爐頂燃燒式熱風(fēng)爐的制作方法
【專利摘要】提供一種爐頂燃燒式熱風(fēng)爐，其具備能夠使著火點(diǎn)穩(wěn)定在燃燒器導(dǎo)管內(nèi)的理想位置且消除閃爍現(xiàn)象的發(fā)生且具有高燃燒效率的燃燒器及燃燒器導(dǎo)管。爐頂燃燒式熱風(fēng)爐(10)包括：蓄熱室(4)和具備燃燒器系統(tǒng)且配設(shè)于蓄熱室(4)的上部的燃燒室(3)，其中，該燃燒器系統(tǒng)包括具備燃料氣體管(1c)與燃燒用空氣管(1b、1d)的燃燒器(1)以及與燃燒器(1)的燃燒器出口(1a)連通的燃燒器導(dǎo)管(2)，燃燒器導(dǎo)管(2)經(jīng)由燃燒器導(dǎo)管出口(2b)而與燃燒室(3)連通，從燃燒器導(dǎo)管(2)的中間到燃燒器導(dǎo)管出口(2b)設(shè)有燃燒器導(dǎo)管(2)的口徑(D1)被擴(kuò)大的口徑擴(kuò)大部(2c)，經(jīng)燃燒器導(dǎo)管(2)向燃燒室(3)側(cè)流動(dòng)的混合氣體(MG)的渦流(ED)在該口徑擴(kuò)大部(2c)形成。
【專利說(shuō)明】爐頂燃燒式熱風(fēng)爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種特征在于燃燒器系統(tǒng)的爐頂燃燒式熱風(fēng)爐。
【背景技術(shù)】
[0002]在使空氣在積蓄了熱的蓄熱室中流通而產(chǎn)生熱風(fēng)并且將該熱風(fēng)向高爐供給的蓄熱式熱風(fēng)爐中，有內(nèi)燃式熱風(fēng)爐及外燃式熱風(fēng)爐等，其中，內(nèi)燃式熱風(fēng)爐是在圓筒外皮內(nèi)并列設(shè)置有燃燒室和蓄熱室，外燃式熱風(fēng)爐是將燃燒室和蓄熱室設(shè)于單獨(dú)的圓筒外皮內(nèi)并且在雙方的外皮的一端使兩室連通，但是作為具備與該外燃式熱風(fēng)爐同等的性能并且比外燃式熱風(fēng)爐能夠減少設(shè)備費(fèi)的蓄熱式熱風(fēng)爐，在專利文獻(xiàn)I中公開(kāi)了一種在蓄熱室的上方設(shè)有通往燃燒器的燃燒室的爐頂燃燒式熱風(fēng)爐。
[0003]在此，參照?qǐng)D7的示意圖概述現(xiàn)有爐頂燃燒式熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)。如同圖所示，現(xiàn)有爐頂燃燒式熱風(fēng)爐F在蓄熱室T的上方配置有燃燒室N，在所謂的燃燒時(shí)，使從燃燒器B對(duì)該燃燒室N供給的(XI方向)燃料氣體和燃燒用空氣的混合氣體在通過(guò)燃燒器導(dǎo)管BD的過(guò)程中著火、燃燒成為高溫的燃燒氣體而流入燃燒室N。在俯視圖中該燃燒器導(dǎo)管BD相對(duì)于燃燒室N設(shè)于多個(gè)部位，高溫的燃燒氣體在燃燒室內(nèi)一邊大幅旋轉(zhuǎn)一邊向下方流下，燃燒氣體在從蓄熱室T流下的過(guò)程(X2方向)中，其熱被儲(chǔ)蓄在蓄熱室T中，通過(guò)了蓄熱室T的燃燒氣體經(jīng)由煙道E排氣。需要說(shuō)明的是，在本說(shuō)明書(shū)中，將燃燒器B和燃燒器導(dǎo)管BD統(tǒng)稱為“燃燒器系統(tǒng)”。
[0004]另一方面，在向未圖示的高爐供給熱風(fēng)的所謂送風(fēng)時(shí)，控制燃燒器導(dǎo)管BD內(nèi)的截止閥V，使其關(guān)閉，經(jīng)由送風(fēng)管S將例如150°C左右的空氣供給至蓄熱室T，空氣在蓄熱室T內(nèi)上升的過(guò)程中成為例如1200°C左右的熱風(fēng)，該熱風(fēng)經(jīng)由熱風(fēng)管H向高爐供給(X3方向)。
