一種預(yù)混氣流蓄熱體中旋流與回流自預(yù)熱的高速燃燒器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及預(yù)混氣流蓄熱體中旋流與回流自預(yù)熱的高速燃燒器，解決煤氣與空氣混合速率低、燃燒強(qiáng)度低的問題，結(jié)構(gòu)是，燃燒器墻體由球形拱頂與圓筒體部分連成一體構(gòu)成，通過其底部的托圈支撐在爐殼上，空氣進(jìn)氣管和煤氣進(jìn)氣管砌筑在空氣分配環(huán)道與煤氣分配環(huán)道上，煤氣分配環(huán)道的煤氣噴嘴通道與煤氣空氣預(yù)混合環(huán)道連通，空氣分配環(huán)道的空氣噴嘴通道與煤氣空氣預(yù)混合環(huán)道連通，煤氣空氣預(yù)混合環(huán)道的內(nèi)側(cè)環(huán)墻有環(huán)槽，頂部為連通燃燒室的預(yù)混氣垂直向上噴口，內(nèi)側(cè)環(huán)墻上部有連通燃燒室的水平傾斜噴口，預(yù)混氣垂直向上噴口上端有氣流緩沖環(huán)槽；圓筒體部分上部有熱風(fēng)出口管，本發(fā)明節(jié)省燃料、節(jié)約投資、降低廢氣溫度與有害氣體的排放量、減少環(huán)境污染。
【專利說明】一種預(yù)混氣流蓄熱體中旋流與回流自預(yù)熱的高速燃燒器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高爐熱風(fēng)爐的燃燒器，特別是用于為高爐提供高溫鼓風(fēng)的一種預(yù)混氣流蓄熱體中旋流與回流自預(yù)熱的高速燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，高爐熱風(fēng)爐從節(jié)能降耗上考慮要求在燃燒低熱值高爐煤氣下獲得高性能和高風(fēng)溫，而最終達(dá)到高效、節(jié)能、環(huán)保、增產(chǎn)的目的。為此，在熱風(fēng)爐中必須實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的燃燒過程與強(qiáng)化的傳熱過程相結(jié)合爐內(nèi)過程。這就涉及到燃燒裝置的結(jié)構(gòu)、蓄熱體結(jié)構(gòu)與布置、以及氣流流場的組織。縱觀目前使用的各種高爐熱風(fēng)爐，其氣體燃燒裝置均以煤氣與空氣在燃燒空間中混合、預(yù)熱、著火燃燒模式為主，這種模式總是存在混合不均、燃燒不完全、燃燒室空間大、燃燒器結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題；而燃燒室與蓄熱室中的氣流組織安排不當(dāng)(流速選擇、氣流分配與控制、旋流與回流狀態(tài)的應(yīng)用等)，導(dǎo)致燃燒室中燃燒氣流的特征變化大、氣流不穩(wěn)定、燃燒強(qiáng)度低，進(jìn)而引起蓄熱室中氣流分布不均，降低傳熱效果與蓄熱體的利用率；由于蓄熱體的結(jié)構(gòu)與布置均難以按照流場結(jié)構(gòu)和負(fù)荷狀態(tài)選取，從而整體影響熱風(fēng)爐的性能和實(shí)際使用效果。因此，隨著人們對燃燒、傳熱傳質(zhì)、以及流體流動(dòng)的理論及其應(yīng)用技術(shù)認(rèn)識的提聞和應(yīng)用實(shí)踐的深入，以及煉鐵工藝對于穩(wěn)定聞風(fēng)溫的需求和冶金行業(yè)聞效、節(jié)能與環(huán)保的重視，熱風(fēng)爐領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新呈現(xiàn)出活躍的態(tài)勢，尤其是熱風(fēng)爐的技術(shù)發(fā)明主要集中在燃燒器的改進(jìn)與蓄熱體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供更為綜合性的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的頂燃式熱風(fēng)爐用的一種預(yù)混氣流蓄熱體中旋流與回流自預(yù)熱的高速燃燒器，其做法是在熱風(fēng)爐頂部設(shè)置能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)旋流快速預(yù)混合，預(yù)混氣流垂直上噴與水平旋流噴射同時(shí)進(jìn)入燃燒室，經(jīng)燃燒室內(nèi)堆砌的多孔蓄熱體實(shí)現(xiàn)旋流與回流自預(yù)熱后高速穩(wěn)定的燃燒。設(shè)置這樣的燃燒器熱風(fēng)爐就能有效解決煤氣與空氣混合速率低、混合不均勻，燃燒強(qiáng)度低、燃燒溫度低、燃燒不完全、燃燒室空間大和燃燒器結(jié)構(gòu)不合理等問題。
