高速烧嘴与传统烧嘴相比的优缺点

高速型热处理用蓄热式烧嘴简介(600，800kW)一、蓄热式烧嘴工作原理蓄热式烧嘴是一种通过蓄热体从炉内烟气中回收热量来预热空气以此达到交替燃烧均匀加热目的的烧嘴。

蓄热式烧嘴主要应用于工业燃气加热领域，很高的燃烧热效率著称。

它是继自身预热式烧嘴后的又一大技术进步。

其工作原理如图所示，当A烧嘴处于燃烧状态时，助燃空气通过换向阀进入蓄热室，高温蓄热体把助燃空气预热到比炉温低100～150℃的高温，通过烧嘴进入炉内混合燃烧。

而另一个配对的B烧嘴则处于蓄热状态，高温烟气流入蓄热室，将蓄热体加热，烟气温度降到200℃以下后流过换向阀经排烟机排出。

经过一定时间后，换向阀换向如此反复交替工作，实现边加热边蓄热的过程。

二、优势1.大幅节能，热效率高达85%以上（常规德系集中换热式烧嘴热效率60%），因为蓄热式烧嘴的排烟温度在200°以下，理论上比集中换热器形式节能约20以上%。

2.火焰喷射速度高，炉温均匀性和控温精度有保证，新型的设计使得火焰喷射速度与传统高速烧嘴不相上下，火焰出口速度快，形状方向性好。

解决了蓄热式烧嘴火焰速度低的难点，保持高速烧嘴的搅拌作用同时又有出色的节能效果。

对于热处理炉，采用高速高空气过剩系数来实现低温的均匀性，及高速低过剩系数实现中高温的均匀性。

对于加热炉，采用的是高温下（850度以上）高速空间燃烧技术，使炉内的温度均匀性更好。

3.安装维护方便，烧嘴工作稳定。

设备的安全可靠，是使用的前提。

常规烧嘴的使用已有100多年的历史，现代蓄热式的烧嘴的使用，也有30多年的历史。

随着近十年蓄热体及阀门技术的发展，蓄热式烧嘴，安全可靠性大幅提高。

维护方便性上，已接近常规烧嘴。

已经在多个用户成功使用。

4.低氮氧化物排放，应用了国际前沿的低NOx技术。

NOx排放低，并且受炉温的影响小。

炉温1000度，NOx排放低于国家标准（NOx≦300mg/㎥）。

远远低于传统烧嘴的NOx排放。

5.极高的成本回报，根据节能数据与投资可计算多久可收回成本。

烧嘴的分类及介绍扬州华明科技有限公司烧嘴的分类及介绍1、燃油烧嘴1.1 按雾化方法分类1.1.1 压力雾化烧嘴压力雾化烧嘴是靠燃油自身的压力转化为喷射动能，通过液膜或液柱受空气的剪切扰动而使燃油雾化。

这种烧嘴的优点是结构简单、运行成本低。

缺点是当负荷变小时雾化颗粒度及平均尺寸迅速增加燃烧效率降低且小流量烧嘴易堵赛和结焦。

1.1.2 机械雾化烧嘴机械雾化烧嘴是将燃油的机械能转化为雾化能量，常见机械雾化烧嘴是转杯式雾化烧嘴。

此类烧嘴对机械能要求较高，一般要求非常高的转速才能雾化所需的剪切力。

1.1.3 气动雾化烧嘴气动雾化烧嘴是利用空气或蒸气的高速运动对液膜或液柱进行撞击、剪切、旋转。

气液两相产生相对高的相对速度来实现破碎雾化。

气动雾化烧嘴的优点是调节范围广、雾化性能好。

它的主要缺点是: (1)雾化能量利用率低(2)雾化气用量大(3)对于高粘度的重柴油、重渣油、水煤浆不能高效燃烧的要求1.1.4 气泡雾化烧嘴气泡雾化在国际上被称为第三代雾化技术，这种烧嘴是在特殊结构的通道中注入压缩空气或蒸气，使之在燃油中形成数量巨大的气泡，气泡经运动、变形、加速等一系列过程后至烧嘴出口处破碎，从而形成液滴非常小、尺寸均匀度大的液雾。

