專利名稱：一種帶空氣自預(yù)熱裝置的高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及熱風(fēng)爐，特別是為煉鐵高爐提供高溫高壓的鼓風(fēng)或為一般工業(yè)加熱提供工藝所需熱風(fēng)的一種帶空氣自預(yù)熱裝置的高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐。
二背景技術(shù)：
目前，高爐熱風(fēng)爐已經(jīng)進入頂燃式熱風(fēng)爐時代，從節(jié)能降耗上考慮要求高爐鼓風(fēng)向高風(fēng)溫方向發(fā)展，尤其是在燃燒低熱值高爐煤氣下獲得高熱風(fēng)溫度，而且還要達到高的熱效率，以最終實現(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)保、增產(chǎn)的目的。熱風(fēng)爐要實現(xiàn)高效與高風(fēng)溫，關(guān)鍵在于其燃燒過程與傳熱過程能否達到高強度燃燒與高效率傳熱，以及二者能否恰當(dāng)而有效地結(jié)合起來。當(dāng)熱風(fēng)爐以性能優(yōu)化的燃燒裝置與蓄熱-換熱裝置作為實現(xiàn)高風(fēng)溫的基礎(chǔ)之后， 如何提高煤氣與助燃空氣的溫度就成為繼續(xù)實現(xiàn)更高風(fēng)溫的主要條件。比如熱管預(yù)熱器的采用、煙氣再加熱裝置的采用、以及空氣預(yù)熱爐的使用。這些裝置預(yù)熱煤氣與空氣都是要付出較高代價的，包括初投資的增加和運行維護費用的增加。如果采用四座熱風(fēng)爐系統(tǒng)，采取 2燒1送1預(yù)熱(預(yù)熱助燃空氣)的操作模式，其增加熱風(fēng)爐和管路系統(tǒng)的投資費用。因此， 如何研制一種投資省、效率高、不額外占地、管路系統(tǒng)簡單、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的新穎的熱風(fēng)爐呢？
三、發(fā)明內(nèi)容針對上述情況，為克服現(xiàn)有熱風(fēng)爐預(yù)熱裝置與之分置的技術(shù)缺陷，本實用新型之目的，就是提供一種帶空氣自預(yù)熱裝置的高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐，它是一種能讓蓄熱室大墻兼具空氣預(yù)熱器作用的帶空氣自預(yù)熱裝置的新型熱風(fēng)爐，可有效解決助燃空氣預(yù)熱、煤氣與空氣混合、燃燒不充分、風(fēng)溫不高、設(shè)備裝置復(fù)雜、能源消耗大等熱風(fēng)爐的關(guān)鍵問題。本實用新型解決的技術(shù)方案是，包括燃燒室、燃燒器、空氣進口、煤氣進口、蓄熱室和蓄熱體，燃燒室上有熱風(fēng)出口管，燃燒室下部的燃燒器內(nèi)周向交錯布置有燃燒器的煤氣噴嘴、空氣噴嘴、預(yù)混環(huán)道、煤氣分配環(huán)道和煤氣進氣管，環(huán)墻式的空氣預(yù)熱裝置設(shè)置在蓄熱室內(nèi)墻外，其下設(shè)置有空氣分配環(huán)道和與空氣分配環(huán)道連接的空氣進氣管，蓄熱室下部內(nèi)有爐箅子，爐箅子下面有冷風(fēng)室和與冷風(fēng)室連接的煙氣出口管及冷風(fēng)進入管，爐箅子上部在蓄熱室內(nèi)有蓄熱體，構(gòu)成熱風(fēng)爐整體結(jié)構(gòu)。本實用新型熱風(fēng)爐的蓄熱室大墻中設(shè)置的助燃空氣預(yù)熱裝置，該裝置環(huán)狀布置在蓄熱室內(nèi)墻之外從上到下設(shè)置垂直通道，空氣流經(jīng)預(yù)熱裝置的通道帶走通過蓄熱室內(nèi)層大墻磚傳出的熱量而被加熱升溫。之后熱空氣經(jīng)噴嘴進入在燃燒器的預(yù)混合環(huán)道，再與煤氣充分混合后進入燃燒室。該裝置能有效減少大墻的熱損失，且合理的用來預(yù)熱助燃空氣。