`[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，包括燃燒器墻體、燃燒室、熱風(fēng)出口管、空氣進(jìn)氣管、煤氣進(jìn)氣管、空氣分配環(huán)道和煤氣分配環(huán)道，燃燒器墻體是由球形拱頂狀部分與其下部的圓筒體部分連成一體構(gòu)成，其內(nèi)部空間為燃燒室，燃燒室內(nèi)堆砌滿預(yù)熱助燃的套筒狀陶瓷多孔體，燃燒器墻體通過其底部的托圈被支撐在爐殼上，燃燒器墻體的圓筒體部分上垂直其軸線從下到上對應(yīng)布置有空氣進(jìn)氣管和煤氣進(jìn)氣管，空氣進(jìn)氣管和煤氣進(jìn)氣管分別垂直連接砌筑在燃燒器墻體內(nèi)的空氣分配環(huán)道與煤氣分配環(huán)道，在煤氣分配環(huán)道的內(nèi)側(cè)環(huán)墻上部環(huán)形均布有多個(gè)矩形截面的煤氣噴嘴通道，煤氣噴嘴通道離開煤氣分配環(huán)道的內(nèi)側(cè)環(huán)墻后，以水平傾斜方向與砌筑在燃燒器墻體內(nèi)的煤氣空氣預(yù)混合環(huán)道相連通，空氣分配環(huán)道的內(nèi)側(cè)環(huán)墻下部環(huán)形均布有多個(gè)矩形截面的空氣噴嘴通道，空氣噴嘴通道離開空氣分配環(huán)道的內(nèi)側(cè)環(huán)墻后，以水平傾斜方向與砌筑在燃燒器墻體內(nèi)的煤氣空氣預(yù)混合環(huán)道相連通，煤氣空氣預(yù)混合環(huán)道為矩形截面，其內(nèi)側(cè)環(huán)墻墻面從上到下設(shè)置有多個(gè)調(diào)節(jié)氣流的矩形截面的開口環(huán)槽，頂部為連通燃燒室的周向均布的多個(gè)預(yù)混氣垂直向上噴口，內(nèi)側(cè)環(huán)墻上部有連通燃燒室的周向均布的預(yù)混氣的水平傾斜噴口，預(yù)混氣垂直向上噴口上端設(shè)置矩形截面上端開口的氣流緩沖環(huán)槽；燃燒器墻體的圓筒體部分上部設(shè)置有占據(jù)空氣分配環(huán)道部分空間、并與煤氣空氣預(yù)混合環(huán)道相通的熱風(fēng)出口管。
[0005]本發(fā)明是在現(xiàn)有熱風(fēng)爐燃燒器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的改進(jìn)與創(chuàng)新，內(nèi)混旋流與多孔體中高速旋流自預(yù)熱與回流自預(yù)熱的燃燒裝置設(shè)計(jì)，有效實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐燃燒裝置的快速均勻混合與高速高強(qiáng)度的穩(wěn)定燃燒，燃燒與蓄熱并用的套筒狀的陶瓷多孔體在燃燒室的堆砌，極大地強(qiáng)化燃燒器的自預(yù)熱功能。在熱風(fēng)爐上采用這種燃燒器就能保證熱風(fēng)爐在安全與穩(wěn)定前提下的高效、高熱強(qiáng)度與高送風(fēng)溫度的運(yùn)行，繼而達(dá)到節(jié)省燃料、節(jié)約投資、降低廢氣溫度與有害氣體的排放量、減少環(huán)境污染的良好效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明的剖面主視圖。
[0007]圖2為本發(fā)明圖1中B-B截面圖。
[0008]圖3為本發(fā)明圖1中A-A截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明。
