热风炉低氮燃烧装置的制作方法

1.本实用新型涉及燃烧设备技术领域，特别涉及一种热风炉低氮燃烧装置。

背景技术：

2.现有技术中顶燃式热风炉大多采用顶部燃烧器加下部燃烧室的燃烧结构。其中，顶部燃烧器多采用上部煤气喷口及下部助燃空气喷口的多层喷口布置方式。但在使用过程中，上部煤气喷口在燃烧器内腔中会形成柱状煤气气流向下流动，然后多层助燃空气气流射入煤气气流中，从而使煤气和助燃空气局部混合并燃烧。但这种分层布气方式，煤气和助燃空气的接触面较小，使得燃气与助燃空气的混合效果差，导致燃气燃烧不充分从而产生的火焰较长，这也增加了氮氧化物的产生。

技术实现要素：

3.为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例所要解决的技术问题是提供了一种热风炉低氮燃烧装置，用于提高空气与燃气的混合均匀性以减少氮氧化物的产生。
4.本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现，本实用新型提供了一种热风炉低氮燃烧装置，包括具有燃烧室的炉壳、以及设置在所述炉壳上的炉衬，沿所述炉衬的高度方向，所述炉衬上依次设有上层空燃混合结构、中层空燃混合结构和下层空燃混合结构，所述上层空燃混合结构朝向所述中层空燃混合结构呈第一角度倾斜设置，所述下层空燃混合结构朝向所述中层空燃混合结构呈第二角度倾斜设置。
5.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述上层空燃混合结构包括设置在所述炉衬上的多个上层空气喷口和多个上层燃气喷口，各所述上层空气喷口和各所述上层燃气喷口依次交错排列设置在同一高度，各所述上层空气喷口和各所述上层燃气喷口均朝向所述中层空燃混合结构呈第一角度倾斜设置。
6.在本实用新型的一较佳实施方式中，沿所述炉衬的周向，各所述上层空气喷口和各所述上层燃气喷口均沿同一旋向与预设在所述燃烧室内的第一旋切圆相切。
7.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一角度的大小为15
°‑
30
°
。
8.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述下层空燃混合结构包括设置在所述炉衬上的多个下层空气喷口和多个下层燃气喷口，各所述下层空气喷口和各所述下层燃气喷口依次交错排列设置在同一高度，各所述下层空气喷口和各所述下层燃气喷口均朝向所述中层空燃混合结构呈第二角度倾斜设置。
9.在本实用新型的一较佳实施方式中，沿所述炉衬的周向，各所述下层空气喷口和各所述下层燃气喷口均沿同一旋向与预设在所述燃烧室内的第二旋切圆相切。
10.在本实用新型的一较佳实施方式中，沿所述炉衬的高度方向，所述第一旋切圆和所述第二旋切圆的投影相重合。
11.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述上层空气喷口和所述上层燃气喷口与所述下层空气喷口和所述下层燃气喷口均沿同一旋向设置。
12.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第二角度的大小为15
°‑
30
°
。
13.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述中层空燃混合结构包括设置在所述炉衬上的多个中层空气喷口和多个中层燃气喷口，各所述中层空气喷口和各所述中层燃气喷口依次交错排列设置在同一高度，各所述中层空气喷口和各所述中层燃气喷口均朝向所述中层空燃混合结构的中心呈水平设置。
14.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述中层空燃混合结构并列设置有多个。
15.在本实用新型的一较佳实施方式中，沿所述炉衬的高度方向，所述上层空气喷口、所述中层空气喷口和所述下层空气喷口对应设置在同一列，所述上层燃气喷口、所述中层燃气喷口和所述下层燃气喷口对应设置在同一列。
