CN104764008B - 一种新型的燃烧器及其主要部件Al2O3涂层处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种新型的燃烧器及其主要部件Al2O3涂层处理方法。所述燃烧器包括燃气管道(A)、一次空气均流筒(B)、一次空气入口(C)、二次空气调节筒(D)和二次空气入口(E)。所述燃烧器的主要部件Al2O3涂层处理方法包括以下步骤：进行除油处理；进行去离子水漂洗；利用热浸渡技术对主要部件表面镀铝；配制电解质水溶液；将所述主要部件作为阳极放置于所述电解质水溶液中；采用微弧氧化装置进行电解；制备时间150～180min，得到厚度为200～300μm的所述Al2O3涂层。本发明提供的技术方案可以极大提高生产效率，提高产品质量，节约能源，节约成本，减少环境污染，此外还具有长寿命、维修方便等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃烧器，特别是涉及一种新型的燃烧器及其主要部件Al2O3涂层处理方法。
背景技术
随着对钢铁产品质量和成本的重视，对钢包、中间罐、铁包等(以下简称钢包)的烘烤温度和能耗提出了更高要求。一方面要求把钢包烘烤到较高温度且温度均匀，另一方面要缩短钢包的烘烤时间，降低能耗、减少环境污染，甚至可用低热值的燃料。而燃烧器作为对钢包加热的核心部件，对提高钢包的烘烤质量、节约能耗至关重要。
本专利“新型基于Al2O3涂层的燃烧器”是根据能量守恒的基本原理，将燃气压力能的一部分转化为吸入空气的动力能(为其燃烧提供充足的氧气)，并应用最新表面工程技术，结合钢包烘烤器和冶金设备的应用实际工作状况，应用机械优化设计理论，并借助于有限元仿真模拟分析而创造性的研制出来的。
该产品的独特结构及其工作原理，它提高火焰燃烧的长度、力度等，它可以取代老式钢包烘烤器和冶金设备的各种风机及其相关部件，实现节能、降低成本的目的，同时也使其烘烤设计结构紧凑、安装维修方便等。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的燃烧器存在的缺陷，而提供一种新型的燃烧器，所要解决的技术问题是使其提高生产效率，提高产品质量，节约能源，节约成本，减少环境污染，寿命长和维修方便。
本发明的目的还在于，克服现有的燃烧器存在的缺陷，而提供一种新型的燃烧器的主要部件Al2O3涂层处理方法，所要解决的技术问题是制造出具有耐高温、耐氧化、不导热的Al2O3陶瓷层的燃烧器，提高燃烧器的性能。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种新型的燃烧器，其中包括：燃气管道(A)、一次空气均流筒(B)、一次空气入口(C)、二次空气调节筒(D)和二次空气入口(E)；
其中所述的燃气管道(A)部分套设于一次空气均流筒(B)内，而一次空气均流筒(B)部分套设于二次空气调节筒(D)内；一次空气入口(C)位于一次空气均流筒(B)上方，且一次空气入口(C)与一次空气均流筒(B)上端固定连接并相连通；二次空气入口(E)设置于二次空气调节筒(D) 上部侧面，且二次空气入口(E)与二次空气调节筒(D)相连通。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的新型的燃烧器，其中所述燃气管道(A)、一次空气均流筒(B)与二次空气调节筒(D)的中轴线都重合于同一轴线；所述燃气管道(A)的直径(d1)小于一次空气均流筒(B)的直径(d2)，而一次空气均流筒(B)的直径(d2)小于二次空气调节筒(D)的直径(d3)。
前述的新型的燃烧器，其中所述燃气管道(A)包括从上往下顺序的法兰(11)、圆筒(10)和异径管(14)，圆筒(10)上端连接有法兰(11)，圆筒(10)下端固定连接异径管(14)，所述异径管(14)位于一次空气均流筒(B)内部。
前述的新型的燃烧器，其中所述一次空气入口(C)包括圆环板(7)、圆孔板(8)和圆环板(9)；所述圆环板(7)、圆孔板(8)和圆环板(9)的最大直径相同；所述圆环板(9)的内环直径小于圆环板(7)的内环直径，且环设于燃气管道(A)外侧，同时圆环板(7)和圆环板(9)的外端分别固定连接圆孔板(8)上下两端；所述圆环板(7)内环面固定连接一次空气均流筒(B)的上端，而圆环板(9)固定连接于燃气管道(A)的外侧面。
