專利名稱：一種紊流長火焰頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵廠煉鐵領(lǐng)域頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，特別涉及能保護(hù)熱風(fēng) 爐爐壁、延長熱風(fēng)爐壽命與提高熱風(fēng)溫度的一種紊流長火焰頂燃式熱風(fēng)爐燃
燒器o
背景技術(shù)：
熱風(fēng)爐是向煉鐵高爐輸送熱風(fēng)的一種設(shè)備，該設(shè)備的好壞直接關(guān)系到煉
鐵成本，例如風(fēng)溫提高，可以節(jié)約焦炭，增加鐵水產(chǎn)量；如果燃燒氣流分布 均勻，還可以延長熱風(fēng)爐使用壽命，增加煉鐵廠效益。熱風(fēng)爐的工作原理是 通過熱風(fēng)爐燃燒器燃燒高爐煤氣(或配加焦?fàn)t煤氣)而產(chǎn)生大量的高溫?zé)煔猓?高溫?zé)煔庠谙滦羞^程中加熱蓄熱體，而后停止燒爐，送冷風(fēng)(空氣)，冷風(fēng)在 上行過程中帶走蓄熱體的熱量，變?yōu)闊犸L(fēng)進(jìn)入高爐。
按熱風(fēng)爐燃燒器位置，可以把熱風(fēng)爐主要分為內(nèi)(外)燃式和頂燃式結(jié) 構(gòu)形式，內(nèi)燃式熱風(fēng)爐是較早廣泛應(yīng)用的熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)形式，它的燃燒室位于 爐殼內(nèi)部，爐體下部，與蓄熱室并列存在。從結(jié)構(gòu)分析，內(nèi)燃式熱風(fēng)爐燃燒 室占據(jù)爐體內(nèi)一定空間，減少了蓄熱面積；從使用壽命看，爐體大墻不穩(wěn)定， 火墻容易燒穿，熱風(fēng)管道三岔口處容易塌陷，拱頂穩(wěn)定性不好；從燃燒器分 析，中心通煤氣，外環(huán)走空氣，煤氣與空氣邊擴(kuò)散邊燃燒，由于氣體混合差, 火焰非常長，燃燒不夠充分。
頂燃式熱風(fēng)爐與內(nèi)燃式相比在結(jié)構(gòu)形式與火焰形狀上都有很大改進(jìn)，頂 燃式熱風(fēng)爐的燃燒室在爐體頂部，燃燒器在燃燒室周圍爐壁上。最初的頂燃 式熱風(fēng)爐是ZSD (套管)式，燃燒室環(huán)壁上有多個套管，每個套管由中央的煤 氣管和周圍空氣環(huán)管組成。煤氣和空氣在燃燒室內(nèi)預(yù)先混合，而后燃燒，屬 于預(yù)混火焰。這種燃燒方式保證了煤氣與空氣充分混合，完全燃燒，實(shí)踐證
明，該結(jié)構(gòu)熱風(fēng)爐送風(fēng)溫度較內(nèi)燃式有很大提高。但是，因?yàn)槿紵魇翘坠?結(jié)構(gòu)，煤氣與空氣的混合流程短，所以火焰非常短，導(dǎo)致整個穹頂溫度都很 高，且由于噴射口的角度設(shè)計(jì)不合理，致使高溫?zé)煔庋厝紵覂?nèi)壁下行，導(dǎo) 致熱風(fēng)爐燃燒室部位爐皮溫度很高，經(jīng)常開裂，影響了熱風(fēng)爐的使用壽命。 為提高風(fēng)溫，國內(nèi)對頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器結(jié)構(gòu)的研究越來越多，象旋切式熱
風(fēng)爐[專利號200420008906.幻，它的燃燒器結(jié)構(gòu)有了很大改進(jìn)，這對提高 熱風(fēng)溫度、降低冷卻水的消耗、減少投資等具有一定的作用。但是，上述方 案實(shí)際中仍存在很大的不足，例如針對不同的爐徑，如何合理組織燃燒火 焰，如何使高溫?zé)煔饬鞣植季鶆?，如何保護(hù)燃燒室內(nèi)壁不受高溫CO侵蝕，如 何使拱頂在送風(fēng)和燒爐期間的溫差最小，從而使熱風(fēng)爐的壽命更長等等。這 些參數(shù)不僅關(guān)系到熱風(fēng)溫度，更重要的是影響到熱風(fēng)爐的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足提供一種紊流長火焰頂 燃式熱風(fēng)爐燃燒器，該種紊流長火焰頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器可保證氣流分布均 勻，保護(hù)燃燒室爐壁，延長熱風(fēng)爐使用壽命，提高送風(fēng)溫度。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該種紊流長火焰頂燃式熱 風(fēng)爐燃燒器，由耐火材料制成的燃燒器設(shè)于燃燒室的上部，燃燒器的預(yù)混室 與燃燒室之間設(shè)有狹部，在預(yù)混室側(cè)墻上分布著多個獨(dú)立的煤氣噴口和獨(dú)立 的空氣噴口，煤氣噴口在燃燒器徑向有一定的旋轉(zhuǎn)角度，其特征在于，空氣 噴口在燃燒器軸向有一向上的傾角，煤氣噴口和空氣噴口個數(shù)相同，上下對 應(yīng)。
