專利名稱：一種氣流環(huán)形交錯(cuò)均流噴射預(yù)混穩(wěn)焰的燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及熱能工程領(lǐng)域的燃料燃燒與流動(dòng)傳熱的專用器件， 一種氣 流環(huán)形交錯(cuò)均流噴射預(yù)混穩(wěn)焰的燃燒器，它既能作為陶瓷燃燒器用于高爐熱風(fēng) 爐上，也能作為一種燃燒器應(yīng)用于其它工業(yè)加熱的工業(yè)爐窯上。
二背景技術(shù)：
燃燒器(或者燃燒裝置料燃燒爐窯設(shè)備不可缺少的核心裝置，其性能與結(jié) 構(gòu)優(yōu)良與否直接影響到爐窯的燃料利用率、熱效率、以及是否滿足節(jié)能環(huán)保的 要求。目前，廣泛使用的各種燃燒器，不外有燃燒固體粉末的粉煤燃燒器、燃 燒液體燃料的高壓或低壓噴嘴燃燒器、以及燃燒氣體的擴(kuò)散燃燒或者預(yù)混(半 預(yù)混)燃燒的燃燒器。各種燃燒器針對(duì)不同的行業(yè)領(lǐng)域，都有長足的發(fā)展與創(chuàng) 新，在各種燃料燃燒爐中發(fā)揮其各自的作用。對(duì)于采用擴(kuò)散燃燒方式的燃燒器 已經(jīng)完成從套筒式燃燒器，逐步過渡到梳篦形空氣噴嘴的矩形燃燒器的轉(zhuǎn)換， 并發(fā)展到環(huán)形多噴嘴噴射旋流混合回流預(yù)熱穩(wěn)焰燃燒技術(shù)或者環(huán)形多噴嘴交錯(cuò) 上噴預(yù)混燃燒后氣流折返預(yù)熱穩(wěn)焰強(qiáng)化燃燒技術(shù)。隨著燃燒技術(shù)的發(fā)展，使低 熱值煤氣的燃燒強(qiáng)度與火焰的穩(wěn)定性都大為提高，配合上煤氣與空氣預(yù)熱使得 燃燒溫度不斷增加、燃燒效率也逐步提高。但縱觀現(xiàn)有的煤氣燃燒器，尤其是 使用在熱風(fēng)爐上的高爐煤氣的燃燒器，由于結(jié)構(gòu)的不合理而造成煤氣與空氣混 合不佳和(或)氣流分布不均勻是常常發(fā)生事情，由此而導(dǎo)致的燃燒不完全或 燃燒不穩(wěn)定、熱負(fù)荷調(diào)節(jié)性能差等問題。如果再加上燃燒裝置與傳熱-蓄熱裝置 整體配合上也存在結(jié)構(gòu)上問題，就會(huì)造成熱風(fēng)爐傳熱效果差與蓄熱體利用率低 的現(xiàn)象。這樣的熱風(fēng)爐顯然不能滿足高爐對(duì)熱風(fēng)的風(fēng)量與風(fēng)溫的要求，更談不 上熱風(fēng)爐的高效、節(jié)能與環(huán)保，也做不到高熱風(fēng)溫度下的安全穩(wěn)定地運(yùn)行。因 此，改進(jìn)燃燒裝置的結(jié)構(gòu)，使其與傳熱-蓄熱裝置間形成恰當(dāng)?shù)嘏渲镁统蔀樘岣?熱風(fēng)爐性能的有效途徑。
三
實(shí)用新型內(nèi)容
基于上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型之目的就是提出一種氣 流環(huán)形交錯(cuò)均流噴射預(yù)混穩(wěn)焰的燃燒器，可有效解決煤氣與空氣混合不佳、氣流分布不均勻及燃燒不完全或不穩(wěn)定的問題，其解決的技術(shù)方案是，包括有圓
