天然气高速烧嘴的类型及特点

 

    高速烧嘴是工业窑炉应用较广的一种速热燃烧装置，通常情况下，本身带有一个燃烧室，燃料和空气混合，在燃烧室内能够实现完全燃烧（≥85％），燃烧后形成的高温烟气借助于膨胀压力从烧嘴喷口高速喷出。高速烧嘴的基本原理相当于简单的喷气式发动机。燃料在燃烧室或燃烧坑道前半部基本上能够燃烧完全，原因是密闭的燃烧室能保持足够的压力，是高温的燃料气体以100~300m/s的高速喷出，高速气流可促使炉内气体循环，强化对流传热，同时可提高炉内温度的均匀性，实现工业窑炉快速加热，并可减少工件氧化烧损，达到节能与提高生产质量的目的。如果在燃烧室出口处或燃烧坑道的后半部供给能够调解的二次风，即可实现燃烧气流的温度的调节，构成高速调温烧嘴。另外，高速烧嘴可通过调节过剩空气和燃气来改善其工作性能，甚至还能使用多种燃料进行燃烧，说明其燃料适应性非常强。采用高速烧嘴技术可使窑炉结构明显简化、成本大大降低，通常可使窑炉节能30％左右，具有良好的经济效益。

一、高速烧嘴的特点

该烧嘴的优点：高速烧嘴可使燃料以超高热负荷完全燃烧。烧嘴自身的燃烧室容积很小，燃料在其中能够基本完全燃烧，故其燃烧室的容积热强度很高，高值可达到6.28?/span>108kj（m3?h）。同时由于燃烧气体流速较高，可强化对流传热，改善了炉温的均匀性。研究表明，炉温在850~1150℃时，温差为7℃。炉内气氛易于调节成氧化性或还原性，过量空气系数很高时，仍能够稳定燃烧。过剩空气量可达50.0，远高于普通烧嘴的2.5。高速烧嘴燃烧气流温度可以通过调节一、二次风及煤气量，在200~1800℃范围内自由调节（过量空气系数α在1~50之间),使得高速烧嘴能适应各种窑炉的要求，提高产品的质量和产量，高速烧嘴可使窑炉的使用范围扩大。

高速烧嘴的高温烟气在燃烧室内剧烈膨胀，燃烧室出口设有烟气缩口，所喷出的烟气速度非常高，喷出速度90~120m/s，喷出速度可达200~300m/s。由于喷射速度过高促使噪声急剧增高，从而限制了应用中选取的速度。高温烧嘴的喷出动量远远高于普通烧嘴。高速喷出的高温烟气可引射大量较低温度的炉内烟气，形成强烈的烟气回流，起到搅拌作用，促使烟气喷射速度改变时，引射的回流烟气量也随之改变。通常回流烟气量在20~200倍范围内变化。该烧嘴可降低燃料消耗。由于燃烧效率高，节约燃料，通常情况下可降低产品燃料消耗15％~50％左右。炉内气体的强烈循环及搅拌效果好，燃烧室小，散热损失小，炉内气氛容易调节等因素，是燃料消耗量减少。与普通加热炉相比较，便于控制和操作。其调节比通常达到1：:5，远远高于普通烧嘴的调节比（1:10），且该烧嘴操作灵活，能实现自动化流水线生产。可以治NO的生成，由于燃烧过程中氧气的浓度可控制到低，烟气在高温区域内停留时间短，高温高速烟气引射炉内较低温度的延烟气后，本身迅速稀释而降低温度，炉内烟气与被加热物料的强烈换热，使烟气温度急速降低，因而抑制了NO的生成。故高速烧嘴也是低NO烧嘴。可减少烧嘴数目，应用普通烧嘴时，需采用数量较多的烧嘴来使炉温均匀，而高速气流能够使炉温均匀，故可使烧嘴数量减少，便于自动控制。该烧嘴的缺点需要较高的燃气、空气压力。燃烧室要求耐高温、耐冲刷材料，否则寿命较短。工作噪声大，需采用相应的消音措施。

二、高温烧嘴的类型

高速烧嘴可使用气体燃料和液体燃料。通常是采用气体燃料和轻质燃油，目的是为了便于组织燃烧和方便调节。根据高速烧嘴的用途进行划分，一般可分为两种类型：高速不调温烧嘴。主要用于快速加热，这种烧嘴不供二次空气，过剩空气系数变动范围不大，燃烧气体的温度调节范围小。高速调温烧嘴，该烧嘴通常用于热处理和干燥炉，且大多数带有二次风，过剩空气系数变化幅度很大，通常在1~50之间，燃烧气体的温度调节范围也很大，容积内的热强度达到4600~6300。

高速烧嘴按燃气和空气的混合方式可分为：煤气空气非预混式和煤气空气预混式烧嘴。前者为煤气与空气分别地送入烧嘴内混合燃烧。后者为煤气与空气预先在混合器内混合，然后进入燃烧室内燃烧。预混式高速烧嘴的调节范围小，且它不能低于一定流量，否则会出现回火现象。非预混式不受此点限制，可以供给与热空气按燃烧室的结构型式分为带有陶瓷燃烧室和带金属空冷燃烧室两种。