[0005]那么，提高上述的爐頂燃燒式熱風(fēng)爐所裝備的燃燒器的燃燒效率，是該【技術(shù)領(lǐng)域】中的重要的要解決的課題之一， 但眾所周知，要提高該燃燒效率，獲得燃料氣體和燃燒用空氣充分地混合而成的混合氣體是不言而喻的，使著火點(diǎn)穩(wěn)定是極其重要的。需要說(shuō)明的是，還已知的是，若著火點(diǎn)不穩(wěn)定，在燃燒器導(dǎo)管內(nèi)及燃燒室內(nèi)，著火點(diǎn)就會(huì)移動(dòng)，這成為振動(dòng)燃燒的原因。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)該著火點(diǎn)的穩(wěn)定，在專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了一種在燃燒器和燃燒器口(燃燒器導(dǎo)管)之間設(shè)置環(huán)狀的突起，將該突起附近作為著火點(diǎn)而使著火位置穩(wěn)定的熱風(fēng)爐用氣體燃燒器，圖8中模擬了該熱風(fēng)爐用氣體燃燒器的結(jié)構(gòu)。
[0007]由圖8可知，經(jīng)由燃燒器B供給的燃料氣體和燃燒用空氣，在燃燒器B內(nèi)或燃燒器導(dǎo)管BD內(nèi)混合生成混合氣體。在燃燒器導(dǎo)管BD內(nèi)的中間位置設(shè)有環(huán)狀的突起R，通過(guò)該突起R將燃燒器導(dǎo)管BD的口徑縮小，燃燒器導(dǎo)管BD具有比該突起R更靠氣體流動(dòng)方向的上游側(cè)空間BDl和更靠燃燒室N側(cè)的下游側(cè)空間BD2。
[0008]這樣，通過(guò)在燃燒器導(dǎo)管BD內(nèi)設(shè)置環(huán)狀的突起R將口徑縮小，該突起R附近易于成為著火點(diǎn)，因此，該附近形成所謂火焰穩(wěn)定部。而且，利用該突起R引發(fā)氣體的湍流，進(jìn)一步促進(jìn)燃料氣體和燃燒用空氣的混合。[0009]但是，在燃燒器導(dǎo)管BD的中間位置設(shè)置如圖示所示的突起R而形成火焰穩(wěn)定部時(shí)，由于在上游側(cè)空間BDl的下游側(cè)存在將口徑縮小的突起R，假如在上游側(cè)空間BDl內(nèi)引起著火，則上游側(cè)空間BDl內(nèi)的氣體就會(huì)升溫而體積急劇地膨脹，因該急劇的氣體的體積膨脹，上游側(cè)空間BDl內(nèi)的壓力上升，由此，存在來(lái)自燃燒器B的燃料氣體及燃燒用空氣的供給被阻礙而將導(dǎo)致失燃(失火)的問(wèn)題。
[0010]若氣體供給被阻礙而發(fā)生失燃，上游側(cè)空間BDl內(nèi)的壓力就會(huì)下降，重新開(kāi)始被阻礙的燃料氣體及燃燒用空氣的供給而再次著火。
[0011]這樣，由于在燃燒器導(dǎo)管BD的中間位置設(shè)置突起R，會(huì)產(chǎn)生反復(fù)著火和失燃的所謂閃爍現(xiàn)象，這已成為新的解決課題。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)
[0014]專利文獻(xiàn)1:(日本)特公昭48 - 4284號(hào)公報(bào)
[0015]專利文獻(xiàn)2:(日本)特開(kāi)昭52 - 89502號(hào)公報(bào)
發(fā)明概要
[0016]發(fā)明解決的課題
[0017]本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的，其目的在于，提供一種爐頂燃燒式熱風(fēng)爐，該爐頂燃燒式熱風(fēng)爐能夠使著火點(diǎn)穩(wěn)定在燃燒器導(dǎo)管內(nèi)的理想位置，且具備消除了閃爍現(xiàn)象的發(fā)生且燃燒效率高的燃燒器系統(tǒng)。
[0018]解決課題的手段