筒體8、煤氣分配環(huán)道2a和空氣分配環(huán)道2b，圓筒體8由外墻1和上下移動(dòng)的 內(nèi)墻ll構(gòu)成，外墻置于支承環(huán)板9上，內(nèi)墻與外墻采用迷宮式密封連接10連 接在一起，圓筒體8外墻1內(nèi)設(shè)有同軸的截面為矩形的環(huán)狀矩形環(huán)道，矩形環(huán) 道內(nèi)由傾斜隔墻2C將環(huán)道對(duì)稱分為上下兩個(gè)腔室，上腔室為煤氣分配環(huán)道2a， 下腔室為空氣分配環(huán)道2b,兩環(huán)道均呈向內(nèi)出氣口逐步收縮的腔室環(huán)道，在各 自分配環(huán)道的最大截面處外端分別有煤氣進(jìn)口管6和空氣進(jìn)口管7接入，在煤 氣分配環(huán)道的上部內(nèi)側(cè)和空氣分配環(huán)道的下部內(nèi)側(cè)分別引出沿周向環(huán)狀交錯(cuò)分 布的煤氣噴嘴管3a和空氣噴嘴管3b，兩噴嘴管在圓筒體壁中并與其軸線平行， 個(gè)數(shù)各為20~40個(gè)；兩種噴嘴管在圓筒體內(nèi)分別由上端面引出，形成環(huán)狀交錯(cuò) 布置的煤氣噴嘴與空氣噴嘴，在兩種噴嘴上面有相連通的由內(nèi)墻和外墻上部間 構(gòu)成的同軸的環(huán)形預(yù)混合槽道4，環(huán)形預(yù)混合槽道4上置有正三角形的正對(duì)著噴 嘴的均流-阻流檔塊5。
使用上述燃燒器時(shí)，煤氣與空氣分別從其入口進(jìn)入各自的氣流分配環(huán)道， 之后經(jīng)由各自的的噴嘴管進(jìn)入環(huán)形預(yù)混合槽，在此做初步的混合后經(jīng)過均流-阻 流檔塊進(jìn)入燃燒空間著火燃燒，燃燒后煙氣按照不同的燃燒室結(jié)構(gòu)有兩種流動(dòng) 方式；a.如果流經(jīng)經(jīng)拱頂燃燒室(用于熱風(fēng)爐)，則因拱頂阻擋而折返從環(huán)形燃 燒器的中部空間向下(相對(duì)向上)流出而進(jìn)入下面的熱交換裝置(或蓄熱室)； 在此過程中上升的混合氣流與下降的煙氣流之間會(huì)形成一個(gè)回流渦旋，在其作 用下下降氣流會(huì)向四周分開而形成類似于管內(nèi)流動(dòng)的速度分布進(jìn)入熱交換裝 置，高溫回流煙氣也能使上升混合氣流得到預(yù)熱而提前著火實(shí)現(xiàn)火焰穩(wěn)定；b. 如果直接進(jìn)入燃燒室而環(huán)形燃燒器中部封閉(用于其它工業(yè)爐)，則燃燒器中部 也會(huì)形成回流渦旋，其高溫?zé)煔饽苓_(dá)到預(yù)熱預(yù)混氣流和實(shí)現(xiàn)火焰穩(wěn)定的目的， 但氣流的分布一定要經(jīng)過一個(gè)均流裝置后才能分布均勻；此外，煤氣與空氣分 配通道的逐步收縮會(huì)使得噴嘴管出口流速趨于均勻，再加上均流-阻流檔塊的作 用而使進(jìn)入燃燒室氣流更加均勻與混合良好。這就是該燃燒器能形成高強(qiáng)度燃 燒和均勻的速度溫度雙均勻的作用機(jī)制。
總之，這種燃燒器能順利實(shí)現(xiàn)煤氣與空氣噴射預(yù)混、回流預(yù)熱、穩(wěn)定燃燒，從而有效解決了煤氣與空氣混合不佳、氣流分布不均勻、低熱值煤氣燃燒不穩(wěn) 定、燃燒強(qiáng)度低、燃燒溫度不高等關(guān)鍵問題。
四

圖1為本實(shí)用新型燃燒器整體剖面主視圖。
圖2為本實(shí)用新型燃燒器俯視圖。
圖3為本實(shí)用新型燃燒器不同的a、 b流場(chǎng)示意圖(其中12為蓄熱室，13 為回流流場(chǎng)，14為爐膛空間)。
五具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)的描述。