[0010]如圖1、圖2及圖3所示，本發(fā)明包括燃燒器墻體、燃燒室、熱風(fēng)出口管、空氣進(jìn)氣管、煤氣進(jìn)氣管、空氣分配環(huán)道和煤氣分配環(huán)道，燃燒器墻體I是由球形拱頂狀部分與其下部的圓筒體部分連成一體構(gòu)成，其內(nèi)部空間為燃燒室2，燃燒室內(nèi)堆砌滿預(yù)熱助燃的套筒狀陶瓷多孔體2a，燃燒器墻體I通過其底部的托圈被支撐在爐殼上，燃燒器墻體I的圓筒體部分上垂直其軸線從下到上對應(yīng)布置有空氣進(jìn)氣管3和煤氣進(jìn)氣管4，空氣進(jìn)氣管3和煤氣進(jìn)氣管4分別垂直連接砌筑在燃燒器墻體內(nèi)的空氣分配環(huán)道5與煤氣分配環(huán)道6，在煤氣分配環(huán)道6的內(nèi)側(cè)環(huán)墻上部環(huán)形均布有多個(gè)矩形截面的煤氣噴嘴通道8，煤氣噴嘴通道離開煤氣分配環(huán)道6的內(nèi)側(cè)環(huán)墻后，以水平傾斜方向與砌筑在燃燒器墻體內(nèi)的煤氣空氣預(yù)混合環(huán)道9a相連通，空氣分配環(huán)道5的內(nèi)側(cè)環(huán)墻下部環(huán)形均布有多個(gè)矩形截面的空氣噴嘴通道7，空氣噴嘴通道離開空氣分配環(huán)道5的內(nèi)側(cè)環(huán)墻后，以水平傾斜方向與砌筑在燃燒器墻體內(nèi)的煤氣空氣預(yù)混合環(huán)道9a相連通，煤氣空氣預(yù)混合環(huán)道9a為矩形截面，其內(nèi)側(cè)環(huán)墻墻面從上到下設(shè)置有多個(gè)調(diào)節(jié)氣流的矩形截面的開口環(huán)槽％，頂部為連通燃燒室2的周向均布的多個(gè)預(yù)混氣垂直向上噴口 10a，內(nèi)側(cè)環(huán)墻上部有連通燃燒室2的周向均布的預(yù)混氣的水平傾斜噴口 10b，預(yù)混氣垂直向上噴口 IOa上端設(shè)置矩形截面上端開口的氣流緩沖環(huán)槽IOc ；燃燒器墻體I的圓筒體部分上部設(shè)置有占據(jù)空氣分配環(huán)道6部分空間、并與煤氣空氣預(yù)混合環(huán)道9a相通的熱風(fēng)出口管11。
[0011]所述的燃燒器墻體為金屬外殼內(nèi)壁上砌筑耐高溫1300°C~1500°C的耐火材料層構(gòu)成，耐高溫的耐火材料層由抗熱震性強(qiáng)的紅柱石高鋁磚或堇青石-莫來石磚構(gòu)成的內(nèi)層、優(yōu)質(zhì)輕質(zhì)耐火材料構(gòu)成的外層以及外層外面的陶瓷纖維棉與噴涂層組合在一起構(gòu)成的一體結(jié)構(gòu)，燃燒室內(nèi)堆滿由高溫抗熱震性能好、防粘附的套筒格子組成的助燃陶瓷多孔體12a,用耐高溫性能穩(wěn)定的紅柱石-莫來石磚砌筑成的熱風(fēng)出口管11與燃燒器墻體垂直連接。
[0012]所述的空氣進(jìn)氣管3和煤氣進(jìn)氣管4為金屬管內(nèi)壁上砌筑高鋁磚或粘土磚耐火材料構(gòu)成的圓形通道，空氣進(jìn)氣管3煤氣進(jìn)氣管4分別設(shè)置在燃燒器墻體I的圓筒體部分一側(cè)的上部與下部，垂直連接在燃燒器墻體I內(nèi)由紅柱石高鋁磚砌筑成矩形截面的空氣分配環(huán)道5和煤氣分配環(huán)道6的外側(cè)環(huán)墻上。
[0013]所述的空氣分配環(huán)道5和煤氣分配環(huán)道6內(nèi)側(cè)環(huán)墻上分別設(shè)置有多個(gè)環(huán)形周向均勻分布的水平接出的空氣噴嘴通道7和煤氣噴嘴通道8，其截面均為扇形或矩形，以水平傾角O~45°與煤氣空氣預(yù)混合環(huán)道9a的外側(cè)相連通。
[0014]所述的多個(gè)預(yù)混氣垂直向上噴口 IOa截面為矩形或扇形，預(yù)混氣的水平傾斜噴口IOb的水平傾斜角為15°~45°，均由紅柱石高 鋁磚或堇青石-莫來石磚砌筑而成。