它具有以下特点:(1)气泡雾化烧嘴主要克服燃油表面张力来雾化(2)所需雾化能量少(3)雾化颗粒细、尺寸平均度高1.2 以其他标准分类1.2.1 按油流与雾化介质的相对流向分类(1)直流式:油流与雾化介质的相对流向是接近平行(2)涡流式:油流与雾化介质的相对流向是切向方向扬州华明科技有限公司 (3)交流式:油流与雾化介质的相对流向是以一定角度1.2.2 按油流与雾化介质的相对作用次数来分类(1)一级雾化:油流与雾化介质的相对作用次数是一次 (2)二级雾化:油流与雾化介质的相对作用次数是二次 (3)多级雾化:油流与雾化介质的相对作用次数是多次 1.2.3 按油流与雾化介质的相对作用位置来分类(1)外混式:油流与雾化介质的相对作用位置是烧嘴出口外面 (2)内混式:油流与雾化介质的相对作用位置是烧嘴出口里面 2、燃气烧嘴的分类2.1 按燃烧方式分类2.1.1 非预混式烧嘴非预混式烧嘴又称为长焰烧嘴。

天然气烧嘴简介烧嘴是燃气设备中最重要的部件。

评价烧嘴的设计是否理想，从不同的角度要求有不同的标准，一般可考察以下几个方面:①满足加热所需的热量或燃烧温度，具有一定的热负荷;②具有一定的火焰特性，如火焰尺寸和形状，以及炉内气氛特性(氧化性、还原性或中性)，且符合工艺要求;③燃烧过程中，火焰稳定，有一定的抗风能力;④燃烧效率高，燃气可以完全燃烧，并使燃气所释放的热量得到充分的利用;⑤烧嘴配备必要的自动调节和自动安全装置;⑥燃烧后烟气中的有毒物质少;⑦结构紧凑，安全可靠，成本低廉。