[0019]為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的爐頂燃燒式熱風(fēng)爐包括:具備供給熱風(fēng)用空氣的送風(fēng)管的蓄熱室，以及具備向高爐供給熱風(fēng)的熱風(fēng)管和燃燒器系統(tǒng)且配設(shè)于蓄熱室的上部的燃燒室，爐頂燃燒式熱風(fēng)爐利用從燃燒器系統(tǒng)供給到燃燒室的燃料氣體和燃燒用空氣的混合氣體的燃燒使蓄熱室升溫，并且將熱風(fēng)用空氣在通過(guò)蓄熱室的過(guò)程中所生成的熱風(fēng)經(jīng)由熱風(fēng)管向高爐供給，其中，所述燃燒器系統(tǒng)包括:具備燃料氣體管與燃燒用空氣管的燃燒器，以及與燃燒器的燃燒器出口連通的燃燒器導(dǎo)管，燃燒器導(dǎo)管經(jīng)由燃燒器導(dǎo)管出口與燃燒室連通，從燃燒器導(dǎo)管的中間至燃燒器導(dǎo)管出口設(shè)有燃燒器導(dǎo)管的口徑被擴(kuò)大的口徑擴(kuò)大部，在該口徑擴(kuò)大部形成經(jīng)燃燒器導(dǎo)管向燃燒室側(cè)流動(dòng)的混合氣體的渦流。
[0020]本發(fā)明的爐頂燃燒式熱風(fēng)爐的特征在于，對(duì)構(gòu)成其燃燒器系統(tǒng)的燃燒器導(dǎo)管加以改良，并且具備從燃燒器導(dǎo)管的中間至連通于燃燒室的燃燒器導(dǎo)管出口，燃燒器導(dǎo)管的口徑被擴(kuò)大的口徑擴(kuò)大部，其中燃料氣體和燃燒用空氣的混合氣體流過(guò)該口徑擴(kuò)大部時(shí)，在此引發(fā)渦流，該渦流將鄰接的燃燒室內(nèi)的高溫大氣卷入，由此將口徑擴(kuò)大部保持在高溫，因此，可以將口徑擴(kuò)大部作為火焰穩(wěn)定部而形成穩(wěn)定的著火點(diǎn)位置。需要說(shuō)明的是，在口徑擴(kuò)大部產(chǎn)生的渦流不言而喻是混合氣體的渦流，也包含混合氣體在該口徑擴(kuò)大部著火而產(chǎn)生的燃燒氣體的渦流。
[0021]由于口徑擴(kuò)大部面對(duì)著燃燒室，因此，在該氣體流動(dòng)的下游側(cè)不存在像現(xiàn)有技術(shù)那樣口徑被縮小的區(qū)域，因此，不會(huì)產(chǎn)生反復(fù)失燃和著火的閃爍現(xiàn)象。
[0022]另外，如上所述，由于口徑擴(kuò)大部成為火焰穩(wěn)定部，因此能夠?qū)⑦@里控制為穩(wěn)定的著火點(diǎn)。[0023]而且，該燃燒器導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)為僅將其一部分的口徑擴(kuò)大的極其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)改良，因此制作成本也不會(huì)增加。
[0024]需要說(shuō)明的是，從燃燒器供給的燃料氣體和燃燒用空氣，可以在燃燒器內(nèi)形成混合氣體(所謂預(yù)混合方式)，也可以在流入燃燒器導(dǎo)管內(nèi)之后形成混合氣體(所謂噴嘴混合)。例如在燃燒器為同心、3孔式的多重管結(jié)構(gòu)且燃料氣體和燃燒用空氣在各自的管路內(nèi)流通的方式中，可舉出以下方式:各自的管路朝向燃燒器導(dǎo)管側(cè)傾斜，在進(jìn)入燃燒器導(dǎo)管內(nèi)之后進(jìn)行混合的方式；在各自的管路內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)用葉片等，在管路內(nèi)形成的氣體的螺旋流在燃燒器內(nèi)或燃燒器導(dǎo)管內(nèi)形成混合氣體的方式等。
[0025]另外，也可以是在燃燒器導(dǎo)管中的燃燒器出口的附近設(shè)有燃燒器導(dǎo)管的口徑被縮小的口徑縮小部，在該口徑縮小部形成燃料氣體及燃燒用空氣的混合氣體的方式。
[0026]在本實(shí)施方式中 ，為了進(jìn)一步促進(jìn)燃料氣體和燃燒用空氣的混合，在燃燒器導(dǎo)管的燃燒器出口的附近，即遠(yuǎn)離燃燒室的位置設(shè)有口徑縮小部。
