并在燃燒室 ⑴內(nèi)進行一次燃燒，未燃燼的煤氣隨火焰從燃燒室⑴內(nèi)噴出，與沿燃燒室⑴外側(cè)內(nèi)壁和W型輻射管(18)間噴出的二次空氣進行再燃燒，將燒嘴火焰拉長，確保整根輻射管表面的溫度均勻性。電極管(8)通過燒嘴支架(12)導向孔沿配風盤(2)斜插入燃燒室(1)，電極(10)的點火位置置于燃燒室(1)中部，燒嘴燃燒時，由于燃燒室(1)內(nèi)壁包圍，能夠?qū)⒒鹧鎵壕o在電極(10)頭部，確?；鹧姹O(jiān)測的穩(wěn)定性。拉長的火焰沿W型輻射管(18)管長方向運動，對輻射管管壁進行加熱，在輻射管(18)尾部與換熱器(17)進行換熱，預熱助燃空氣，換熱后的煙氣從換熱器(17)尾部排出。以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等效變化，仍屬本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種電極火焰監(jiān)測W型輻射管燒嘴，主要包括燃燒室、配風盤、電極、電極管、空氣通道、煤氣管、燒嘴支架；其特征在于燃燒室位于燒嘴端部，配風盤位于燃燒室內(nèi)部中間位置，空氣通道和煤氣管通過配風盤與燃燒室相連通，電極在電極管中，電極管通過燒嘴支架和配風盤水平地插入燃燒室內(nèi)；燃燒室分為兩級助燃空氣空間，燒嘴采用單根電極用于點火及火焰監(jiān)測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輻射管燒嘴，其特征在于燃燒室為水平放置的圓筒狀柱體， 其靠近配風盤的一端為一次助燃空氣空間，另一端為二次助燃空氣空間；燃燒室內(nèi)兩級助燃空氣空間的分界通過調(diào)整燃燒室尺寸或者空氣流通面積來確定，火焰長度短則一次助燃空氣量大，火焰長度長則二次助燃空氣量大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輻射管燒嘴，其特征在于配風盤為水平放置的喇叭口狀環(huán)體，環(huán)體的大頭朝向燃燒室的外側(cè)且大頭邊緣與燃燒室內(nèi)部點焊固定，環(huán)體的喇叭口小頭從燃燒室內(nèi)側(cè)伸出并與煤氣管相連通；配風盤的環(huán)體外周開設(shè)有供煤氣管通過的煤氣管缺口，在煤氣管缺口兩側(cè)的環(huán)體外周上還均勻開設(shè)有2-5圈供空氣通過的空氣通孔，每圈空氣通孔有4-6個。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輻射管燒嘴，其特征在于空氣通道為水平放置的內(nèi)襯澆注料結(jié)構(gòu)的圓筒狀一端封閉柱體，與圓筒狀柱體垂直地設(shè)有往上的空氣進口和空氣進口法蘭， 圓筒狀柱體封閉端靠近空氣進口 ；圓筒狀柱體封閉端外側(cè)還設(shè)有殼體端板，圓筒狀柱體的開口側(cè)設(shè)置與輻射管配合的安裝法蘭；空氣通道的圓筒狀柱體封閉端和殼體端板上的正中心位置開設(shè)有煤氣管孔，煤氣管孔下側(cè)開設(shè)有電極管孔，煤氣管和電極管分別穿過殼體端板并固定在其上，煤氣管和電極管置于空氣通道內(nèi)部并與空氣通道平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輻射管燒嘴，其特征在于煤氣管端部采用三通連接，與煤氣管垂直地往上的通口為煤氣進口，水平通口的一端設(shè)有煤氣管窺視孔、另一端連接的煤氣管從殼體端板與空氣通道的正中心插入，與配風盤的喇叭口小頭焊接固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輻射管燒嘴，其特征在于電極管端部設(shè)有打火柱且電極管端部通過配風盤上的煤氣管缺口伸入燃燒室內(nèi)，電極端部從打火柱中間穿出；電極端部的打火位置置于燃燒室內(nèi)一次助燃空氣空間、并靠近配風盤的喇叭口狀環(huán)體內(nèi)側(cè)；電極管在空氣通道外側(cè)的端部還設(shè)置有電極管窺視孔，電極管內(nèi)均勻布置有用于支撐電極的陶瓷支架。