燒嘴

燒嘴（英文名稱：burner）是工業燃料爐上用的燃燒裝置的俗稱，可理解為“燒火的噴嘴”的簡稱。通常指的是燃燒裝置本體部分，有燃料入口、空氣入口和噴出孔，起到分配燃料和助燃空氣並以一定方式噴出後燃燒的作用。部分（或全部）燒嘴可通過某些方式（包括PWM技術）調節燃燒輸出的熱量來控制輸出溫度。

基本介紹

• 中文名：燒嘴
• 外文名：burner
• 解釋：“燒火的噴嘴”
• 別稱：燃燒器
• 隸屬：屬於燃燒器
• 特種燒嘴：脈衝燒嘴，調溫燒嘴等

燒嘴簡介

燒嘴也可以叫燃燒器，但不同於小型鍋爐上用的一體化燃燒器，因為都屬於燃燒器，所以二者的概念很容易在生產實踐中被混淆。後者屬於一體機，一般也叫燃燒機，包含助燃風機、燃料加壓輸送管件和點火監測控制器集成為一體，適用於小型鍋爐及少量噴燃點的小型燃料加熱爐。前者可包含點火電極和火焰監測探頭，但單一燒嘴一般不含助燃風機、燃料加壓及輸送管件和點火監測控制器，需要根據不同加熱爐的具體結構及加熱工藝要求布置燒嘴及助燃風機、助燃空氣管路、燃料加壓及輸送管件和點火監測控制器，燒嘴的適用領域比一體化燃燒器要廣。

燒嘴按照用途來分，有可以分為工業套用燒嘴，商業套用燒嘴，工藝套用燒嘴。

燒嘴

工業套用燒嘴以及商業套用燒嘴一般功率較大，一般屬於固定設備。工藝套用燒嘴，一般功率較小，沒有特定的型號，可以根據實際的工藝來開發出來的燒嘴，並且屬於損耗件。

燒嘴按點火方式分為兩種：一種是自動點火，點火方式通過電極發出高壓點燃可燃氣體；一種是人工點火。點火方式是用明火點燃可燃氣體。自動點火適用於相對純淨氣體；人工點火適用於純淨可燃氣體、較髒可燃氣體。

燒嘴的性能

工藝燒嘴技術是氣化技術中最關鍵的技術之一，它直接決定了該工藝技術的效能和系統的穩定。一般而言，對工藝燒嘴的要求是從以下幾個方面來考慮的。

（1）霧化效果

根據燒嘴的原理利用高速噴出原料氣體與其它原料物流混合均勻，達到理想的混合。通過對燒嘴的液霧平均粒徑、霧粒直徑分布、霧炬張角和液霧流量密度分布等指標的測定，獲得設計條件下比較優良的數據，並最終經過實際生產的工藝指標的驗證。

例如，利用高速噴出（80～120m/s）的氧氣的動能將煤漿打散、霧化，使霧化後的煤漿微粒與氧氣在高溫氣化爐內發生快速、充分的反應，要求霧化後的粒子小、分布均勻。

（2）氣化爐的高度和直徑

在設計參數狀態下，噴射出來的反應物氣流的張角應該有一個合理的開度，不宜直接沖刷到耐火磚的牆面。其工作狀態下的火焰長短（反應高溫區位置）應該合理，長短合適，以避免對耐火磚及燒嘴本身帶來不利的影響。因此，氣化爐的設計應該有一個合理的高度和直徑，使燒嘴的最佳工作狀態與氣化爐相匹配，並留有一定的餘地。

（3）操作彈性

要有一個合適的操作彈性，使其能夠滿足系統開車時的低負荷、正常生產時的滿負荷以及單爐運行時的超負荷（50%～130%）能力，在上述操作彈性範圍內應保證其正常的工作性能。

（4）使用壽命

在保證其工作性能的前提下，最大限度地延長其使用壽命，以確保裝置的長周期穩定運行及經濟運行效能。確切地說，一個無維修運轉周期應該在一年以上，最好為5～10年。

燒嘴的形式

工藝燒嘴的形式是影響燒嘴性能的主要因素之一。

國內對工藝燒嘴的結構和型式作過大量的研究。例如，西北化工研究院曾與蘭州化工機械研究院合作，對十幾種不同結構的燒嘴進行過合作攻關。研究中歸納了兩大類燒嘴。

（1）內混式

即物料在燒嘴內的一混合室進行充分混合後噴出燒嘴。這種燒嘴經各物理參數的測定，表明其霧化性能較好，但對內混室的耐磨件要求較高，難以實現工業化大生產。

（2）外混式

即物料在燒嘴的出口處進行混合，在噴口處燃燒。目前國內工業化生產中套用的就是這種類型的燒嘴。這種燒嘴與內混式相比，其最大的優點就是相對降低了對燒嘴頭部耐磨件的要求，但霧化性能略差於內混式。事實上，上述的研究都是在沒有內部通道有冷卻水的情況下進行的，都是採用外夾套或蛇管冷卻的方式對燒嘴進行冷卻降溫，這與目前國際上採用的內冷卻式是不同的。