16.在本实用新型的一较佳实施方式中，沿所述炉衬的高度方向，所述上层空气喷口、所述中层空气喷口和所述下层空气喷口均匀间隔设置，所述上层燃气喷口、所述中层燃气喷口和所述下层燃气喷口均匀间隔设置。
17.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述热风炉低氮燃烧装置还包括设置在炉衬内的多个空气通道和多个燃气通道，所述空气通道上设有空气进口，所述燃气通道上设有燃气进口，位于同一列的所述上层空气喷口、所述中层空气喷口和所述下层空气喷口对应连通一个所述空气通道，位于同一列的所述上层燃气喷口、所述中层燃气喷口和所述下层燃气喷口对应连通一个所述燃气通道。
18.本实用新型的技术方案具有以下显著有益效果：
19.本实用新型所述热风炉低氮燃烧器在应用时，将燃气和空气分别送入上层空燃混合结构、中层空燃混合结构和下层空燃混合结构中，利用上层空燃混合结构、中层空燃混合结构和下层空燃混合结构能够将燃气和空气快速地混合并喷入燃烧室进行燃烧操作。通过中层空燃混合结构能够快速混合空气和燃气，并将混合后的空气和燃气朝向中层空燃混合结构的中心喷出，提高了空气与燃气的混合均匀性。进一步地，通过上层空燃混合结构能够快速混合空气和燃气，并将混合后的空气和燃气朝向中层空燃混合结构喷出，从而在燃烧室内产生向下的旋流；而通过下层空燃混合结构能够快速混合空气和燃气，并将混合后的空气和燃气朝向中层空燃混合结构喷出，从而在燃烧室内产生向上的旋流；向上的旋流和向下的旋流之间能够产生协同作用使燃气和空气发生二次混合，从而进一步地提高了空气与燃气之间的混合均匀性，使得燃气能够充分燃烧，从而提高燃烧效率、减少火焰长度并降低了氮氧化物的产生。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
22.图1为热风炉低氮燃烧装置的一种剖视结构示意图；
23.图2为炉衬的展开结构示意图；
24.图3为图1中a-a截面结构示意图；
25.图4为图1中b-b截面结构示意图。
26.以上附图的附图标记：
27.1、炉壳；11、燃烧室；12、炉衬；13、第一旋切圆；14、第二旋切圆；
28.2、上层空燃混合结构；21、上层空气喷口；22、上层燃气喷口；
29.3、中层空燃混合结构；31、中层空气喷口；32、中层燃气喷口；
30.4、下层空燃混合结构；41、下层空气喷口；42、下层燃气喷口；
31.5、空气通道；
32.6、燃气通道。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.请配合参阅图1所示，本实用新型的实施例中提供了一种热风炉低氮燃烧装置，包括具有燃烧室11的炉壳1、以及设置在炉壳1上的炉衬12，沿炉衬12的高度方向，炉衬12上依次设有上层空燃混合结构2、中层空燃混合结构3和下层空燃混合结构4，上层空燃混合结构2朝向中层空燃混合结构3呈第一角度a倾斜设置，下层空燃混合结构4朝向中层空燃混合结构3呈第二角度b倾斜设置。
35.整体上，该热风炉低氮燃烧装置应用时，将燃气和空气分别送入上层空燃混合结构2、中层空燃混合结构3和下层空燃混合结构4中，利用上层空燃混合结构2、中层空燃混合结构3和下层空燃混合结构4能够将燃气和空气快速地混合并喷入燃烧室11进行燃烧操作。通过上层空燃混合结构2能够快速混合空气和燃气，并将混合后的空气和燃气朝向中层空燃混合结构3喷出，从而在燃烧室11内产生向下的旋流；而通过下层空燃混合结构4能够快速混合空气和燃气，并将混合后的空气和燃气朝向中层空燃混合结构3喷出，从而在燃烧室11内产生向上的旋流；向上的旋流和向下的旋流之间能够产生协同作用使燃气和空气发生二次混合，从而进一步地提高了空气与燃气之间的混合均匀性，使得燃气能够充分燃烧，从而提高燃烧效率、减少火焰长度并降低了氮氧化物的产生。
36.在本实用新型的实施方式中，如图2和图3所示的实施例，上层空燃混合结构2包括设置在炉衬12上的多个上层空气喷口21和多个上层燃气喷口22，各上层空气喷口21和各上层燃气喷口22依次交错排列设置在同一高度，各上层空气喷口21和各上层燃气喷口22均朝向中层空燃混合结构3呈第一角度a倾斜设置。