初步計算表明，可將熱風(fēng)溫度預(yù)熱到300°C以上，而散熱損失減少40%以上。此外，熱風(fēng)爐蓄熱室大墻的結(jié)構(gòu)因為將一層輕質(zhì)換成了帶用通道的重質(zhì)磚，其結(jié)構(gòu)的承載能力和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性都得到了加強。這無疑是一種投資省、效率高、節(jié)能環(huán)保、使用壽命長、不額外占地、管路系統(tǒng)簡單、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定而新穎的熱風(fēng)爐，經(jīng)濟和社會效益顯著。四
圖1為本實用新型的剖面主視圖。圖2為本實用新型圖1中B-B處截面圖。圖3為本實用新型圖1中A-A處截面圖。
五具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作詳細說明。由圖1、圖2、及圖3所示，本實用新型熱風(fēng)爐包括包括燃燒室、燃燒器、空氣進口、 煤氣進口、蓄熱室和蓄熱體，燃燒室1上有熱風(fēng)出口管15，燃燒室1下部的燃燒器2內(nèi)周向交錯布置有燃燒器的煤氣噴嘴3a、空氣噴嘴北、預(yù)混環(huán)道4、煤氣分配環(huán)道5和煤氣進氣管 6，環(huán)墻式的空氣預(yù)熱裝置9設(shè)置在蓄熱室10內(nèi)墻外，其下設(shè)置有空氣分配環(huán)道7和與空氣分配環(huán)道連接的空氣進氣管8，蓄熱室下部內(nèi)有爐箅子16，爐箅子16下面有冷風(fēng)室12和與冷風(fēng)室連接的煙氣出口管13及冷風(fēng)進入管14，爐箅子16上部在蓄熱室內(nèi)有蓄熱體17，構(gòu)成熱風(fēng)爐整體結(jié)構(gòu)。為了保證使用效果，所述的燃燒室1為蛋球的拱頂形，并同軸與下面的圓筒狀的燃燒器2連接在一起，燃燒器端面有煤氣與空氣在其中混合的預(yù)混環(huán)道4，煤氣噴嘴3a從環(huán)道側(cè)面接入，呈均勻排列狀，空氣噴嘴北從環(huán)道底部相連，另一端連接空氣預(yù)熱裝置9 ；煤氣噴嘴與空氣噴嘴相互垂直相交，構(gòu)成煤氣與空氣在預(yù)混環(huán)道中的氣流對沖混合結(jié)構(gòu)。所述的空氣預(yù)熱裝置9為異型耐火磚砌成的圓筒形設(shè)置在蓄熱室10墻體內(nèi)的環(huán)墻狀結(jié)構(gòu)，每一塊磚為“弓”形或為“口 ”形，交錯堆砌構(gòu)成流道11 ；空氣預(yù)熱裝置9下部連通助燃空氣的分配環(huán)道7，其外壁面上有助燃空氣進氣管8。所述的蓄熱室10與冷風(fēng)室12間同軸連接，蓄熱室10與冷風(fēng)室12之間有爐箅子 16，爐箅子上堆砌格子磚蓄熱體17，冷風(fēng)室12墻體上接有煙氣排出管13、冷風(fēng)進口管14 ； 放置蓄熱體的爐箅子16是分成若干個獨立的塊，相互間留有膨脹縫隙，放置在橫梁上，由爐箅子支撐柱支撐，支撐柱固定在熱風(fēng)爐的剛性底座上，燃燒室1側(cè)墻上有熱風(fēng)出口管15。所述的燃燒室1與其下的燃燒器2構(gòu)成一個整體，通過固定在爐殼上的托圈將其支撐在爐殼上，并與蓄熱室10之間采用無應(yīng)力的迷宮結(jié)構(gòu)對接在一起，以保證二者之間在軸線方向上均可上下自由滑移，所說的迷宮結(jié)構(gòu)是建筑上的一種常用的砌筑連接結(jié)構(gòu)，是借用古代軍事上的陣法，如諸葛亮的八卦陣等，看起來有通道，但不與外部相連通，互相間封閉，建筑上是利用此原理砌筑成內(nèi)部雖有移動空隙，但并不與外界連通，在保證整體密封的情況下，又保證了整體的剛性和安全性的一種砌筑結(jié)構(gòu)。所述的蓄熱體17為耐火球堆砌構(gòu)成，耐火球的直徑為Φ 40 Φ 80mm,蓄熱體還可以是由不同孔徑的錐孔格子磚堆砌構(gòu)成，格子磚的格孔為錐形，直徑為Φ 15 Φ40πιπι，格子磚大孔徑的一端面互相連通，以保證格子磚的通孔率，且使格子磚間能做到氣流互通，以利于起到均壓與均流的作用，蓄熱體也可為正六邊形或梅花形的蜂窩狀陶瓷結(jié)構(gòu)。