[0027]作為該口徑縮小部的實(shí)施方式，和現(xiàn)有技術(shù)同樣地可以舉出環(huán)狀的突起，但從提高氣體的混合性的觀點(diǎn)出發(fā)，可以采用從燃燒器側(cè)朝向燃燒室側(cè)，其內(nèi)部空間逐漸縮小的形式的環(huán)狀的突起等。
[0028]另外，所謂“燃燒器出口的附近”，意思是燃燒器出口位置或比設(shè)于燃燒器導(dǎo)管的中間的截止閥更靠燃燒器側(cè)的任意的位置，是排除像現(xiàn)有技術(shù)那樣接近于燃燒室的位置的意思。需要說(shuō)明的是，即使在燃燒器出口的附近設(shè)置口徑縮小部，也不會(huì)引起在口徑縮小部的上游側(cè)的著火，因此不會(huì)發(fā)生閃爍現(xiàn)象。
[0029]根據(jù)本實(shí)施方式的燃燒器導(dǎo)管，進(jìn)一步促進(jìn)了燃料氣體和燃燒用空氣在口徑縮小部的混合，充分地混合后的混合氣體導(dǎo)入成為火焰穩(wěn)定部的口徑擴(kuò)大部并在此著火、燃燒。
[0030]另外，在將燃燒器導(dǎo)管的直徑設(shè)為D時(shí)，優(yōu)選口徑擴(kuò)大部的直到燃燒器導(dǎo)管出口的長(zhǎng)度為0.3D?1.4D的范圍的實(shí)施方式。
[0031]本發(fā)明的
【發(fā)明者】等進(jìn)行了對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的燃燒器系統(tǒng)和構(gòu)成本發(fā)明的爐頂燃燒式熱風(fēng)爐的燃燒器系統(tǒng)各自的燃燒效率進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)。
[0032]更具體而言，是用未燃燒CO氣體量確定燃燒效率的高低的實(shí)驗(yàn)，將作為構(gòu)成本發(fā)明熱風(fēng)爐的燃燒器導(dǎo)管的特征結(jié)構(gòu)的口徑擴(kuò)大部的長(zhǎng)度即口徑擴(kuò)大部的直到燃燒器導(dǎo)管出口的長(zhǎng)度作為參數(shù)，分別測(cè)定各實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械奈慈紵鼵O氣體量。
[0033]該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果已證實(shí)，將燃燒器導(dǎo)管的直徑設(shè)為D時(shí)，在口徑擴(kuò)大部的直到燃燒器導(dǎo)管出口的長(zhǎng)度為0.3D?1.4D的范圍內(nèi)的情況下，未燃燒CO量(比率)最少。
[0034]上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定了賦予燃燒效率最佳值的口徑擴(kuò)大部的長(zhǎng)度范圍，而據(jù)本發(fā)明的
【發(fā)明者】等發(fā)現(xiàn)，若口徑擴(kuò)大部的長(zhǎng)度比1.4D長(zhǎng)，則口徑擴(kuò)大部的火焰穩(wěn)定性能就會(huì)下降，著火位置的穩(wěn)定性就會(huì)下降；若口徑擴(kuò)大部的長(zhǎng)度比0.3D短，則在燃燒室內(nèi)大幅旋轉(zhuǎn)的燃燒氣體就會(huì)成為橫風(fēng)而到達(dá)口徑擴(kuò)大部?jī)?nèi)而成為失燃的原因，從這種觀點(diǎn)出發(fā)，在本實(shí)驗(yàn)中確定的口徑擴(kuò)大部的長(zhǎng)度為最佳的長(zhǎng)度。
[0035]發(fā)明效果