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輻射管燒嘴，其特征在于燒嘴支架位于煤氣管中部或靠近燃燒室部位，采用三角支架焊接結(jié)構(gòu)；支架上設(shè)有電極管孔和煤氣管孔分別對電極管和煤氣管進行定位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輻射管燒嘴，其特征在于配風盤的環(huán)體外周上均勻開設(shè)有3 圈空氣通孔，每圈空氣通孔為6個。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的輻射管燒嘴，其特征在于配風盤為精密鑄造成型，電極管為不銹鋼管，打火柱為耐熱鋼制成。
10.一種電極火焰監(jiān)測W型輻射管燒嘴的使用方法，其特征在于包含如下步驟(1)將電極火焰監(jiān)測W型輻射管燒嘴與配套裝置進行連接其中，W型輻射管燒嘴空氣通道殼體上設(shè)置的安裝法蘭與W型輻射管的一頭固定連接， 燒嘴空氣進口法蘭通過波紋管與換熱器出口連接，換熱器進口與W型輻射管的另一頭連接；燒嘴的煤氣管與煤氣進氣管連接；W型輻射管燒嘴置于W型輻射管的一頭內(nèi)；(2)預熱空氣，并輸送煤氣使其與空氣通過配風盤同時進入燒嘴燃燒室進行兩級燃燒其中，助燃空氣經(jīng)換熱器預熱后，通過波紋管從燒嘴的空氣進口法蘭進入，沿燒嘴空氣通道進入W型輻射管的一頭；助燃空氣進入輻射管后，在燃燒室內(nèi)被分為兩級，一次助燃空氣沿著燃燒室內(nèi)壁與配風盤喇叭口間通道被逐漸加速，并沿著喇叭口外壁的多圈環(huán)孔向前方噴出，將沿配風盤中心噴出的煤氣打散并加速混合，混合后的煤氣在燃燒室內(nèi)被電極引燃，并在燃燒室內(nèi)進行一次燃燒；未燃燼的煤氣隨火焰從燃燒室內(nèi)噴出，與沿燃燒室外側(cè)內(nèi)壁和W型輻射管間存留的二次助燃空氣進行再燃燒，將燒嘴火焰拉長，確保整根輻射管表面的溫度均勻性；(3)燃燒后的氣體與換熱器換熱并同時預熱后續(xù)空氣，之后通過換熱器排廢燒嘴燃燒室外側(cè)內(nèi)部與W型輻射管之間拉長的火焰沿W型輻射管的管長方向運動，對輻射管管壁進行加熱，在輻射管的另一頭與換熱器進行換熱，同時預熱助燃空氣，換熱后的煙氣從換熱器尾部排出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動點火電極火焰監(jiān)測W型輻射管燒嘴及其使用方法，主要包括燃燒室、配風盤、電極、電極管、空氣通道、煤氣管、燒嘴支架；其特征在于燃燒室位于燒嘴端部，配風盤位于燃燒室內(nèi)部中間位置，空氣通道和煤氣管通過配風盤與燃燒室相連通，電極在電極管中，電極管通過燒嘴支架沿配風盤水平地插入燃燒室內(nèi)；燒嘴采用單根電極用于點火及火焰監(jiān)測。助燃空氣分為兩級，避免了局部高溫區(qū)的產(chǎn)生，大幅改善了輻射管表面的溫度均勻性；同時改善燃燒效果，減少NOx排放量；采用喇叭口狀配風盤，加速燃燒室內(nèi)空煤氣混合速度，確保了火焰的穩(wěn)定性及點火可靠性；點火裝置的合理調(diào)整，使燃燒室內(nèi)火焰能夠穩(wěn)定壓緊在電極端部，大幅提高火焰監(jiān)測穩(wěn)定性。
文檔編號F23D14/22GK102213421SQ20111009177
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月13日
發(fā)明者徐少春, 沈小軍, 高陽 申請人:中冶南方(武漢)威仕工業(yè)爐有限公司