本實用新型熱風(fēng)爐整體外形為彈頭狀結(jié)構(gòu)，其外殼是由鋼材制成，使用該熱風(fēng)爐能實現(xiàn)空氣在預(yù)熱裝置中充分預(yù)熱，并在預(yù)混環(huán)道中與煤氣相遇而混合，并向上噴射而出， 在折返氣流的預(yù)熱下快速著火燃燒，由于助燃空氣充分預(yù)熱后溫度較高，有效提高了燃燒溫度。由于燃燒后的煙氣經(jīng)回旋折返后形成分布均勻的高溫?zé)煔饬鬟M入其下的格子磚蓄熱體，有效提高了氣流的傳熱效果與格子磚的利用率。由于空氣預(yù)熱裝置有效利用了熱風(fēng)爐自身的空間而省去了外設(shè)空氣預(yù)熱裝置，而預(yù)熱溫度又不受排煙溫度的影響，其自調(diào)節(jié)性能更強，且可通過降低排煙溫度而提高熱風(fēng)爐效率。因此，其簡單的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)、混合燃燒的強度、氣流的熱交換效果、熱風(fēng)溫度的提升、排煙溫度的降低等都會明顯優(yōu)于其他類型的熱風(fēng)爐。由上述結(jié)構(gòu)可以看出，本實用新型是由鋼制外殼內(nèi)由不同規(guī)格的耐火材料砌筑而成的設(shè)備。燃燒室1同軸連接其下的圓筒狀的燃燒器2，燃燒器端面有煤氣與空氣在其中混合的預(yù)混環(huán)道4，煤氣噴嘴3a從環(huán)道側(cè)面接入呈均勻排列狀，空氣噴嘴北從預(yù)混環(huán)道4底部進入，另一端連接空氣預(yù)熱裝置9 ；煤氣噴嘴與空氣噴嘴相互垂直相交，以在預(yù)混環(huán)道中形成氣流對沖混合。圓筒形助燃空氣預(yù)熱裝置9設(shè)置在蓄熱室10的墻體內(nèi)，為異型耐火磚砌成的環(huán)墻狀結(jié)構(gòu)，每一塊磚為弓形結(jié)構(gòu)或為口形結(jié)構(gòu)，交錯堆砌構(gòu)成復(fù)雜流道11，以利于空氣流動和增強傳熱；圓筒形助燃空氣預(yù)熱裝置9在下部連通助燃空氣的分配環(huán)道7，其外壁面上布置助燃空氣進氣管8。蓄熱室10與冷風(fēng)室12是同軸連接，其間以爐箅子16分隔，之上堆砌蓄熱體17 ； 冷風(fēng)室12墻體上接有煙氣排出管13、冷風(fēng)進口管14 ；放置蓄熱體的爐箅子16是分成若干個獨立的塊，相互間留有膨脹縫隙，放置在橫梁上，由爐箅子支撐柱支撐，支撐柱固定在熱風(fēng)爐的剛性底座上。拱頂燃燒室1側(cè)墻上有熱風(fēng)出口管15。燃燒室1與其下的燃燒器2構(gòu)成一個整體，通過固定在爐殼上的托圈將其支撐在爐殼上，并與蓄熱室10之間采用無應(yīng)力的迷宮對接方式，以保二者之間在軸線方向均可上下自由滑移。蓄熱室10中爐箅子12之上堆砌蓄熱體17，可以是耐火球堆砌，球的直徑在Φ40 Φ80πιπι之間，也可以是不同孔徑的格子磚，其孔徑在Φ 15 Φ40μιι之間，也可以是蜂窩狀陶瓷結(jié)構(gòu)，S卩小孔為正六邊形或梅花形等，其選擇與熱風(fēng)爐大小及用途密切相關(guān)；為了保證格子磚的通孔率格孔采用錐孔結(jié)構(gòu)。且使得格孔間能做到氣流互通，以利于起到均壓與均流的作用。使用上述熱風(fēng)爐時，煤氣通過進氣管6而助燃空氣通過進氣管8進入各自的氣流分配環(huán)道5和7，接著煤氣通過分配環(huán)道5進入周向均勻分布的煤氣噴嘴3a而后噴射進入燃燒器2上部的氣流預(yù)混環(huán)道4 ；再說進入空氣分配環(huán)道7的助燃空氣向上進入軸向均布空氣預(yù)熱裝置9的氣流通道11在其中吸收通過蓄熱室內(nèi)墻傳過來的熱量，最后從預(yù)熱裝置 9的頂部經(jīng)空氣噴嘴北進入預(yù)混環(huán)道4的底部；由于煤氣從側(cè)面進入預(yù)混環(huán)道而空氣從底部垂直向上進入預(yù)混環(huán)道，于是在在相互對沖下實現(xiàn)充分混合，并迅速向上進入燃燒室1， 在折返煙氣形成的回流渦旋的預(yù)熱下快速著火燃燒，形成煙氣后折返向下，再回流的低壓牽引下形成均勻的進入蓄熱室的流場，在與蓄熱體17充分均勻地換熱之后進入冷風(fēng)室12， 由煙氣排出管13進入煙道。