[0036]從以上說(shuō)明可以理解，根據(jù)本發(fā)明的爐頂燃燒式熱風(fēng)爐，在構(gòu)成作為其構(gòu)成要素的燃燒器系統(tǒng)的燃燒器導(dǎo)管中，從其中間到連通于燃燒室的燃燒器導(dǎo)管出口設(shè)置有口徑被擴(kuò)大的口徑擴(kuò)大部，由此，在燃料氣體和燃燒用空氣的混合氣體流經(jīng)該口徑擴(kuò)大部時(shí)，在此引發(fā)渦流，該渦流卷入鄰接的燃燒室內(nèi)的高溫大氣，由此將口徑擴(kuò)大部保持在高溫，因而能夠?qū)⒖趶綌U(kuò)大部作為火焰穩(wěn)定部使著火點(diǎn)穩(wěn)定，并且能夠消除閃爍現(xiàn)象，提高燃燒效率。
[0037]附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0038]圖1是表示本發(fā)明的爐頂燃燒式熱風(fēng)爐的一實(shí)施方式的示意圖，是將混合氣體、燃燒氣體、熱風(fēng)用空氣及熱風(fēng)各自的流動(dòng)一同進(jìn)行表示的圖。
[0039]圖2是圖1的II — II向視圖。
[0040]圖3是圖1的II1-1II向視圖，是將燃燒室內(nèi)的燃燒氣體的流動(dòng)一同進(jìn)行表示的圖。
[0041]圖4是燃燒器導(dǎo)管的一實(shí)施方式的縱剖面圖。
[0042]圖5是燃燒器導(dǎo)管的另一實(shí)施方式的縱剖面圖。
[0043]圖6是表示關(guān)于燃燒器導(dǎo)管的口徑擴(kuò)大部的長(zhǎng)度和未燃燒CO量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。
[0044]圖7是表示現(xiàn)有爐頂燃燒式熱風(fēng)爐的一實(shí)施方式的示意圖，是將混合氣體、燃燒氣體、熱風(fēng)用空氣及熱風(fēng)各自的流動(dòng)一同進(jìn)行表示的圖。
[0045]圖8是表示現(xiàn)有燃燒器導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0046]發(fā)明實(shí)施方式
[0047]下面，參照【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的爐頂燃燒式熱風(fēng)爐的實(shí)施方式。
.[0048]圖1是表示本發(fā)明的爐頂燃燒式熱風(fēng)爐的一實(shí)施方式的示意圖，并且是將混合氣體、燃燒氣體、熱風(fēng)用空氣及熱風(fēng)各自的流動(dòng)一同進(jìn)行表示的圖，圖2是圖1的II 一 II向視圖，圖3是圖1的II1-1II向視圖，并且是將燃燒室內(nèi)的燃燒氣體的流動(dòng)一同進(jìn)行表示的圖。而且，圖4是燃燒器導(dǎo)管的一實(shí)施方式的縱剖面圖。
[0049]圖1所示的爐頂燃燒式熱風(fēng)爐10在蓄熱室4的上方配置有燃燒室3，在該燃燒室3內(nèi)，從燃燒器I供給的(XI方向)燃料氣體和燃燒用空氣的混合氣體在通過(guò)燃燒器導(dǎo)管2的過(guò)程中著火，且燃燒成為高溫的燃燒氣體并流入燃燒室3。此外，由燃燒器I和燃燒器導(dǎo)管2構(gòu)成燃燒器系統(tǒng)。
[0050]如圖3所示，俯視圖中燃燒器導(dǎo)管2相對(duì)于燃燒室3設(shè)有4處，各燃燒器導(dǎo)管2的燃燒氣體向燃燒室3的流入方向都在不通過(guò)俯視時(shí)為圓形的燃燒室3的中心O的偏心位置處通到燃燒室3，作為其結(jié)果，從各燃燒器導(dǎo)管2流入燃燒室3內(nèi)的燃燒氣體與從其他鄰接的燃燒器導(dǎo)管2流入燃燒室3內(nèi)的燃燒氣體發(fā)生干涉，各燃燒氣體的流動(dòng)方向被改變，在燃燒室3內(nèi)形成如圖所示的大的燃燒氣體的旋轉(zhuǎn)流X4。