37.通过将多个上层空气喷口21和多个上层燃气喷口22设置在同一高度，能够防止上层空燃混合结构2中的空气与燃气出现分层，从而避免燃气和空气在混合燃烧过程中产生火焰锋面。通过消除火焰锋面，能够减少氧气和氮气在火焰锋面处发生热力学反应，从而降低了氮氧化物的生成量。
38.在本实用新型的实施方式中，沿炉衬12的周向，各上层空气喷口21和各上层燃气喷口22均沿同一旋向与预设在燃烧室11内的第一旋切圆13相切。具体的，第一旋切圆13为同一高度下的上层空气喷口21和上层燃气喷口22所夹区域内的最大半径圆。
39.通过控制上层空气喷口21和上层燃气喷口22的喷射方向，使得各上层空气喷口21和各上层燃气喷口22能够沿顺时针或逆时针方向与第一旋切圆13相切。通过调节第一旋切圆13的大小，能够相应地控制各上层空气喷口21和上层燃气喷口22的喷射方向，进而控制空气和燃气进入燃烧室11内的旋转方向和旋转速度，通过使空气和燃气在燃烧室11内转动地混合，能够显著地加快空气和燃气的混合速度。
40.在本实用新型的实施方式中，第一角度a的大小为15
°‑
30
°
。具体的，在本实用新型的一可行实施例中，该第一角度a设置为30
°
。通过将第一角度a设置为30
°
，使得上层空气喷口21和上层燃气喷口22能够朝向中层空燃混合结构3进行喷射，从而在燃烧室11内产生向下的旋流，有利于加快空气和燃气的混合。设计人员还可根据使用需要调整第一角度a的大小，在此不作具体限制。
41.在本实用新型的实施方式中，如图2和图4所示的实施例，下层空燃混合结构4包括设置在炉衬12上的多个下层空气喷口41和多个下层燃气喷口42，各下层空气喷口41和各下层燃气喷口42依次交错排列设置在同一高度，各下层空气喷口41和各下层燃气喷口42均朝向中层空燃混合结构3呈第二角度b倾斜设置。
42.通过将多个下层空气喷口41和多个下层燃气喷口42设置在同一高度，能够防止下层空燃混合结构4中的空气与燃气出现分层，从而避免燃气和空气在混合燃烧过程中产生火焰锋面。通过消除火焰锋面，能够减少氧气和氮气在火焰锋面处发生热力学反应，从而降低了氮氧化物的生成量。
43.在本实用新型的实施方式中，沿炉衬12的周向，各下层空气喷口41和各下层燃气喷口42均沿同一旋向与预设在燃烧室11内的第二旋切圆14相切。具体的，第二旋切圆14为同一高度下的下层空气喷口41和下层燃气喷口42所夹区域内的最大半径圆。
44.通过控制下层空气喷口41和下层燃气喷口42的喷射方向，使得各下层空气喷口41和各下层燃气喷口42能够沿顺时针或逆时针方向与第二旋切圆14相切。通过调节第二旋切圆14的大小，能够相应地控制各下层空气喷口41和下层燃气喷口42的喷射方向，进而控制空气和燃气进入燃烧室11内的旋转方向和旋转速度，通过使空气和燃气在燃烧室11内转动地混合，能够显著地加快空气和燃气的混合速度。
45.在本实用新型的实施方式中，沿炉衬12的高度方向，第一旋切圆13和第二旋切圆14的投影相重合。通过使第一旋切圆13和第二旋切圆14的投影相重合，使得上层空燃混合结构2所产生的向下旋流的大小与下层空燃混合结构4所产生的向上旋流的大小基本相同，从而使中层空燃混合结构3能够被向下旋流和向上旋流夹持在较为稳定的旋流混合场中，从而在向下旋流和向上旋流的共同作用下能够加快空气和燃气的混合速度。
46.在本实用新型的实施方式中，上层空气喷口21和上层燃气喷口22与下层空气喷口41和下层燃气喷口42均沿同一旋向设置。通过沿同一旋向设置，能够使上层空燃混合结构2的旋速和下层空燃混合结构4的旋速相叠加，从而能够加快燃烧室11内整体的旋流速度。通过增加燃烧室11内的旋流速度，能够提高空气和燃气的混合效率。
47.在本实用新型的实施方式中，第二角度b的大小为15
°‑
30
°
。具体的，在本实用新型
的一可行实施例中，该第二角度b设置为30
°
。通过将第二角度b设置为30
°
，使得下层空气喷口41和下层燃气喷口42能够朝向中层空燃混合结构3进行喷射，从而在燃烧室11内产生向下的旋流，有利于加快空气和燃气的混合效率。设计人员还可根据使用需要调整第一角度a的大小，在此不作具体限制。
48.在本实用新型的实施方式中，中层空燃混合结构3包括设置在炉衬12上的多个中层空气喷口31和多个中层燃气喷口32，各中层空气喷口31和各中层燃气喷口32依次交错排列设置在同一高度，各中层空气喷口31和各中层燃气喷口32均朝向中层空燃混合结构3的中心呈水平设置。