事实上，一个烧嘴能否发挥其最佳的功能，并非仅仅取决于烧嘴本身，它还受到气源组分、换热设备等其他因素的制约。

例如，换热器设计或安装不好，烧嘴发出的热量就不能得到充分利用，热效率就低。

又如排烟装置不良，燃烧就难以保持良好状态，卫生条件就不可能达到要求。

因此，其性能优劣必须结合各方面条件综合考虑，以达到整体上的理想工况。

烧嘴的类型很多，只能按照部分共性进行分类。

(1)按一次空气分类①扩散式烧嘴一次空气系数为0，燃烧空气全部依靠二次空气。

②大气式烧嘴一次空气系数在0.2～0.8之间，剩余的依靠二次空气。

③完全预混烧嘴一次空气系数等于过剩空气系数，约为1.05～1.15，燃烧不需要二次空气。

(2)按空气供给方法①引射式烧嘴空气靠燃气的引射作用吸入，或空气引射燃气。

②鼓风式烧嘴用鼓风机将空气送入燃烧设备。

③自然引风式烧嘴靠炉膛的负压将空气吸入燃烧系统。

(3)按燃气压力①低压烧嘴燃气压力小于5000Pa。

②高(中)压烧嘴燃气压力在5000～300000Pa之间。

(4)按燃气热值①低热值烧嘴。

②高热值烧嘴。

(5)按燃气与空气混合形成地点①外部混合式烧嘴燃气与空气的混合在燃烧室外。

②内部混合式烧嘴燃气与空气在燃烧室内混合。

(6)按火焰形状分类①直焰烧嘴燃气与空气混合物喷出火孔或喷头后，形成直射流，火焰呈直射圆锥形。

②平焰烧嘴混合物离开火孔或喷口后，形成平展气流，火焰呈圆盘形。

高速燃烧器的工作原理及特点高速燃烧器主要应用在工业炉中。

普通工业炉为了加热物料和保证燃料完全燃烧都具有一个宽敞的炉膛。

这样，开炉时将炉膛加热到操作温度需要很长的时间;停炉时，由于热惯性大仍有相当一段时间继续加热工件，使加热温度难以控制，易造成工件过热。

为了防止工件过热，普通加热炉只好在略高于工件容许的最高加热温度下运行，这就降低了加热速度，增长了加热时间，特别在工件接近加热最终温度时更是如此。

此外，在高温下延长加热时间会产生种种不良影响，如造成钢的氧化和脱碳，使工件表面毛糙和硬度降低。

为了节约能源，消除普通加热炉的缺点，并与现代化生产流水线配套，20世纪60年代出现了快速加热技术。

快速加热主要依靠对流传热而不是辐射传热。

其特点是炉体小、加热速度快、热惯性小、加热工件质量高、热效率高并易于自动控制。

实现快速加热的关键一是改造炉体;二是应用高速燃烧器。

高速燃烧器有两个作用，一是燃气在非常高的热强度下燃烧;二是高温烟气以非常高的流速(200～300m/s)喷出燃烧室(火道)，从而增加炉内对流传热的作用。

高速燃烧器与普通燃烧器相比有下列主要特点。

优点:①燃烧室的容积热强度非常高，可达21×104kW/m³，炉膛容积小，炉体结构简单，操作方便，安全装置及炉前管道系统简单;燃烧室燃烧温度较高，接近2000℃，对发展高温窑炉，节约燃料十分有利;②烟气在火道内剧烈膨胀以及火道出口设有烟气喷口，所以烟气喷出速度非常高，可达200～300m/s;③炉内气氛容易调节成氧化性或还原性，可在较高的过剩空气系数下工作;④负荷调节范围大，调节比可达1:50，普通燃烧器可达1:20～1:30;⑤可以使用高温预热空气，因此能以低热值燃气获得高燃烧温度;⑥由于燃烧反应在火道内瞬时完成，故在惰性气氛的炉内也不会灭火。

缺点:①需要较高的燃气、空气压力、耗电较多;②燃烧室(火道)要求特殊的耐高温耐冲刷的材料，否则寿命很短;③工作噪声较大，需要采取相应的消声措施。

技术手册HGBE系列可靠的工作HGBE系列冷风高速燃气烧嘴，用于工业炉直接加热和间接加热，输出功率范围：9 - 160kW产品特点及优势◼低成本高速燃气烧嘴◼输出功率范围：9 - 160 kW◼最高应用温度高达1300℃◼适用于冷风和热风运行（助燃空气最高预热到400℃）◼单段燃烧，低污染物排放◼火焰出口速度高，温度均匀性好◼模块化设计，易于维护◼不同平面的空气、燃气接口，方向可90°角互换◼直接进行火焰监测，最大限度确保运行各阶段的安全性◼单独的强冷空气接口，可满足快速降温需求◼基础维护简单经济◼可选择基本配置或完整配置2技术规格烧嘴型号 HGBE152550100200额定热能功率 [1]kW152550100160额定热能功率[1]BTU/h~51000~85000~171000~341000~546000最小热能功率 [1]kW913255080最小热能功率[1]BTU/h~31000~44000~85000~171000~273000标准燃气接口压力 [2]mbar5050505050标准助燃空气接口压力[2]mbar6060606080烧嘴管最高耐温°C13001300130013001300烧嘴管标准直径mm597194121171燃气接口公称直径DN1515151520助燃空气接口公称直径DN2025404050强冷空气接口公称直径DN2040404050燃气 [3]天然气，液化天然气，液化石油气诺玛特保留技术修改的权利 [1] 可根据需求提供其它功率[2]压力波动应≤ ± 5%，烧嘴成组运行时同样适用[3]使用其它燃气请与诺玛特提前沟通3HGBE系列主要尺寸 / 基础烧嘴烧嘴型号主要尺寸A B D E F (1)G (3)HmmHGBE 155916017014200/250/300/40060072.5 HGBE 257117519014200/250/300/40056077 HGBE 509419*********/250/300/400/500/60058077 HGBE 10012122524014200/250/300/400/500/60058053 HGBE 20017128531014300/400/50065070烧嘴型号接口尺寸烟气助燃空气吹扫空气燃气P R S T(2)U V mm inch mm inch mm inch mm inchHGBE 153480G3/43480G3/487G3/8132Rp1/2 HGBE 253487.5G13487.5G1.1/292G3/8137Rp1/2 HGBE 504097.5G1.1/24097.5G1.1/2107G3/8152Rp1/2 HGBE 10040112.5G1.1/240112.5G1.1/2110G3/8152Rp1/2 HGBE 20056142.5G1.1/256142.5G2.1/2157G3/8215Rp3/4(1)其它长度可选； (2) 强冷空气接口可选；(3) 参考：F=400mm时的安装长度4��ft�tJFJrZ:I: mg / kWh 1Hi JJ o 1/11HGBE15100 ..... --....---...... ----.---..----.-----.-----,,---..---...... -- (80)60 40 1 1 1 �------r---------------t---------------,--------�----�----, 1 1 1 1 --r-1 1 1 1--r-1 11 ----�------------ 1 l --l -- 1 1 -------+------.. -------�--------' 1 11 1--+ 1 1 -- 1 -----�---- 11 --L----1 1 1 1 1 �------r---------------t---------------,---------------+--------------r--------2 o +----�----+----➔·-----,1----+------1-----,1.----+----➔------t 1 1 11 1 �------r---------------t---------------,---------------+--------------r--------o 1 1 1 1 1 600 800 1000 1200 1400100 ..... --....-----,,---..---..---...... ----,,---..---...... --....... ----,1 1 1 1 1 •••••••••p••••••••• •••••••••"T"•••••••• •••••••••T"••••••••• •••••••••"'T"••••••••• •••••••••T••••••••• 1 1 1 1 1 80 +----�·----+----�·----+----�·----+----�•,----+----�·------t ---------�, ----.. .. ·-----+---------------�-----------------+---------------f---------60 +----�:--------�t----+----�----+----�t----+----�------t ---------t-L ------------+, -----------------t------------------+------------------t---------. 1 1 1 1 40 +--------------------+-----+--------------­---------t -·\:.----------+-----------------t------------------+------------------f---------20 +-_-___ -_-_-_-�-l�----_-__ �•�k-+----__ -_-_�.!-,------_-_-__ -_➔-_-__ _-____ -_�i _-_-__ -_-_-_-_-_r_-_-_-__ -_-_-_-_�i�_-_-_-_-__ _-__t-__ -_-_-___ -_-_J _-__ -_-_-_-__ -_�0 400 1 1 1 1 1 600 800 1000 1200 1P� "C1400tEt�JE:rJJ$r i !�:iEff � ;t :;J . 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天然气烧嘴的概念及分类燃料为天然气的燃烧装置称为天然气烧嘴，工业窑炉和化工加热装置中对天然气燃烧装置的习惯叫法，也有部分习惯称之为天然气燃烧器。