前述的新型的燃烧器，其中所述二次空气调节筒(D)包括异径管(1)、圆筒(2)、连接定位板(3)、圆筒(6)、圆管(13)和圆环板(12)；其中圆管(13)位于圆筒(6)上端外侧，而连接定位板(3)位于圆筒(2)中下部外侧；圆环板(12)位于圆筒(6)和圆管(13)上方，圆环板(12)的外环直径与圆管(13)的外环直径相同，而圆环板(12)的内环直径小于圆管(13)的内环直径；圆环板(12)与圆管(13)密封连接，而圆环板(12)内环面固定连接于一次空气均流筒(B)的上部外侧。
前述的新型的燃烧器，其中所述异径管(1)的偏转角度为25°。
前述的新型的燃烧器，其中所述二次空气入口(E)包括法兰(4)和钢管(5)，其中钢管(5)一端连通二次空气调节筒(D)，钢管(5)另一端固定连接法兰(4)。
前述的新型的燃烧器，其中所述燃气管道(A)、一次空气均流筒(B)、异径管(1)、圆筒(2)、异径管(14)是不锈钢材质。
前述的新型的燃烧器，其中所述异径管(14)的M面与一次空气均流筒(B)的N面之间的距离(d4)是所述燃气管道(A)的直径(d1)的2倍；所述法兰(4)的中心线与一次空气均流筒(B)的N面之间的距离(d5)约是所述二次空气调节筒(D)的直径(d3)的1.5倍；所述法兰(11)的底面与圆环板(9)的上表面之间的距离(L3)与所述圆环板(7)的下表面与圆环板(12)的上表面之间的距离(L1)的相等，且与所述圆环板(7) 的上表面与圆环板(9)的上表面之间的距离(L2)也相等。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种如前面所述的新型的燃烧器的主要部件Al2O3涂层处理方法，该主要部件是所述圆筒和所述异径管，其中包括以下步骤：第一步，对待涂层的所述主要部件进行除油处理；第二步，对待涂层的所述主要部件表面进行去离子水漂洗；第三步，利用热浸渡技术在待涂层的所述主要部件表面镀铝，厚度约为100～150μm；第四步，溶质离子选取0.1mol/L的Na2SiO3与去离子水配制成微弧氧化的电解质水溶液；第五步，将上述第三步制备待涂层的所述主要部件作为阳极放置于所述电解质水溶液中；第六步，对上述电解质水溶液进行电解：采用微弧氧化装置电源为65kW；采用恒流模式，电流密度5A/dm2，频率400Hz，占空比10，所述电解质水溶液的温度控制在30℃；第七步，控制制备时间为150～180min，制备后得到厚度为200～300μm的所述Al2O3涂层。
借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
1、性能优越
(1)燃料燃烧效率高：燃料完全燃烧、热量利用率高、燃烧质量好。
(2)火焰质量好：燃烧火焰长、聚集度高且有力。
(3)节能：燃料使用少；可在无风机或小风机条件下工作。
(4)烘烤效率高：对钢包的加热速率快、效率高。
(5)烘烤质量高：烤包温度高、均匀等。
2、长寿命
在耐高温、耐氧化涂层作用下，使得该新型燃烧器具有长寿命。
3、整体结构紧凑、外观美。
总之，本发明的燃烧器与现在市场上主流产品相比，可以极大提高生产效率，提高产品质量，节约能源，节约成本，减少环境污染，此外产品具有长寿命、维修方便等特点。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明燃烧器结构的平面示意图。
【主要元件符号说明】
A：燃气管道
B：一次空气均流筒 C：一次空气入口
D：二次空气调节筒 E：二次空气入口
1：异径管 2：圆筒
3：连接定位板 4：法兰
5：钢管 6：圆筒
7：圆环板 8：圆孔板
9：圆环板 10：圆筒
11：法兰 12：圆环板
13：圆管 14：异径管
15：圆筒
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种新型的燃烧器其具体实施方式、结构、特征、其主要部件Al2O3涂层处理方法及其功效，详细说明如后。
一、本发明燃烧器的结构特点、工作原理及技术要领