49.通过将中层空气喷口31和中层燃气喷口32依次交错设置在同一高度，使得空气和燃气在喷出后即完成了混合操作，提高了空气和燃气的混合效率。通过将多个中层空气喷口31和多个中层燃气喷口32设置在同一高度，能够防止中层空燃混合结构3中的空气与燃气出现分层，从而避免燃气和空气在混合燃烧过程中产生火焰锋面。通过消除火焰锋面，能够减少氧气和氮气在火焰锋面处发生热力学反应，从而降低了氮氧化物的生成量。
50.并且通过中层空燃混合结构3能够进一步增加燃烧室11内的空燃布气量，从而获得了更好的燃烧效果。通过水平方向设置的中层空气喷口31和中层燃气喷口32，能够提高燃烧室11内的空燃混合过程的稳定性，使得燃气能够充分接触空气以充分燃烧，从而产生的焰长较短，具有更好的燃烧效果。
51.在本实用新型的实施方式中，中层空燃混合结构3并列设置有多个。具体的，中层空燃混合结构3并列设置两个。通过增加中层空燃混合结构3数量的方式，一方面能够进一步地提高燃烧室11内的空燃混合过程的稳定性，另一方面能够增加燃烧室11内的空燃布气量，从而获得所需的加热量。设计人员还可根据使用需要确定中层空燃混合结构3的布置数量，在此不做具体限制。
52.在本实用新型的实施方式中，沿炉衬12的高度方向，上层空气喷口21、中层空气喷口31和下层空气喷口41对应设置在同一列，上层燃气喷口22、中层燃气喷口32和下层燃气喷口42对应设置在同一列。
53.通过将上层空气喷口21、中层空气喷口31和下层空气喷口41对应设置在同一列，以及将上层燃气喷口22、中层燃气喷口32和下层燃气喷口42对应设置在同一列，使得各空气喷口和各燃气喷口能够沿燃烧室11的周向依次间隔设置，提高了沿燃烧室11的周向的空气和燃气的分布均匀性，使得空气和燃气喷出前即完成了预混合操作，显著地提高了空气和燃气的混合效率。
54.在本实用新型的实施方式中，沿炉衬12的高度方向，上层空气喷口21、中层空气喷口31和下层空气喷口41均匀间隔设置，上层燃气喷口22、中层燃气喷口32和下层燃气喷口42均匀间隔设置。
55.通过将各空气喷口和各燃气喷口均匀间隔设置，消除了空气和燃气沿炉衬12的高度方向分布不均的问题，提高了通过各空气喷口和各燃气喷口所形成的预混合作用的均匀性，进而提高了空气和燃气的混合均匀性。当空气与燃气充分且均匀的混合后，能够提高燃气的燃烧效率，使得产生的火焰长度较短，即短焰燃烧。通过使燃气与空气发生短焰燃烧，使得燃气能够得到充分的燃烧，从而降低了氮氧化物的生成量。
56.在本实用新型的实施方式中，热风炉低氮燃烧装置还包括设置在炉衬12内的多个
空气通道5和多个燃气通道6，空气通道5上设有空气进口，燃气通道6上设有燃气进口，位于同一列的上层空气喷口21、中层空气喷口31和下层空气喷口41对应连通一个空气通道5，位于同一列的上层燃气喷口22、中层燃气喷口32和下层燃气喷口42对应连通一个燃气通道6。
57.具体的，各空气通道5和各燃气通道6嵌设在炉衬12内，各空气通道5和各燃气通道6依次交错间隔设置。空气通道5可与外部的空气供应管路相连通，用于供应空气；燃气通道6可与外部的燃气供应管路相连通，用于供应燃气。
58.通过空气通道5能够均匀地对同一列的上层空气喷口21、中层空气喷口31和下层空气喷口41供应空气，提高了沿炉衬12的高度方向上的空气的布气均匀性，并且通过控制各空气通道5内的空气量，还能够提高沿炉衬12的周向方向上的空气的布气均匀性。通过燃气通道6能够均匀地对同一列的上层燃气喷口22、中层燃气喷口32和下层燃气喷口42进行供应燃气，提高了沿炉衬12的高度方向上的燃气的布气均匀性，并且通过控制各燃气通道6内的燃气量，还能够提高沿炉衬12的周向方向上的燃气的布气均匀性。通过增加空气和燃气的布气均匀性，能够提高燃烧的稳定性。且通过控制空燃比，还能够使空气与燃气发生欠氧燃烧，进一步地降低了氮氧化物的生产量。
59.披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由
…
构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