[0051]該燃燒氣體一邊如圖3所示平面地旋轉(zhuǎn)，一邊在縱剖面上形成在圖1的X2方向下降的螺旋流，而在蓄熱室4中流下，在該流下過(guò)程中，其熱被儲(chǔ)存在蓄熱室4中，通過(guò)蓄熱室4的燃燒氣體經(jīng)由被截止閥7a控制開(kāi)啟的煙道管7排氣。而且，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的爐頂燃燒式熱風(fēng)爐中，為了促進(jìn)燃燒而促進(jìn)上述燃燒氣體的平面旋轉(zhuǎn)，但由于圖示的爐頂燃燒式熱風(fēng)爐10中的燃燒氣體的平面旋轉(zhuǎn)主要目的是使該燃燒氣體盡可能均勻地向蓄熱室4供給，因此，相比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的熱風(fēng)爐的燃燒室，可以將燃燒室3的規(guī)模設(shè)定為小規(guī)模。
[0052]如圖2所示，燃燒器I為同心、3孔式的多重管路，如圖4所示，燃燒用空氣Al流經(jīng)內(nèi)側(cè)管lc，燃料氣體G流經(jīng)中管lc，另一燃燒用空氣A2流經(jīng)外側(cè)管ld，通過(guò)各管路都向燃燒器導(dǎo)管2側(cè)縮徑(傾斜)，使得這些氣體在向燃燒器導(dǎo)管2內(nèi)流入的階段相互混合而生成混合氣體。此外，流經(jīng)各管路的燃料氣體和燃燒用空氣也可以以相反的形式流動(dòng)，也可以以如下形式流動(dòng)，即，在各管路內(nèi)設(shè)置旋轉(zhuǎn)彈簧，在氣體流經(jīng)各管路的過(guò)程中引發(fā)螺旋流，在燃燒器導(dǎo)管內(nèi)螺旋流彼此混合。
[0053]返回圖1，在向未圖示的高爐供給熱風(fēng)時(shí)，控制燃燒器導(dǎo)管2內(nèi)的截止閥2a、煙道管7內(nèi)的煙道閥7a為關(guān)閉，經(jīng)由被截止閥6a控制為開(kāi)啟的送風(fēng)管6將例如150°C左右的高溫空氣供給至蓄熱室4，高溫空氣在蓄熱室4內(nèi)上升的過(guò)程中，形成例如1200°C左右的熱風(fēng)，該熱風(fēng)經(jīng)由被截止閥5a控制為開(kāi)啟的熱風(fēng)管5向高爐供給(X3方向)。
[0054]如圖4所示，在燃燒器導(dǎo)管2中設(shè)有從其中間至燃燒器導(dǎo)管出口 2b其口徑Dl被擴(kuò)大的口徑擴(kuò)大部2c (口徑D2)，經(jīng)燃燒器導(dǎo)管2向燃燒室3側(cè)流動(dòng)的混合氣體MG在通過(guò)該口徑擴(kuò)大部2c的過(guò)程中引發(fā)渦流ED，該渦流ED卷入鄰接的燃燒室3內(nèi)的高溫大氣(在圖4中參照從燃燒室3朝向口徑擴(kuò)大部2c的箭頭)，由此，口徑擴(kuò)大部2c保持在高溫，因而，口徑擴(kuò)大部2c成為火焰穩(wěn)定部，該處成為穩(wěn)定的著火點(diǎn)位置。需要說(shuō)明的是，在這里形成的渦流ED由混合氣體構(gòu)成，除此之外，在口徑擴(kuò)大部2c，混合氣體MG著火而產(chǎn)生的燃燒氣體成分也包含在渦流ED中。需要說(shuō)明的是，如圖4所示，在燃燒器導(dǎo)管2中通過(guò)將向口徑擴(kuò)大部2c過(guò)渡的角部進(jìn)行倒角(形成錐狀)，可有助于生成渦流ED，而且，與未倒角的情況相t匕，能夠使該區(qū)域中的耐火材料的脫落等顯著地減少。
[0055]該口徑擴(kuò)大部2c引發(fā)混合氣體MG的渦流ED，且從燃燒室3卷入高溫大氣而形成火焰穩(wěn)定部，使著火點(diǎn)穩(wěn)定，此外，由于該氣體流動(dòng)的下游側(cè)未縮小，因此也不會(huì)產(chǎn)生反復(fù)著火和失燃的閃爍現(xiàn)象。
[0056]這樣，圖示的燃燒器導(dǎo)管2是通過(guò)僅在該燃燒室3側(cè)的一定區(qū)域內(nèi)設(shè)置口徑擴(kuò)大部2c的極其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)改良而成的，因此，成為制作成本不會(huì)增大、保證燃燒器導(dǎo)管2內(nèi)的著火的穩(wěn)定性、消除閃爍現(xiàn)象且燃燒性優(yōu)異的燃燒器導(dǎo)管。