在紊流長火焰頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器中，所述的預(yù)混室側(cè)墻上分布著12— 24個煤氣噴口和12—24個空氣噴口。
在紊流長火焰頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器中，所述的空氣噴口在軸向上的傾角 大小為0-30° 。
在紊流長火焰頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器中，所述的煤氣噴口噴出的煤氣與空氣噴口噴出的空氣在燃燒室的中心相交。
在紊流長火焰頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器中，所述的爐子大小不同，煤氣噴射 口和空氣噴射口在爐壁的軸向間距也不同。煤氣噴射口和空氣噴射口的徑向 與軸向角度也不同。
本發(fā)明的有益效果是和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下突出的效果 設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、保證氣流分布均勻，保護(hù)燃燒室爐壁，延 長熱風(fēng)爐使用壽命，提高送風(fēng)溫度等。
這種結(jié)構(gòu)的燃燒器最大特點(diǎn)就是空氣與煤氣進(jìn)入預(yù)混室后形成紊流，邊 混合邊燃燒，火焰較長，保證大部分燃燒位置在狹部以下，進(jìn)格子磚之前完 全燃燒，保證最高溫度在格子磚上部，提高了熱風(fēng)溫度；通過煤氣和空氣噴 口角度和距離的設(shè)計(jì)，使噴射口出來的煤氣與空氣恰好相交在燃燒室中心， 使預(yù)混室存在少部分混合氣體燃燒，在燒爐期間加熱穹頂，使燒爐期間穹頂 溫度不至于太低，與送風(fēng)期間穹頂溫度相差不多，減少穹頂?shù)臒釕?yīng)力，提高 穹頂?shù)膲勖?；且燃燒的火焰長度和氣流分布可以有效的保護(hù)爐壁(使得貼近 燃燒室內(nèi)壁處空氣濃度大于CO濃度，減少高溫CO對爐壁的腐蝕作用)，延長 熱風(fēng)爐壽命。


附圖1是一種紊流長火焰頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器的結(jié)構(gòu)示意附圖2是附圖1中所示煤氣噴口 A—A水平剖面附圖3是附圖1中所示空氣噴口 B—B水平剖面附圖標(biāo)記說明l外圍煤氣管道，2外圍助燃空氣管道，3煤氣噴口， 4 空氣噴口， 5預(yù)混室，6煤氣環(huán)道，7空氣環(huán)道，8狹部，9燃燒室。
具體實(shí)施例方式
參照說明書附圖對本發(fā)明的一種紊流長火焰頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器作以下 詳細(xì)地說明。
本發(fā)明的一種紊流長火焰頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，由耐火材料制成的燃燒
器設(shè)于燃燒室的上部，燃燒器的預(yù)混室5與燃燒室9之間設(shè)有燃燒室狹部8， 在預(yù)混室5側(cè)墻上分布著12—24個獨(dú)立的煤氣噴口 3和12_24個獨(dú)立的空 氣噴口4。如圖2所示，煤氣噴口 3在燃燒器徑向有一定的旋轉(zhuǎn)角度，煤氣 噴口 3的個數(shù)決定于熱風(fēng)爐直徑大?。蝗鐖D3，空氣噴口在燃燒器軸向有一 向上的傾角，煤氣噴口和空氣噴口個數(shù)相同，上下對應(yīng)。
空氣噴口軸向傾角范圍0-30° (不包括零傾角)，煤氣噴口徑向旋轉(zhuǎn)角 度范圍0-90° 。
高爐煤氣由外圍煤氣管道1進(jìn)入煤氣環(huán)道6，經(jīng)煤氣環(huán)道6均勻分配后 的煤氣進(jìn)入煤氣噴口 3。助燃空氣由外圍助燃空氣管道2進(jìn)入空氣環(huán)道7，經(jīng) 空氣環(huán)道7均勻分配后的空氣進(jìn)入空氣噴口 4。爐子大小不同，煤氣噴口和 空氣噴口的徑向與軸向角度也不同，對應(yīng)的煤氣噴口和空氣噴口在爐壁的軸 向間距也不同。
他們之間的關(guān)系可表示為
<formula>complex formula see original document page 6</formula>
其中R表示爐徑，^表示徑向旋轉(zhuǎn)角度，"表示軸向角度，h= (0 1)
H, H表示煤氣噴射口和空氣噴射口的軸向間距。