特種燒嘴

高速等溫燒嘴

高速等溫燒嘴利用燒嘴噴射的高動能，造成窯爐內氣流循環並強化高溫燃氣對環境的對流換熱，獲得更均勻的溫度場，滿足快速燒成的要求。高速等溫燒嘴的基本原理是單活塞發動機原理。大部分燃料的燃燒過程在燃燒室內完成，燃料氣體具有相當大的壓力，在這個過程中產生的膨脹使氣體以很高的速度噴出，從而實現改善寬斷面窯爐溫度均勻性的目的。

高速燒嘴中的可燃氣體在燒嘴內部混合與燃燒完全，然後以100～300 m/s的速度噴入窯爐內，噴出的氣體溫度可在200～1800℃範圍內調節。

脈衝燒嘴

在大容積梭式窯、寬斷面隧道窯中，採用高速等溫燒嘴可以較好地解決窯內溫差，但是由於高速等溫燒嘴噴出的高速焰氣對窯內氣體產生抽吸作用。使窯內氣體運動形成渦流，而渦流中心氣流相對靜止，所以溫差現象仍然存在。脈衝燒嘴在控制窯內溫度場、氣氛場的均勻性和穩定性方面具有更好的效果。脈衝燒嘴需和脈衝控制系統配合使用，通過控制燒嘴燃料的開與斷，使得窯內氣體的運動呈現不穩定狀態，脈衝控制系統調整燒嘴火焰的噴出功率，使其按一定周期變化，當一個燒嘴的噴出功率達到最大，另一個達到最小時來加劇氣流流動，消除局部熱點，避免窯內氣流形成渦流，從而實現窯內溫度場、氣氛場的均勻性和穩定性。

調溫燒嘴

調溫燒嘴的原理是二次空氣式調溫。它主要用於間歇式窯爐適應某些產品的升溫要求，如某高鋁電瓷要求150℃保溫10 h，普通燒嘴的流量調節比很難達到這種要求，而採用調溫燒嘴，焰氣經加入二次空氣調溫後。燒嘴
磚出口溫度最低，可控制到80℃，順利地達到了丁藝要求。

調溫燒嘴結構圖

富氧燃燒器

富氧燃燒是將助燃劑中的氧氣含量提高，通過減少N₂的含量來減少煙氣帶走的熱損失，提高理論燃燒溫度，增加熱設備的產量，並且可以通過富集煙氣中的CO₂來降低對它的捕集能耗。

富氧燃燒的研究始於20世紀30年代。至20世紀70～80年代由於石油等能源價格飛漲，富氧燃燒因為其溫度高、節能顯著等特點得到了重視，並在玻璃爐窯、搪瓷熔爐等熱工設備上取得了良好的效果。富氧/純氧燃燒器是富氧燃燒技術能否成功套用的關鍵性設備，不僅決定了燃料燃燒過程中的能源轉化效率，而且對爐膛內部的傳質、傳熱等過程均有較大的影響。根據目前的工業利用情況，可以將富氧燃燒分為三類：助燃劑中氧濃度在21%～30%範圍內稱為低濃度富氧；氧濃度在30%～95%為高濃度富氧；而氧濃度在95%～100%則可近似地認為是純氧燃燒。富氧燃燒器與純氧燃燒最大的不同，是富氧燃燒過程需要著重考慮NO_x的生成，而純氧燃燒器一般不需要。

用途

工藝燒嘴廣泛套用於產品成型以後的工藝處理，如玻璃器皿成型後的拋光，切割，燒口，應力處理等，塑膠件表面噴塗之前的火焰處理，以增強塑膠件表面的張力/親水性，增強噴漆的效果。

由上向下噴射的氣流床，在水煤漿氣化、天然氣部分氧化、粉煤氣化等煤化工中，氣化爐和燒嘴是不可缺少的。只要燒嘴的結構設計合理，氣化爐有足夠的空間和高度，燃燒反應就可以進行得比較完全，化學反應產物的平衡溫距很小或接近於零，關鍵原料的轉化率比較高，可以認為氣化反應達到了理想的效果。在有些關於燒嘴的研究報告中聲稱他們的燒嘴可以提高轉化率，巨觀來看，就是這個原因。

燒嘴的結構設計與燒嘴的壽命密切相關，如果一個燒嘴的運轉壽命在一年以上，氣化爐就不需要備爐，在兩次系統維修停車期之間不用更換或維修燒嘴，可以實現穩定、長周期和滿負荷生產，其意義不言而喻。