燃气高速调温烧嘴产品技术工艺研发动态与发展趋势分析

第一节 国内燃气高速调温烧嘴产品技术工艺研发动态

1、兖矿鲁南化肥厂水煤浆气化炉烧嘴连续使用时间超过150天，打破了水煤浆加压气化装置关键设备烧嘴的连续使用世界纪录。煤气化技术作为一种洁净煤技术，为我国煤化工行业的可持续发展提供了技术保证，但气化炉烧嘴的使用周期短一直是制约气化炉长周期运行的难题。为此，兖矿鲁南化肥厂和华东理工大学发挥产、学、研优势，制定了可靠的装配方案，对烧嘴易磨损的部位进行了优化改造，共同研制开发出新型的耐磨烧嘴。该烧嘴的成功应用，使这一困扰煤气化技术工业化应用多年的难题得以解决。

2、空气调节高速烧嘴

一种带空气阀的高速烧嘴，旨在解决现有烧嘴不能准确调节天然气与空气混合比例的问题。本实用新型燃烧筒外套一个可转动的套筒，套筒上设有与燃烧筒上空气进气口位置对应的进气孔，套筒连接有使其转动以调节空气通道大小的传动机构。采用本实用新型能够有效地改善不同空气流量状况下天然气和空气混合燃烧的问题，无论流量大小均能实现稳定燃烧，从而保证了热处理产品的质量稳定性。

3、用于工业窑炉的准高速燃气烧嘴

特别是指用于工业窑炉的准高速燃气烧嘴，包括一壳体，该壳体内设有燃气通道和助燃风通道，并在该燃气通道和助燃风通道的末端设有一混合器；该混合器由封堵在该燃气通道末端的第一混合件和封堵在该助燃风通道末端的第二混合件组成，该第一混合件上设有若干燃气出口，该第二混合件上设有若干助燃风出口；该燃气出口倾斜设置，与竖直方向的夹角为２０－４０°；该助燃风出口倾斜设置，与竖直方向的夹角为２０－４０°；且沿燃气或助燃风流向该燃气出口方向和该助燃风出口方向相交，可使得助燃风与燃气碰撞合成后速度较高（近于高速烧嘴１００米／秒以上的速度）、火焰不旋转、刚性高，火焰长度较大，避免造成窑炉截面上的内外温差较大。

第二节 国外燃气高速调温烧嘴产品技术工艺研发动态

一、美国

Pyronics公司的HS和HMB系列，功率可达1200KW。功率范围从1000KW－7000KW的大功率烧嘴，这类烧嘴的出口速度大约在85m/s左右，Pyronics公司的NM和XDF系列就属于这类烧嘴。以上提到的各类烧嘴，除了NM系列必须燃用燃气外，和XDF和HFDF均可依据用户条件，选择燃用轻柴油或燃气。过去二十多年的实践证明，这些烧嘴能有效提高铝熔炉内的总体对流换热效果。上述烧嘴都可在低份额过量空气条件下运行，出口火焰也较短。这样，就可以直接将冷工件置入炉内而不会生成大量浮渣。

二、日本

日本奥林佩亚工业株式会社经过近40年的努力，作为燃烧机的生产厂家，现已在日本热力机械市场占据主导地位。而今，她又以燃烧机为核心生产出更好的热能转换器，在中国加强环保、节约能源的时代，日本奥林佩亚工业株式会社表现突出。

品牌:奥林佩亚，型号:LTP-301T，别名:燃烧器，适用范围:大中型蒸汽锅炉热水锅炉，燃料:重油，发热量:240（万卡/h），雾化压力:1.8-2.0（MPa），燃料消耗:120-240（kg/h），类型:工业燃烧器
特性说明：

一、采用旋转式法兰，易于安装、检修，配有锅炉控制系统。

二、配备有油加热器，适应性强。

三、全自动比例控制，燃烧稳定节能。

第三节 近年国内外燃气高速调温烧嘴技术工艺研发成果回顾

美国Pyronics公司开创了一项新技术，这项技术着重于将高速烧嘴中产生的高速烟气用于各种铝熔炉和加工工业炉中。传统的铝工业加热过程中，最主要的传热方式是高温辐射换热，由于技术条件的限制，使用燃油作为燃料时，必须使用25－30%的过量空气以实现充分燃烧。由于过量空气份额过高，烧嘴的火焰不得不避开已熔化的铝液以避免熔炉中生成太多浮渣。如果燃料投入过多而导致不完全燃烧，并且还常出现火焰从排烟道和门上密封圈等处溢出的现象。20世纪70年代和80年代早期，Pyronics开发了新型喷嘴混合型烧嘴，这款烧嘴具有过量空气份额低和出口烟气速度高等特点。这款烧嘴用于铝熔炉上以增强熔化过程中对流换热的效果。Pyronics公司第一个把这项技术引入了铝工业应用中，从那时开始，这项技术就成为高效熔铝的标准技术。数以百计的工业炉通过改造或采用这项新技术后，以获得显著成效，并使得燃料消耗降低了15－20%。

目前，我国燃气高速调温烧嘴产品应用广泛，但由于技术发展较晚，很多关键技术掌握不成熟，有待提高，需要不断借鉴和吸收国外先进技术，加快民族产业的发展。

第四节 未来燃气高速调温烧嘴国内外技术工艺研发趋势分析

烧嘴技术是气化技术中最关键的技术之一，它直接决定了该工艺技术的效能和系统的稳定。一般而言，对工艺烧嘴的要求有以下几个方面。

1、雾化效果

烧嘴的原理是利用高速喷出原料气体与其他原料物流进行混合均匀，烧嘴的设计是通过对烧嘴的液雾平均粒径、雾粒直径分布、雾炬张角和液雾流量密度分布等指标的测定，获得设计条件下比较优良的数据，设计的烧嘴最终需经过实际生产的验证。例如，利用高速喷出(80～120m/s)氧气的动能将煤浆打散、雾化，使雾化后的煤浆微粒与氧气在高温气化炉内快速、充分反应，要求雾化后的粒子小、分布均匀。

2、气化炉的高度和直径

在设计参数状态下，喷射出来的反应物气流张角应该合理，不宜直接冲刷到耐火砖墙面。其工作状态下的火焰长度(反应高温区位置)应合适，以避免对耐火砖及烧嘴本身造成不利的影响。因此，气化炉应该有合理的高度和直径，使烧嘴处于最佳工作状态，并留有一定的余地。

3、操作弹性

要有合适的操作弹性，使其能够满足系统开车时低负荷、正常生产时满负荷以及单炉运行时超负荷(50%～130%)的要求。在上述操作范围内应保证其正常的工作性能。

4、使用寿命

在保证工作性能的前提下，希望使用寿命尽量长，以确保装置的长周期稳定运行及经济运行效能。确切地说，一个无维修运转周期应该在一年以上，最好在5～10年。

因此未来燃气高速调温烧嘴产品按行业、炉型研制产品会得到广泛的推广。高效节能、高风温、高调节精度将使未来燃气高速调温烧嘴产品发展的首要趋势。

第五节 燃气高速调温烧嘴产品同类替代技术工艺发展

燃气高速调温烧嘴产品损耗量较大，使用寿命只有3～6个月，因此对去耐磨性能要求较高，目前国内各行业使用广泛，还没有同类产品的替代技术工艺，因此，燃气高速调温烧嘴产品技术工艺具有不可替代性。

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