燃燒過程結(jié)束后，進入送風(fēng)過程；高壓冷風(fēng)從冷風(fēng)管14進入， 經(jīng)冷風(fēng)室12后流入蓄熱體格子磚17，再流經(jīng)燃燒室中的，從側(cè)面熱風(fēng)出口管15流出。鑒于助燃空氣流經(jīng)空氣預(yù)熱裝置9使其溫度得到較大的提升，使得燃燒溫度得以提高，直接強化了燃燒過程；再配合優(yōu)化的燃燒過程與傳熱過程，得以實現(xiàn)提高燃燒強度與燃燒溫度的目的，進而為實現(xiàn)高風(fēng)溫創(chuàng)造了極為有利的條件?？傊?，本實用新型科學(xué)利用蓄熱室大墻，在其中設(shè)置圓筒形的助燃空氣預(yù)熱裝置，使之不僅節(jié)省外置的空氣預(yù)熱裝置，還將部分散熱轉(zhuǎn)變?yōu)樽峥諝鈹y帶的熱量，其簡化系統(tǒng)節(jié)省出投資與節(jié)約能源的效果十分明顯。由于自身的預(yù)熱裝置的預(yù)熱效果好于外置的空氣預(yù)熱器，燃燒溫度和熱風(fēng)溫度的提高更加顯著。因此，以簡單而合理的結(jié)構(gòu)來有效提高助燃空氣溫度，再配置能使煤氣與空氣快速均勻混合、迅速高強度燃燒、且燃燒氣流速度分布不均勻的燃燒裝置，以及能強化傳熱過程的蓄熱體結(jié)構(gòu)，就能有效保證熱風(fēng)爐高效、高溫、 均速、高熱強度、且安全與穩(wěn)定地運行；繼而實現(xiàn)節(jié)省燃料、節(jié)約投資、降低廢氣溫度與排放量、減少環(huán)境污染的良好的經(jīng)濟效益與社會效益。
權(quán)利要求1.一種帶空氣自預(yù)熱裝置的高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐，包括燃燒室、燃燒器、空氣進口、煤氣進口、 蓄熱室和蓄熱體，其特征在于，燃燒室(1)上有熱風(fēng)出口管(15)，燃燒室(1)下部的燃燒器 (2)內(nèi)周向交錯布置有燃燒器的煤氣噴嘴(3a)、空氣噴嘴C3b)、預(yù)混環(huán)道G)、煤氣分配環(huán)道( 和煤氣進氣管(6)，環(huán)墻式的空氣預(yù)熱裝置(9)設(shè)置在蓄熱室(10)內(nèi)墻外，其下設(shè)置有空氣分配環(huán)道(7)和與空氣分配環(huán)道連接的空氣進氣管(8)，蓄熱室下部內(nèi)有爐箅子 (16)，爐箅子(16)下面有冷風(fēng)室(1 和與冷風(fēng)室連接的煙氣出口管(1 及冷風(fēng)進入管 (14)，爐箅子(16)上部在蓄熱室內(nèi)有蓄熱體(17)，構(gòu)成熱風(fēng)爐整體結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶空氣自預(yù)熱裝置的高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐，其特征在于，所述的燃燒室(1)為蛋球的拱頂形，并同軸與下面的圓筒狀的燃燒器( 連接在一起，燃燒器端面有煤氣與空氣在其中混合的預(yù)混環(huán)道G)，煤氣噴嘴(3a)從環(huán)道側(cè)面接入，呈均勻排列狀，空氣噴嘴(3b)從環(huán)道底部相連，另一端連接空氣預(yù)熱裝置(9)；煤氣噴嘴與空氣噴嘴相互垂直相交，構(gòu)成煤氣與空氣在預(yù)混環(huán)道中的氣流對沖混合結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶空氣自預(yù)熱裝置的高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐，其特征在