[0015]實(shí)施時(shí),在燃燒器中煤氣與空氣通過各自的分配環(huán)道內(nèi)側(cè)引出均布的空氣噴嘴通道7和煤氣噴嘴通道8，分別從煤氣與空氣預(yù)混合環(huán)道9a外側(cè)環(huán)墻上部和下部水平傾斜進(jìn)入，并在其中相互快速旋流混合形成預(yù)混氣流，經(jīng)均布的開口環(huán)槽％的調(diào)節(jié)作用使之混合更為均勻，預(yù)混氣流一部分經(jīng)預(yù)混氣的垂直向上噴口 IOa而噴射進(jìn)入氣流緩沖環(huán)槽10b，之后進(jìn)入堆砌于燃燒室2中的預(yù)熱助燃陶瓷多孔體2a (用套筒格子磚堆砌而成)，在經(jīng)高溫?zé)煔饣亓髯灶A(yù)熱后折返進(jìn)入堆放在燃燒室中充分堆放的陶瓷多孔體2a中完成燃燒過程；同時(shí)，空氣預(yù)混合環(huán)道9a內(nèi)快速旋流混合形成預(yù)混氣流的另一部分經(jīng)預(yù)混氣的水平傾斜噴口 IOb進(jìn)入堆砌在燃燒室內(nèi)的陶瓷多孔體2a中，在旋流自預(yù)熱作用下也迅速著火燃燒；兩股氣流匯合(或相互作用)后形成周向和徑向分布都較為均勻地?zé)煔饬鲌鲞M(jìn)入下部的熱利用裝置。熱風(fēng)爐采用這種旋流預(yù)混蓄熱體中旋流與回流自預(yù)熱穩(wěn)焰高速燃燒的燃燒器后，就有效解決了低熱值煤氣燃燒不穩(wěn)定、燃燒強(qiáng)度弱、燃燒溫度低等關(guān)鍵問題。將煤氣與空氣間的邊混合邊燃燒的占用大量燃燒空間的燃燒方式改變?yōu)榄h(huán)道內(nèi)快速強(qiáng)旋流預(yù)混合，經(jīng)垂直向上噴口形成氣流折返的回流自預(yù)熱，和經(jīng)水平傾斜噴口形成的旋流自預(yù)熱而達(dá)到燃燒室中高強(qiáng)度燃燒的燃燒方式，尤其是采用燃燒室內(nèi)堆砌助燃陶瓷多孔體的高速穩(wěn)定燃燒與強(qiáng)化燃燒模式的應(yīng)用，既提高了燃燒的完全程度又縮小了燃燒室空間；既能實(shí)現(xiàn)火焰(燃燒)的穩(wěn)定又能達(dá)到強(qiáng)化預(yù)熱煤氣與空氣預(yù)混氣流而提高局部燃燒溫度的目的。因此，相對于采用其他氣體燃燒裝置的熱風(fēng)爐而言，由于本發(fā)明提出的燃燒裝置是通過旋流噴射預(yù)混合環(huán)道中快速混合而實(shí)現(xiàn)煤氣與空氣的快混與均混，并通過預(yù)混氣垂直上噴與水平傾斜噴射相結(jié)合的模式來完成陶瓷多孔體(蓄熱體)中回流自預(yù)熱與旋流自預(yù)熱，借以達(dá)到高流速火焰穩(wěn)定與高強(qiáng)度燃燒，以及通過兩種氣流相互作用來調(diào)節(jié)進(jìn)入熱風(fēng)爐蓄熱室中的氣流分布而實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐蓄熱室中的高效與均勻的傳熱，這就極大地改善采用本燃燒裝置的熱風(fēng)爐的熱工性能，使得熱風(fēng)爐能在燃燒低熱值煤氣的條件下，在煤氣與空氣均不預(yù)熱的條件下，具備了高效、高風(fēng)溫、與節(jié)能環(huán)保的功能。此外，結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步緊湊不僅會帶來了投資費(fèi)用的節(jié)省，也為熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定提供了基礎(chǔ)條件。
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)混氣流蓄熱體中旋流與回流自預(yù)熱的高速燃燒器，包括燃燒器墻體、燃燒室、熱風(fēng)出口管、空氣進(jìn)氣管、煤氣進(jìn)氣管、空氣分配環(huán)道和煤氣分配環(huán)道，其特征在于，燃燒器墻體(1)是由球形拱頂狀部分與其下部的圓筒體部分連成一體構(gòu)成，其內(nèi)部空間為燃燒室(2)，燃燒室內(nèi)堆砌滿預(yù)熱助燃的套筒狀陶瓷多孔體(2a)，燃燒器墻體(1)通過其底部的托圈被支撐在爐殼上，燃燒器墻體(1)的圓筒體部分上垂直其軸線從下到上對應(yīng)布置有空氣進(jìn)氣管(3)和煤氣進(jìn)氣管(4)，空氣進(jìn)氣管(3)和煤氣進(jìn)氣管(4)分別垂直連接砌筑在燃燒器墻體內(nèi)的空氣分配環(huán)道(5)與煤氣分配環(huán)道(6)，在煤氣分配環(huán)道(6)的內(nèi