本发明的目的是设计一种新型高效、高质、节能、环保的烤包燃烧器。本发明采取的技术方案：其一，利用生产厂家提供的高压燃气(高炉煤气、转炉煤气、天燃气等)，可将大气中空气吸入燃烧器，为燃料燃烧提供给充足的氧气，使得该燃烧器可在无风机或小风机的条件下实现燃烧。其二，Al2O3陶瓷功能涂层：该具有耐高温、耐氧化且不导热等特点；且该涂层还极大提高了零件表面的光洁度，减小气体流动的阻力，使通过管道各处的气体流速基本一致，相应提高了火焰的长度、聚集度及力度等。因而，该燃烧器可以提高烤包效率、烤包质量，实现节约资源、降低成本等优点；且此产品还具有结构紧凑、使用寿命长、美观大方、维修方便等特点。
图1为本发明燃烧器结构的平面示意图。
本发明燃烧器的工作原理流程，结合图1所示如下：
①用户提供的高压燃气(≥5kPa)与法兰11连接，先后依次流经圆筒10，经异径管14加速后进入圆筒15内。
②加速后的高压高速燃气在流经不锈钢管15时，将带走在圆筒15内空气，使得在圆筒15内形成局部真空，促使其将在由圆环板7、圆孔板8和圆环板9组成的环形空腔内的空气(外界空气经圆孔板8进入该腔)吸入。
③在以上第①步和第②步作用下，燃气和空气在圆筒15出口端形成 燃气-空气混合体，此混合体经异径管1加速后高速喷出，同时与第④步吸入的空气再次混合，而最终点燃燃烧烘烤加热设备。
④在经第③步后高速喷出并点燃燃烧烘烤的同时，也带走在不锈钢管2内空气高速流出，使圆筒2内形成真空，促使其经圆筒6、钢管5、法兰4吸入大气中的空气，并与第③步流出的高炉煤气-空气混合体再次混合。
⑤根据燃料(压力和燃烧热值)的不同，可在法兰4接入小风机，保证燃料完全和过氧燃烧，以实现节能、减污目的。
本发明新型的燃烧器制造的关键技术要领：
①异径管14的M面和圆筒15的N面之间的距离为圆筒10直径的2倍左右(5kPa压力、燃值为3500KJ/Nm3的高炉煤气)，使压力不同可适当调节其距离，或调整圆筒15的直径。
②异径管14的M面和圆环板7之间的距离为燃气管道A的直径d1(圆筒10直径)的2倍左右(5kPa压力、燃值为3500KJ/Nm3的高炉煤气)，使压力不同可适当调节其距离。
③燃气的流通面积大约是一次空气均流筒B流通面积的一半左右(5kPa压力、高炉煤气)，使压力不同可适当调节。
④异径管1的小端直径与圆筒15的直径一致，大端面与圆筒15的N面平齐。
⑤异径管1和异径管14的流线型结构，可以对气体聚流加速作用。
⑥异径管1、圆筒2、圆筒10、异径管14及圆筒15进行表面Al2O3涂层处理(具体制作工艺详见以下的“Al2O3涂层处理”)。
二、Al2O3涂层处理
应用微弧氧化技术在燃烧器关键部位及高温区的零件表面制备出一层耐高温、耐氧化、不导热的Al2O3陶瓷层。具体的制作工艺如下：
①对待涂层零件表面进行除油处理，除油时使用普通去污粉除油即可。
②对待涂层零件表面进行去离子水漂洗。
③利用热浸渡技术在待涂层零件表面镀铝，厚度约为100～150μm。
④溶质离子选取0.1mol/L的Na2SiO3与去离子水配制成微弧氧化的电解液。
⑤将工艺③制备带涂层零件作为阳极放置于电解质水溶液中。
⑥采用微弧氧化装置电源为65kW；采用恒流模式，电流密度5A/dm2，频率400Hz，占空比10，电解液温度控制在30℃左右。
⑦制备时间150～180min左右，厚度约为200～300μm。
综上所述，本发明的燃烧器与现在市场上主流产品相比，可以极大提高生产效率，提高产品质量，节约能源，节约成本，减少环境污染，此外本发明的产品具有长寿命、维修方便等特点。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种燃烧器，包括燃气管道(A)、一次空气均流筒(B)、一次空气入口(C)、二次空气调节筒(D)和二次空气入口(E)；
其特征在于：所述的燃气管道(A)部分套设于一次空气均流筒(B)内，而一次空气均流筒(B)部分套设于二次空气调节筒(D)内；
一次空气入口(C)位于一次空气均流筒(B)上方，且一次空气入口(C)与一次空气均流筒(B)上端固定连接并相连通；
二次空气入口(E)设置于二次空气调节筒(D)上部侧面，且二次空气入口(E)与二次空气调节筒(D)相连通；
所述燃气管道(A)、一次空气均流筒(B)与二次空气调节筒(D)的中轴线都重合于同一轴线；且所述燃气管道(A)的直径(d1)小于一次空气均流筒(B)的直径(d2)，而一次空气均流筒(B)的直径(d2)小于二次空气调节筒(D)的直径(d3)；