于，所述的空氣預(yù)熱裝置(9)為異型耐火磚砌成的圓筒形設(shè)置在蓄熱室(10)墻體內(nèi)的環(huán)墻狀結(jié)構(gòu)，每一塊磚為“弓”形或為“口”形，交錯堆砌構(gòu)成流道(11)；空氣預(yù)熱裝置(9)下部連通助燃空氣的分配環(huán)道(7)，其外壁面上有助燃空氣進氣管(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶空氣自預(yù)熱裝置的高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐，其特征在于，所述的蓄熱室(10)與冷風(fēng)室(12)間同軸連接，蓄熱室(10)與冷風(fēng)室(12)之間有爐箅子(16)，爐箅子上堆砌格子磚蓄熱體(17)，冷風(fēng)室(1 墻體上接有煙氣排出管(13)、冷風(fēng)進口管(14)； 放置蓄熱體的爐箅子(16)是分成若干個獨立的塊，相互間留有膨脹縫隙，放置在橫梁上， 由爐箅子支撐柱支撐，支撐柱固定在熱風(fēng)爐的剛性底座上，燃燒室(1)側(cè)墻上有熱風(fēng)出口管(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶空氣自預(yù)熱裝置的高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐，其特征在于，所述的燃燒室(1)與其下的燃燒器( 構(gòu)成一個整體，通過固定在爐殼上的托圈將其支撐在爐殼上， 并與蓄熱室(10)之間采用無應(yīng)力的迷宮結(jié)構(gòu)對接在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶空氣自預(yù)熱裝置的高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐，其特征在于，所述的蓄熱體(17)為耐火球堆砌構(gòu)成，耐火球的直徑為Φ40 Φ80πιπι，或是由不同孔徑的錐孔格子磚堆砌構(gòu)成，格子磚的格孔為Φ 15 Φ 40mm，或是為正六邊形或梅花形的蜂窩狀陶瓷結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型涉及帶空氣自預(yù)熱裝置的高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐，可有效解決助燃空氣預(yù)熱、煤氣與空氣混合、燃燒不充分、風(fēng)溫不高、設(shè)備裝置復(fù)雜、能源消耗大等熱風(fēng)爐的問題。其結(jié)構(gòu)是，燃燒室上有熱風(fēng)出口管，燃燒室下部的燃燒器內(nèi)周向交錯布置有燃燒器的煤氣噴嘴、空氣噴嘴、預(yù)混環(huán)道、煤氣分配環(huán)道和煤氣進氣管，環(huán)墻式的空氣預(yù)熱裝置設(shè)置在蓄熱室內(nèi)墻外，其下設(shè)置有空氣分配環(huán)道和與空氣分配環(huán)道連接的空氣進氣管，蓄熱室下部內(nèi)有爐箅子，爐箅子下面有冷風(fēng)室和與冷風(fēng)室連接的煙氣出口管及冷風(fēng)進入管，爐箅子上部在蓄熱室內(nèi)有蓄熱體，構(gòu)成熱風(fēng)爐整體結(jié)構(gòu)。本實用新型投資省、效率高、不額外占地、管路系統(tǒng)簡單、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使用效果好，壽命長，節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟和社會效益顯著。
文檔編號C21B9/14GK201962308SQ20112000835
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者劉世聚, 陳維漢 申請人:河南省豫興熱風(fēng)爐工程技術(shù)有限公司