60.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种热风炉低氮燃烧装置，其特征在于，包括具有燃烧室的炉壳、以及设置在所述炉壳上的炉衬，沿所述炉衬的高度方向，所述炉衬上依次设有上层空燃混合结构、中层空燃混合结构和下层空燃混合结构，所述上层空燃混合结构朝向所述中层空燃混合结构呈第一角度倾斜设置，所述下层空燃混合结构朝向所述中层空燃混合结构呈第二角度倾斜设置。2.如权利要求1所述的热风炉低氮燃烧装置，其特征在于，所述上层空燃混合结构包括设置在所述炉衬上的多个上层空气喷口和多个上层燃气喷口，各所述上层空气喷口和各所述上层燃气喷口依次交错排列设置在同一高度，各所述上层空气喷口和各所述上层燃气喷口均朝向所述中层空燃混合结构呈第一角度倾斜设置。3.如权利要求2所述的热风炉低氮燃烧装置，其特征在于，沿所述炉衬的周向，各所述上层空气喷口和各所述上层燃气喷口均沿同一旋向与预设在所述燃烧室内的第一旋切圆相切。4.如权利要求2所述的热风炉低氮燃烧装置，其特征在于，所述第一角度的大小为15
°‑
30
°
。5.如权利要求3所述的热风炉低氮燃烧装置，其特征在于，所述下层空燃混合结构包括设置在所述炉衬上的多个下层空气喷口和多个下层燃气喷口，各所述下层空气喷口和各所述下层燃气喷口依次交错排列设置在同一高度，各所述下层空气喷口和各所述下层燃气喷口均朝向所述中层空燃混合结构呈第二角度倾斜设置。6.如权利要求5所述的热风炉低氮燃烧装置，其特征在于，沿所述炉衬的周向，各所述下层空气喷口和各所述下层燃气喷口均沿同一旋向与预设在所述燃烧室内的第二旋切圆相切。7.如权利要求6所述的热风炉低氮燃烧装置，其特征在于，沿所述炉衬的高度方向，所述第一旋切圆和所述第二旋切圆的投影相重合。8.如权利要求7所述的热风炉低氮燃烧装置，其特征在于，所述上层空气喷口和所述上层燃气喷口与所述下层空气喷口和所述下层燃气喷口均沿同一旋向设置。9.如权利要求5所述的热风炉低氮燃烧装置，其特征在于，所述第二角度的大小为15
°‑
30
°
。10.如权利要求5所述的热风炉低氮燃烧装置，其特征在于，所述中层空燃混合结构包括设置在所述炉衬上的多个中层空气喷口和多个中层燃气喷口，各所述中层空气喷口和各所述中层燃气喷口依次交错排列设置在同一高度，各所述中层空气喷口和各所述中层燃气喷口均朝向所述中层空燃混合结构的中心呈水平设置。11.如权利要求10所述的热风炉低氮燃烧装置，其特征在于，所述中层空燃混合结构并列设置有多个。12.如权利要求10所述的热风炉低氮燃烧装置，其特征在于，沿所述炉衬的高度方向，所述上层空气喷口、所述中层空气喷口和所述下层空气喷口对应设置在同一列，所述上层燃气喷口、所述中层燃气喷口和所述下层燃气喷口对应设置在同一列。13.如权利要求10所述的热风炉低氮燃烧装置，其特征在于，沿所述炉衬的高度方向，所述上层空气喷口、所述中层空气喷口和所述下层空气喷口均匀间隔设置，所述上层燃气喷口、所述中层燃气喷口和所述下层燃气喷口均匀间隔设置。14.如权利要求10所述的热风炉低氮燃烧装置，其特征在于，所述热风炉低氮燃烧装置
还包括设置在炉衬内的多个空气通道和多个燃气通道，所述空气通道上设有空气进口，所述燃气通道上设有燃气进口，位于同一列的所述上层空气喷口、所述中层空气喷口和所述下层空气喷口对应连通一个所述空气通道，位于同一列的所述上层燃气喷口、所述中层燃气喷口和所述下层燃气喷口对应连通一个所述燃气通道。

技术总结

本实用新型提供了一种热风炉低氮燃烧装置，涉及燃烧设备技术领域，该热风炉低氮燃烧装置包括具有燃烧室的炉壳、以及设置在所述炉壳上的炉衬，沿所述炉衬的高度方向，所述炉衬上依次设有上层空燃混合结构、中层空燃混合结构和下层空燃混合结构，所述上层空燃混合结构朝向所述中层空燃混合结构呈第一角度倾斜设置，所述下层空燃混合结构朝向所述中层空燃混合结构呈第二角度倾斜设置。本实用新型通过上层空燃混合结构和下层空燃混合结构相配合，能够提高空气与燃气之间的混合均匀性，使得燃气与空气能够充分燃烧，从而提高燃烧效率、减少火焰长度并降低了氮氧化物的产生。火焰长度并降低了氮氧化物的产生。火焰长度并降低了氮氧化物的产生。