[0057]另一方面，圖5中所示的燃燒器導(dǎo)管2A在燃燒器出口 Ia的附近設(shè)有燃燒器導(dǎo)管2A的口徑被縮小的環(huán)狀 的口徑縮小部2d。在冋?qǐng)D中，口徑縮小部2d的內(nèi)徑為D3。
[0058]經(jīng)從燃燒器I朝向燃燒器導(dǎo)管2A傾斜的管路lb、lc、Id流過(guò)來(lái)的燃料氣體G及燃燒用空氣A1、A2，雖然在流入燃燒器導(dǎo)管2A之后即刻混合，但通過(guò)在燃燒器導(dǎo)管2A中的燃燒器出口 Ia的附近設(shè)有口徑縮小部2d，可更進(jìn)一步促進(jìn)燃料氣體G和燃燒用空氣Al、A2的混合。其后，經(jīng)燃燒器導(dǎo)管2A流向燃燒室3側(cè)的混合氣體MG在通過(guò)口徑擴(kuò)大部2c的過(guò)程中引發(fā)渦流ED，該渦流ED卷入鄰接的燃燒室3內(nèi)的高溫大氣(在圖5中參照從燃燒室3朝向口徑擴(kuò)大部2c的箭頭)，由此，口徑擴(kuò)大部2c保持在高溫，因而，口徑擴(kuò)大部2c成為火焰穩(wěn)定部，這里成為穩(wěn)定的著火點(diǎn)位置。此外，圖示的口徑縮小部2d配設(shè)于稍微離開(kāi)燃燒器出口 Ia的位置，但也可以配設(shè)于燃燒器出口 Ia的位置。
[0059][關(guān)于燃燒器導(dǎo)管的燃燒效率的實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果]
[0060]本發(fā)明的
【發(fā)明者】等進(jìn)行了對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的燃燒器系統(tǒng)(比較例)和構(gòu)成本發(fā)明的爐頂燃燒式熱風(fēng)爐的燃燒器系統(tǒng)(實(shí)施例)各自的燃燒效率進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)。
[0061]實(shí)驗(yàn)的概要是，對(duì)于圖4所示的燃燒器系統(tǒng)而言，試制了使燃燒器導(dǎo)管的口徑擴(kuò)大部的長(zhǎng)度L在ODl (無(wú)口徑擴(kuò)大部)?2D1范圍內(nèi)進(jìn)行了各種變化的多種燃燒器系統(tǒng)，對(duì)于各燃燒器系統(tǒng)測(cè)定未燃燒CO氣體量，將無(wú)口徑擴(kuò)大部的情況的測(cè)定量標(biāo)準(zhǔn)化為1，用與之相對(duì)的比率對(duì)各測(cè)定量進(jìn)行確定。將其結(jié)果示于圖6。[0062]由圖6可以證實(shí)，直到口徑擴(kuò)大部的長(zhǎng)度成為0.3D1，未燃燒CO氣體量處于減少趨勢(shì)，在0.3D I接近拐點(diǎn)而成為無(wú)口徑擴(kuò)大部時(shí)的1/4，隨著口徑擴(kuò)大部的長(zhǎng)度進(jìn)一步增加而減少至1/13，其后轉(zhuǎn)為增加，在1.4D1接近拐點(diǎn)而成為無(wú)口徑擴(kuò)大部時(shí)的1/4。
[0063]從燃費(fèi)性的觀點(diǎn)出發(fā)，0.3D I?1.4D1范圍的口徑擴(kuò)大部的長(zhǎng)度為優(yōu)選的長(zhǎng)度，這已通過(guò)本實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)，但據(jù)本發(fā)明的