空氣與煤氣進(jìn)入預(yù)混室后形成紊流，邊混合邊燃燒，火焰較長，保證大 部分燃燒位置在狹部以下，進(jìn)格子磚之前完全燃燒，保證最高溫度在格子磚 上部，提高了熱風(fēng)溫度；通過煤氣和空氣噴口角度和距離的設(shè)計(jì)，使噴射口
出來的煤氣與空氣恰好相交在燃燒室中心，使預(yù)混室存在少部分混合氣體燃 燒，在燒爐期間加熱穹頂，使燒爐期間穹頂溫度不至于太低，與送風(fēng)期間穹
頂溫度相差不多，減少穹頂?shù)臒釕?yīng)力，提高穹頂?shù)膲勖?；且燃燒的火焰長度 和氣流分布可以有效的保護(hù)爐壁(使得貼近燃燒室內(nèi)壁處空氣濃度大于co 濃度，減少高溫CO對爐壁的腐蝕作用)，延長熱風(fēng)爐壽命。
除說明書所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。
權(quán)利要求
1、一種紊流長火焰頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，由耐火材料制成的燃燒器設(shè)于燃燒室的上部，燃燒器的預(yù)混室與燃燒室之間設(shè)有狹部，在預(yù)混室側(cè)墻上分布著多個獨(dú)立的煤氣噴口和獨(dú)立的空氣噴口，煤氣噴口在燃燒器徑向有一定的旋轉(zhuǎn)角度，其特征在于，空氣噴口在燃燒器軸向有一向上的傾角，煤氣噴口和空氣噴口個數(shù)相同，上下對應(yīng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紊流長火焰頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，其特征 在于，預(yù)混室側(cè)墻上分布著12 — 24個煤氣噴口和12—24個空氣噴口。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種紊流長火焰頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，其 特征在于，空氣噴口在軸向上的傾角大小為0-30° 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紊流長火焰頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，其特征 在于，煤氣噴口噴出的煤氣與空氣噴口噴出的空氣在燃燒室的中心相交。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紊流長火焰頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，其特征 在于，爐子大小不同，煤氣噴射口和空氣噴射口在爐壁的軸向間距也不同。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紊流長火焰頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，其特征 在于，爐子大小不同，煤氣噴射口和空氣噴射口的徑向與軸向角度也不同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紊流長火焰頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，屬于鋼鐵廠煉鐵領(lǐng)域。其技術(shù)方案是，由耐火材料制成的燃燒器設(shè)于燃燒室的上部，燃燒器的預(yù)混室與燃燒室之間設(shè)有狹部，在預(yù)混室側(cè)墻上分布著多個獨(dú)立的煤氣噴口和獨(dú)立的空氣噴口，煤氣噴口在燃燒器徑向有一定的旋轉(zhuǎn)角度，特征在于，空氣噴口在燃燒器軸向有一向上的傾角，煤氣噴口和空氣噴口個數(shù)相同，上下對應(yīng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可使空氣與煤氣進(jìn)入預(yù)混室后形成紊流，邊混合邊燃燒，火焰較長，保證大部分燃燒位置在狹部以下，并且到達(dá)格子磚之前燃燒完全；通過噴射口的設(shè)計(jì)角度實(shí)現(xiàn)煤氣與空氣充分混合，保證氣流分布均勻，使得貼近燃燒室內(nèi)壁處空氣濃度大于CO濃度，減少高溫CO對爐壁的腐蝕作用。
文檔編號F23D14/02GK101196298SQ20071011426
公開日2008年6月11日 申請日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者商桂梅, 孔德奎, 焦吉成, 蘇秀梅, 趙傳領(lǐng), 鄧君堂, 蔚 邵, 陳昌華, 高新運(yùn) 申請人:濟(jì)南鋼鐵股份有限公司