按照烧嘴前天然气的压力高低：扰动天然气烧嘴：天然气压力在5kpa以下。

高中压天然气烧嘴：天然气压力在5kpa以上。

按照火焰的形状类型：直焰烧嘴：又称长焰烧嘴，火焰较长，一般窑炉上采用较多。

短焰烧嘴:火焰长而存有刚性。

平焰烧嘴：火焰紧贴炉墙或是炉顶内部向四周均匀伸展的圆盘形状喷出。

按照空气供给方式分类：自吸式烧嘴：烧嘴不须要利用外力配风，自身文丘里式结构，可吸入外界空气，通常烧嘴功率较小。

配风式烧嘴：依靠鼓风机强制配助燃风，风机通常为高压离心风机。

按照空燃混合方式：扩散式烧嘴：燃烧所需要的空气不预先和天然气混合。

大气式烧嘴：又称半进度表混合天然气烧嘴。

冷却所须要的空气部分与天然气混合。

完全预混合式烧嘴：燃烧所需要的空气预先和天然气混合，一般多用在无焰燃烧类型的烧嘴上。

特定功能分类：可分为蓄热式烧嘴、辐射管烧嘴、可调温烧嘴、低氮烧嘴等多种新型节能烧嘴。

天然气烧嘴就是工业窑炉上常用的冷却装置，天然气烧嘴性能的优劣将非常大程度上影响产品的质量，合理高效率的天然气烧嘴必须能够满足用户窑炉的冷却、冷却和产品工艺所满建议的条件。