【發(fā)明者】等發(fā)現(xiàn)，作為優(yōu)選該口徑擴(kuò)大部的長(zhǎng)度的其他理由是，若口徑擴(kuò)大部的長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，則口徑擴(kuò)大部的火焰穩(wěn)定性能下降，著火位置的穩(wěn)定性就會(huì)下降；若口徑擴(kuò)大部的長(zhǎng)度過(guò)短，則在燃燒室內(nèi)大幅旋轉(zhuǎn)的燃燒氣體就會(huì)成為橫風(fēng)而達(dá)到口徑擴(kuò)大部?jī)?nèi)，而成為失燃的原因，因此也確定0.3D I?1.4D1范圍的口徑擴(kuò)大部的長(zhǎng)度為最佳長(zhǎng)度范圍。
[0064]以上，利用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但具體的結(jié)構(gòu)不限定于該實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行設(shè)計(jì)變更等，也包含于本發(fā)明。
[0065]符號(hào)說(shuō)明
[0066]1...燃燒器、Ib.--內(nèi)側(cè)管、Ic.--中管、Id...外側(cè)管、Ia.--燃燒器出口
[0067]2、2A...燃燒器導(dǎo)管、2a...截止閥、2b...燃燒器導(dǎo)管出口、
[0068]2c...口徑擴(kuò)大部、2d.-- 口徑縮小部、3.--燃燒室、4...蓄熱室
[0069]5...熱風(fēng)管、6...送風(fēng)管、7...煙道管、10...爐頂燃燒式熱風(fēng)爐
[0070]G.? ?燃料氣體、A l、A2.? ?燃燒用空氣、MG.? ?混合氣體、ED.? ?渦流
【權(quán)利要求】
1.一種爐頂燃燒式熱風(fēng)爐，其包括:具備供給熱風(fēng)用空氣的送風(fēng)管的蓄熱室，和具備向高爐供給熱風(fēng)的熱風(fēng)管和燃燒器系統(tǒng)且配設(shè)于蓄熱室的上部的燃燒室，所述爐頂燃燒式熱風(fēng)爐通過(guò)從燃燒器系統(tǒng)供給到燃燒室的燃料氣體和燃燒用空氣的混合氣體的燃燒使蓄熱室升溫，并且將熱風(fēng)用空氣在通過(guò)蓄熱室的過(guò)程中生成的熱風(fēng)經(jīng)由熱風(fēng)管向高爐供給，其中， 所述燃燒器系統(tǒng)包括:具備燃料氣體管和燃燒用空氣管的燃燒器，和與燃燒器的燃燒器出口連通的燃燒器導(dǎo)管，燃燒器導(dǎo)管經(jīng)由燃燒器導(dǎo)管出口與燃燒室連通， 燃燒器導(dǎo)管的直到其中間的內(nèi)徑為D1，并且從中間到燃燒器導(dǎo)管出口設(shè)有將燃燒器導(dǎo)管的內(nèi)徑擴(kuò)大而形成的內(nèi)徑為D2的口徑擴(kuò)大部，在該口徑擴(kuò)大部形成經(jīng)燃燒器導(dǎo)管向燃燒室側(cè)流動(dòng)的混合氣體的渦流， 相對(duì)于燃燒器導(dǎo)管的直到所述中間的內(nèi)徑D1，口徑擴(kuò)大部的直到燃燒器導(dǎo)管出口的長(zhǎng)度為0.3D I?1.4D1的范圍， 利用所述渦流從所述燃燒室卷入高溫大氣而形成火焰穩(wěn)定部，從而使著火點(diǎn)穩(wěn)定。
2.如權(quán)利要求1所述的爐頂燃燒式熱風(fēng)爐，其中，在燃燒器導(dǎo)管中的燃燒器出口位置設(shè)有燃燒器導(dǎo)管的內(nèi)徑被縮徑的口徑縮小部，在該口徑縮小部形成燃料氣體及燃燒用空氣的混合氣體。`
【文檔編號(hào)】C21B9/10GK103429762SQ201280012294
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月15日
【發(fā)明者】前川典正, 井上航哉, 島津弘志, 古谷俊治, 國(guó)重直樹(shù), 大下伸浩 申請(qǐng)人:新日鐵住金工程技術(shù)株式會(huì)社, Ns機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)株式會(huì)社