一种纯氧分级燃烧器的制作方法

本技术涉及燃烧，具体是一种纯氧分级燃烧器。

背景技术：

1、纯氧燃烧器在玻璃行业已经是非常普及了，由于火焰温度高，辐射效率大大提升，是各种玻璃熔制过程中追求的理想燃烧器。

2、由于不同窑炉结构、玻璃品种、品质的要求，仅仅是实现按比例燃烧的燃烧器不能满足各种工艺要求。为此，利用各种燃烧理论的燃烧器应运而生。

3、在公布号为us5611682a的美国专利文献中，记载了用于高温炉控制辐射加热的低nox分级燃烧装置，从其专利说明书及附图6中可以看出，燃烧分2层控制，上层是天然气和氧气的混合区域，生成火焰；下层是分级氧气，没有高温火焰。

4、在公布号为cn102803163a的中国专利文献中，记载了用于控制熔融材料氧化状态的熔炉和方法。燃烧分2层控制，上层是天然气和氧气的混合区域，生成火焰；下层是分级氧气，分级燃烧通过下层增加或减少氧气来实施。

5、在公布号为us5975886a的美国专利文献中，记载了包含燃料和氧化剂流的单独喷射的燃烧过程和设备。从其专利说明书及附图2可看出，燃烧设备中天然气和部分氧气从下部出口喷出，而二次氧气从上出口喷出。

6、在公布号为cn108458339a的中国专利文献中，记载了双级氧气燃料燃烧器。中间是燃料和氧气的混合区域生成火焰，上层和下层是分级燃烧的氧气通道。

7、但是，现有的分级燃烧器始终没有摆脱单一气体作为二次燃料或者二次氧化剂的局限，导致的直接缺陷包括：

8、1.只有单侧有燃料，另一侧为纯氧气，使得单侧有火焰，温度较高，而只有单一氧气的一侧温度较低，使得烧嘴砖部分过热、部分过冷；特别是对于氢气燃料来说，烧嘴砖温度差超过1500℃，高温挥发物在低温侧凝结，影响气流喷出方向甚至堵住喷口；

9、2.传统上下分级纯氧燃烧，所有燃料从单侧出口喷出，该侧氧气严重不足，使得积碳严重。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供了一种纯氧分级燃烧器。

2、为达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种纯氧分级燃烧器，包括：

3、上喷头，其包括上内管和套设于所述上内管外侧的上外管，所述上内管内部空间形成供燃料流通的第一燃料通道，所述上外管和上内管之间形成供氧气流通的第一氧气通道，所述上喷头出口处生成第一火焰；

4、下喷头，其包括下内管和套设于所述下内管外侧的下外管，所述下内管内部空间形成供燃料流通的第二燃料通道，所述下外管和下内管之间形成供氧气流通的第二氧气通道，所述下喷头出口处生成第二火焰；

5、燃料总管，其经燃料分配通道连通至所述第一燃料通道和第二燃料通道，所述燃料分配通道上安装有燃料比例分配器件，所述燃料比例分配器件用于调节进入到第一燃料通道中燃料量和进入到第二燃料通道中燃料量的比例，从燃料源流出的燃料经所述燃料总管和燃料分配通道分别进入至所述第一燃料通道和第二燃料通道；

6、氧气总管，其经氧气分配通道连通至所述第一氧气通道和第二氧气通道，所述氧气分配通道上安装有氧气比例分配器件，所述氧气比例分配器件用于调节进入到第一氧气通道中氧气量和进入到第二氧气通道中氧气量的比例，从氧气源流出的氧气经所述氧气总管和氧气分配通道分别进入至所述第一氧气通道和第二氧气通道。

7、采用本实用新型技术方案,由燃料总管供给的燃料和氧气总管供给的氧气分别进入到上喷头和下喷头处，由于上下两侧均有火焰燃烧，使得烧嘴砖上下温度较为均匀，防止烧嘴砖因温差太大导致开裂，同时也避免了一侧由于温度太低使得高温挥发物在低温侧凝结，确保气流朝既定方向顺利喷出参与燃烧。通过调节上下喷头处不同的燃料和氧气比例，能够满足工业窑炉对气氛的需求。在一侧喷头提供还原气氛火焰或氧化气氛火焰时，氧气多燃料少的一侧也存在燃烧现象，对多余的氧气有加热作用，在随后与另一侧的混合燃烧过程中，大大地提高了燃烧效率；另外，传统的燃烧工艺中还原或氧化气氛是控制整体的氧燃比来实现，这样的燃烧是富氧或富燃料，不利于节能，而本燃烧器是在不改变整体氧燃比的情况下，仅改变上下喷头中的氧气和燃料比例就可以实现气氛的转换，更利于节能。

8、进一步地，所述氧气总管内氧气总流量与所述燃料总管内燃料总流量的比值等于理想燃烧状态下的氧燃比。

9、进一步地，所述氧气总管内氧气总流量等于所述第一氧气通道内氧气流量与所述第二氧气通道内氧气流量之和；所述燃料总管内燃料总流量等于所述第一燃料通道内燃料流量与所述第二燃料通道内燃料流量之和。