天然气的燃烧一般分为三个过程：燃气和空气的混合；混合气体的升温和着火；混合气体的燃烧。

火焰稳定的条件是，火焰传播速度和可燃气体混合物的流动速度大小相等方向相反。

平衡的冷却：燃气和空气混合速度少于火焰传播速度引致火焰返回平衡点。

烧嘴的淬火：燃气和空气混合速度大于火焰传播速度，火焰向烧嘴内部喷气。

烧嘴的脱火和淬火都不是理想烧嘴的冷却状态，烧嘴多使用稳焰盘结构去达至较好状态。

各类烧嘴简介各类烧嘴简介外混式烧嘴，国内生产、研究和即将引进的有二通道、三通道、四通道、五通道、六通道等。

通道数的多少视具体情况而定，冷却方式有外冷式(指夹套或盘管冷却)和内冷式(指进料之间有冷却水通道)。

结构型式和结构尺寸的变化都会使烧嘴的雾化性能变化。

1二通道烧嘴大型合成氨装置早年引进的一些气化炉通常采用两通道烧嘴，以Texaco气化技术为主要代表。

该烧嘴的主要特点是结构简单，气流雾化，能满足基本的工艺要求。

但从国内企业的运行效果来看，该类型烧嘴在与气化炉匹配、有效气含量及产率方面均低于多通道烧嘴。

(1)渣油气化烧嘴两流道烧嘴采用环形管隙通油—蒸汽混合物料，中心管走氧。

油和蒸汽先在烧嘴外管道三通内混合，混合三通处渣油的进口速度约为15m/s，蒸汽速度大于60m/s，渣油在喉口高速下进行雾化。

油—蒸汽混合物在烧嘴环形管隙内流速为75m/s，氧气在中心管内流速为132～137m/s，于喷口处与油一蒸汽混合环流相冲击，使油滴进一步雾化。

选择这两个流速是使喷出口处形成一段“黑区”，以保护烧嘴。

例如，乌石化化肥厂第一套合成氨装置气化炉采用德士古专利，其原理是将渣油、蒸汽和氧气以适当配比混合，不完全燃烧生成工艺气［4］。

高压氧气(25℃，9.60MPa)和经过预热的渣油(315℃，10.0 MPa)、蒸汽(320℃，10.0MPa)分别通过烧嘴的中心管和环隙喷入气化炉燃烧室，雾化混合燃烧。

烧嘴加装在燃烧室顶部，并设有冷却水盘管及夹套。

冷却水进出口温度分别为38℃、40℃，压力分别为1.47MPa，0.098MPa。

气化炉燃烧室温度1350℃。

烧嘴正常工作时，尽管冷却水及物流对烧嘴有冷却保护作用，但高速物流的冲刷及含硫工艺气的侵蚀，以及低负荷高温热区的上移都会对烧嘴造成很大的损害。

同时在停车期间，烧嘴头部受高温辐射，部分区域得不到保护，易发生泄漏。

国内中小型重油气化装置多采用一次机械雾化、二次气流雾化的二通道烧嘴。

对等温高速烧嘴在间歇窑炉上应用的建议‘安永欣等温高速烧嘴已被越来越多的窑炉工作者所认识,将其广泛应用于工业窑炉、特别是间歇式陶瓷、砂轮、耐火材料窑炉,在一些金属加热或热处理炉上也得到推广应用。

高速烧嘴的特殊功效使得间歇窑炉能够达到温度分布均匀(升温阶段≯±5 oC,而传统窑炉升温阶段温差高达50~80℃甚至更高),喷出的焰气温度大幅可调。

从而使窑炉可以实现快速加热,升温,提高了窑炉周转率和节省燃料的效果。

然而,并非用上高速烧嘴的间歇窑就一定能收到预期的经济技术效果。

本文试从传热机理和加热特性变化的角度,说明高速烧嘴在怎样的应用条件下,才能发挥作用,并从窑炉设计的角度提出一些建议。

1 普通烧嘴在窑炉内的传热状况无论在何种窑炉内加热产品,特别是在间歇式窑炉内焙烧陶瓷产品,都要经历由室温开始加热到最高烧结温度的过程。

升温速率一般控制在不损坏坯件的最佳限度内。

在低温阶段或某个温度区间,如果坯件表面温度骤升或在冷却阶段的某个温度区间产品表面温度骤降,造成产品内外温度梯度过大,内应力可能会引起坯件(瓷件)开裂或炸裂而产生废品。

因此在加热升温过程中,应力求被加热或冷却的产品均匀受热,避免局部过热或骤冷。

这在传统的间歇窑炉内是很难达到的。

因此,在加热初期一般将燃烧器开的很小,但是火焰温度仍然很高,在每个烧嘴喷出口附近的坯件被迅速加热。

由于火焰喷出速度很低,温度高重度小,在加热了喷火口附近坯件和窑墙的瞬间即开始上浮,使被加热坯件的背火面和远离火口的坯件很难像迎火面一样同时受到均匀加热,产生较大温度不均匀性和受热滞后现象。

因此,在中低温阶段,为防止和克服由于各部位温度不均匀可能造成的产品缺陷,烧成工艺往往采取保温和放慢升温速度的办法,通过“均温”逐步缩小窑内各部位温差。

只有等到窑温升到700~900℃以后,窑内待烧制品间可以互相辐射并逐步得到加强,强化了制品表面和自身内在的传热时才有可能加快升温速度。

根据传热理论中辐射传热的“斯且芬一波尔茨曼定律”得知,辐射能量的大小是与辐射源和受热体之间绝对温度差的四次方成正比,也就是说,进入窑内的可辐射的焰气与待加热的坯件温差越大,辐射传热量也越多。