所述燃气管道(A)包括从上往下顺序的法兰二(11)、圆筒三(10)和异径管二(14)，一次空气入口(C)包括圆环板一(7)、圆孔板(8)和圆环板二(9)；二次空气调节筒(D)包括异径管一(1)、圆筒一(2)、连接定位板(3)、圆筒二(6)、圆管(13)和圆环板三(12)；二次空气入口(E)包括法兰一(4)和钢管(5)；
所述异径管二(14)的小端面与一次空气均流筒(B)的出口端面之间的距离(d4)是所述燃气管道(A)的直径(d1)的2倍；
所述法兰一(4)的中心线与一次空气均流筒(B)的出口端面之间的距离(d5)是所述二次空气调节筒(D)的直径(d3)的1.5倍；
所述燃气管道(A)的直径(d1)为圆筒三(10)的直径，所述二次空气调节筒(D)的直径(d3)为圆筒一(2)的直径；
所述法兰二(11)的底面与圆环板二(9)的上表面之间的距离(L3)与所述圆环板一(7)的下表面与圆环板三(12)的上表面之间的距离(L1)相等，且与所述圆环板一(7)的上表面与圆环板二(9)的上表面之间的距离(L2)也相等；
所述异径管一(1)、圆筒一(2)、圆筒三(10)、异径管二(14)进行表面Al2O3涂层处理。
2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述圆筒三(10)上端连接有法兰二(11)，圆筒三(10)下端固定连接异径管二(14)，所述异径管二(14)位于一次空气均流筒(B)内部。
3.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述圆环板一(7)、圆孔板(8)和圆环板二(9)的最大直径相同；
所述圆环板二(9)的内环直径小于圆环板一(7)的内环直径，且环设于燃气管道(A)外侧，同时圆环板一(7)和圆环板二(9)的外端分别固定连接圆孔板(8)上下两端；
所述圆环板一(7)内环面固定连接一次空气均流筒(B)的上端，而圆环板二(9)固定连接于燃气管道(A)的外侧面。
4.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述圆管(13)位于圆筒二(6)上端外侧，而连接定位板(3)位于圆筒一(2)中下部外侧；
圆环板三(12)位于圆筒二(6)和圆管(13)上方，圆环板三(12)的外环直径与圆管(13)的外环直径相同，而圆环板三(12)的内环直径小于圆管(13)的内环直径；
圆环板三(12)与圆管(13)密封连接，而圆环板三(12)内环面固定连接于一次空气均流筒(B)的上部外侧。
5.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述异径管一(1)的偏转角度为25°。
6.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述钢管(5)一端连通二次空气调节筒(D)，钢管(5)另一端固定连接法兰一(4)。
7.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述燃气管道(A)、一次空气均流筒(B)、异径管一(1)、圆筒一(2)、异径管二(14)是不锈钢材质。
8.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述异径管一(1)、圆筒一(2)、圆筒三(10)、异径管二(14)进行表面Al2O3涂层处理的方法为：
第一步，对待涂层的部件进行除油处理；
第二步，对待涂层的部件表面进行去离子水漂洗；
第三步，利用热浸渡技术在待涂层的部件表面镀铝，厚度为100～150μm；
第四步，溶质离子选取0.1mol/L的Na2SiO3与去离子水配制成微弧氧化的电解质水溶液；
第五步，将上述第三步制备待涂层的部件作为阳极放置于所述电解质水溶液中；
第六步，对上述电解质水溶液进行电解：采用微弧氧化装置电源为65kW；采用恒流模式，电流密度5A/dm2，频率400Hz，占空比10，所述电解质水溶液的温度控制在30℃；
第七步，控制制备时间为150～180min，制备后得到厚度为200～300μm的所述Al2O3涂层。
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