10、采用上述优选的方案，确保燃烧器保持较优的节能效果。

11、进一步地，所述燃料总管内供给的燃料为氢气。

12、进一步地，所述氧气总管内氧气总流量与所述燃料总管内氢气总流量的比值等于1/2。

13、采用上述优选的方案，本燃烧器能够适用于氢气燃料。

14、进一步地，在下喷头提供中性火焰时，所述第一燃料通道内分配的燃料流量与第二燃料通道内分配的燃料流量的比值为1:1，所述第一氧气通道内分配的氧气流量与第二氧气通道内分配的氧气流量的比值为1:1。

15、采用上述优选的方案，实现燃烧器下方中性氛围的提供。

16、进一步地，在下喷头提供还原性火焰时，所述第一燃料通道内分配的燃料流量与第二燃料通道内分配的燃料流量的比值小于1，所述第一氧气通道内分配的氧气流量与第二氧气通道内分配的氧气流量的比值大于1。

17、进一步地，在下喷头提供还原性火焰时，所述第一燃料通道内分配的燃料流量与第二燃料通道内分配的燃料流量的比值为1/4～3/7，所述第一氧气通道内分配的氧气流量与第二氧气通道内分配的氧气流量的比值为7/3～4。

18、采用上述优选的方案，实现燃烧器下方还原氛围的提供。

19、进一步地，在下喷头提供氧化性火焰时，所述第一燃料通道内分配的燃料流量与第二燃料通道内分配的燃料流量的比值大于1，所述第一氧气通道内分配的氧气流量与第二氧气通道内分配的氧气流量的比值小于1。

20、进一步地，在下喷头提供氧化性火焰时，所述第一燃料通道内分配的燃料流量与第二燃料通道内分配的燃料流量的比值为7/3～4，所述第一氧气通道内分配的氧气流量与第二氧气通道内分配的氧气流量的比值为1/4～3/7。

21、采用上述优选的方案，实现燃烧器下方氧化氛围的提供。

22、进一步地，还包括气路分配块，所述燃料分配通道和氧气分配通道均位于所述气路分配块内部且相互隔离，所述燃料总管和氧气总管的出气端均连接至所述气路分配块的中间位置，所述燃料总管的出气口连接至所述燃料分配通道的中间位置，所述上内管的进气口连接至燃料分配通道的上端，所述下内管的进气口连接至燃料分配通道的下端，所述氧气总管的出气口连接至所述氧气分配通道的中间位置，所述上外管的进气口连接至氧气分配通道的上端，所述下外管的进气口连接至氧气分配通道的下端。

23、进一步地，所述气路分配块的水平截面成l型，包括底块部和凸块部，所述凸块部从所述底块部一侧面的前半部向侧向凸出，所述燃料分配通道位于所述底块部的后半部块体内，所述氧气分配通道位于所述凸块部内；所述氧气总管从所述底块部的后侧面中部贯穿于所述燃料分配通道的中部，所述氧气总管的出气端经延伸通道与氧气分配通道中部连通，所述上外管从所述底块部的前侧面上端水平向后延伸至与氧气分配通道上端连通的延伸通道，所述下外管从所述底块部的前侧面下端水平向后延伸至与氧气分配通道下端连通的延伸通道；所述燃料总管的出气端套于所述氧气总管外周且两者之间形成燃料流通的通道，所述燃料总管的出气口连通至所述燃料分配通道，所述上内管同轴穿过所述上外管内侧，所述上内管的后端连接至所述燃料分配通道的上端，所述下内管同轴穿过所述下外管内侧，所述下内管的后端连接至所述燃料分配通道的下端。

24、采用上述优选的方案，结构更为紧凑，提高对上下喷头调节性能的一致性。

25、进一步地，所述燃料比例分配器件包括位于燃料分配通道上端的燃料分配上控制阀和位于燃料分配通道下端的燃料分配下控制阀；所述氧气比例分配器件包括位于氧气分配通道上端的氧气分配上控制阀和位于氧气分配通道下端的氧气分配下控制阀。

26、采用上述优选的方案，提高调节比例幅度，方便还原气氛和氧化气氛的切换调节。

27、进一步地，所述燃料分配上控制阀、燃料分配下控制阀、氧气分配上控制阀和氧气分配下控制阀为用于调节通道流通面积的堵件，堵件在所述气路分配块上采用可更换式安装结构。

28、采用上述优选的方案，适用于燃烧工况需求比较稳定的场合。

29、进一步地，所述燃料分配上控制阀、燃料分配下控制阀、氧气分配上控制阀和氧气分配下控制阀为可自动调节通道流通面积的电磁阀。

30、采用上述优选的方案，方便对燃料、氧气分配比例的自动调节。

31、进一步地，所述上内管、上外管、下内管和下外管的出气口成圆形或者扁平型。

32、采用上述优选的方案，可以根据不同的应用需要，选择相适合的形状。