)側(cè)環(huán)墻上部環(huán)形均布有多個(gè)矩形截面的煤氣噴嘴通道(8)，煤氣噴嘴通道離開煤氣分配環(huán)道(6)的內(nèi)側(cè)環(huán)墻后，以水平傾斜方向與砌筑在燃燒器墻體內(nèi)的煤氣空氣預(yù)混合環(huán)道(9a)相連通，空氣分配環(huán)道(5)的內(nèi)側(cè)環(huán)墻下部環(huán)形均布有多個(gè)矩形截面的空氣噴嘴通道(7)，空氣噴嘴通道離開空氣分配環(huán)道(5)的內(nèi)側(cè)環(huán)墻后，以水平傾斜方向與砌筑在燃燒器墻體內(nèi)的煤氣空氣預(yù)混合環(huán)道(9a)相連通，煤氣空氣預(yù)混合環(huán)道(9a)為矩形截面，其內(nèi)側(cè)環(huán)墻墻面從上到下設(shè)置有多個(gè)調(diào)節(jié)氣流的矩形截面的開口環(huán)槽(9b)，頂部為連通燃燒室(2)的周向均布的多個(gè)預(yù)混氣垂直向上噴口(10a)，內(nèi)側(cè)環(huán)墻上部有連通燃燒室(2)的周向均布的預(yù)混氣的水平傾斜噴口( 10b)，預(yù)混氣垂直向上噴口( IOa)上端設(shè)置矩形截面上端開口的氣流緩沖環(huán)槽(IOc);燃燒器墻體(1)的圓筒體部分上部設(shè)置有占據(jù)空氣分配環(huán)道部分空間、并與煤氣空氣預(yù)混合環(huán)道(9a)相通的熱風(fēng)出口管(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混氣流蓄熱體中旋流與回流自預(yù)熱的高速燃燒器，其特征在于，所述的燃燒器墻體為金屬外殼內(nèi)壁上砌筑耐高溫1300°C~1500°C的耐火材料層構(gòu)成，耐高溫的耐火材料層由抗熱震性強(qiáng)的紅柱石高鋁磚或堇青石-莫來石磚構(gòu)成的內(nèi)層、優(yōu)質(zhì)輕質(zhì)耐火材料構(gòu)成的外層以及外層外面的陶瓷纖維棉與噴涂層組合在一起構(gòu)成的一體結(jié)構(gòu)，燃燒室內(nèi)堆滿由高溫抗熱震性能好、防粘附的套筒格子組成的助燃陶瓷多孔體(12a),用耐高溫性能穩(wěn)定的紅柱石-莫來石磚砌筑成的熱風(fēng)出口管(11)與燃燒器墻體垂直連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混氣流蓄熱體中旋流與回流自預(yù)熱的高速燃燒器，其特征在于，所述的空氣進(jìn)氣 管(3)和煤氣進(jìn)氣管(4)為金屬管內(nèi)壁上砌筑高鋁磚或粘土磚耐火材料構(gòu)成的圓形通道，空氣進(jìn)氣管(3)煤氣進(jìn)氣管(4)分別設(shè)置在燃燒器墻體(1)的圓筒體部分一側(cè)的上部與下部，垂直連接在燃燒器墻體(1)內(nèi)由紅柱石高鋁磚砌筑成矩形截面的空氣分配環(huán)道(5)和煤氣分配環(huán)道(6)的外側(cè)環(huán)墻上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的預(yù)混氣流蓄熱體中旋流與回流自預(yù)熱的高速燃燒器，其特征在于，所述的空氣分配環(huán)道(5)和煤氣分配環(huán)道(6)內(nèi)側(cè)環(huán)墻上分別設(shè)置有多個(gè)環(huán)形周向均勻分布的水平接出的空氣噴嘴通道(7)和煤氣噴嘴通道(8)，其截面均為扇形或矩形，以水平傾角O~45°與煤氣空氣預(yù)混合環(huán)道(9a)的外側(cè)相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混氣流蓄熱體中旋流與回流自預(yù)熱的高速燃燒器，其特征在于，所述的多個(gè)預(yù)混氣垂直向上噴口(IOa)截面為矩形或扇形，預(yù)混氣的水平傾斜噴口(IOb)的水平傾斜角為15°~45°，均由紅柱石高鋁磚或堇青石-莫來石磚砌筑而成。
【文檔編號】C21B9/14GK103740880SQ201410019666
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】陳維漢 申請人:陳維漢