由圖l、圖2給出，本實(shí)用新型在具體實(shí)施時(shí)，燃燒器的圓筒體由耐火磚或 耐熱鑄鐵砌筑成圓筒形，圓筒體8由外墻l和上下移動(dòng)的內(nèi)墻ll構(gòu)成，外墻置 于支承環(huán)板9上，內(nèi)墻與外墻釆用迷宮式密封連接10連接在一起，構(gòu)成穩(wěn)定的 器體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)砌筑有煤氣與空氣的矩形截面的分配矩形環(huán)道，矩形環(huán)道由傾 斜隔墻2c隔置成兩個(gè)腔室(又稱腔道)，上腔室為煤氣分配環(huán)道2a，其上部引 出沿周向均勻分布的煤氣噴嘴管3a，該管引出后向上抵達(dá)環(huán)形預(yù)混合槽道4底 部的噴出口，下腔室為空氣分配環(huán)道2b，其下部引出沿周向均勻分布有空氣噴 嘴管3b，該管引出后向上也抵達(dá)環(huán)形預(yù)混合槽道4下部的噴出口；煤氣與空氣 的噴出口呈交錯(cuò)排列成環(huán)狀；環(huán)形預(yù)混合槽道4由耐火材料砌筑而成，其底部 和噴嘴管相通，而上部則在噴管出口的正上方安放三角形截面的均流-阻流檔塊 5;煤氣與空氣各自的分配環(huán)道(2a與2b)是由按一定坡度砌筑的傾斜隔墻2c 將整體矩形截面的分配環(huán)道分割而成的結(jié)構(gòu)，它們是對(duì)稱的逐步向內(nèi)出氣口收 縮的腔室，在各自最大截面處外端分別接入煤氣進(jìn)口管6和空氣進(jìn)口管7。
這里有必要指出，煤氣、空氣噴嘴管(3a、 3b)的數(shù)目根據(jù)燃燒器的熱負(fù) 荷大小以及燃燒器的直徑而定， 一般各自在20~40個(gè)之間；煤氣、空氣噴嘴管 是從環(huán)形預(yù)混合槽道4的底部進(jìn)入，按環(huán)形預(yù)混合槽道4與煤氣、空氣噴嘴管 的位置不同，其進(jìn)入角度會(huì)在相對(duì)中軸線0° ~30°的角度范圍內(nèi)改變；對(duì)應(yīng)的 環(huán)形預(yù)混合槽道4的倒梯形截面的斜邊的傾斜角度也有0。 ~30°的角度改變范 圍；環(huán)形預(yù)混合槽道4上部安裝的均流-阻流檔塊5的數(shù)目^煤氣噴嘴管和空氣噴嘴管數(shù)目， 一般應(yīng)為一一對(duì)應(yīng)，可以是三角形截面也可以是其他形狀，其目 的是起到柵格的均流作用和背向回流穩(wěn)焰作用，但當(dāng)應(yīng)用到熱風(fēng)爐上時(shí)其尺寸 就不能太小，而用于工業(yè)爐上時(shí)其尺寸就可以小，檔塊數(shù)目亦可以多于噴嘴管。 擋塊的作用在于使氣體混合更均勻，短火焰燃燒均勻，有效提高燃燒強(qiáng)度，節(jié)
約能源35%以上，有效改善環(huán)境狀況，減少污染，是本實(shí)用新型創(chuàng)造點(diǎn)之一，是 其他燃燒器所沒有的。
對(duì)于將燃燒器用于熱風(fēng)爐中，應(yīng)將熱風(fēng)爐的拱頂燃燒室放置在燃燒器的上 部，并一起組成了熱風(fēng)爐的燃燒裝置組合，該裝置組合整體被置于(熱風(fēng)爐鋼 結(jié)構(gòu)外殼的)支承環(huán)板9上，并與內(nèi)墻11之間采用迷宮式密封連接10,以此建 立穩(wěn)定的器體結(jié)構(gòu)，這是本實(shí)用新型另一特點(diǎn)。
對(duì)于將燃燒器用于工業(yè)爐中，應(yīng)將燃燒器安裝在工業(yè)爐的燃燒室爐墻上， 讓燃燒器的噴嘴端朝向燃燒室，并一起組成了工業(yè)爐的燃燒段。布置在燃燒段 燃燒器的個(gè)數(shù)與位置，以及大小由工業(yè)爐的熱負(fù)荷和溫度要求而定，其固定方 法可采用多種形式。但燃燒器的結(jié)構(gòu)是不改變的。
總之，本實(shí)用新型以簡單而合理的結(jié)構(gòu)，有效地解決了燃燒器噴射氣流混 合不佳、燃燒不充分、燃燒氣流速度溫度分布不均等關(guān)鍵問題，如用于熱風(fēng)爐 就能有效地保證熱風(fēng)爐高效、高溫、安全、穩(wěn)定地運(yùn)行；如用于工業(yè)爐也能有 效地保證熱工業(yè)高效、均溫、等熱強(qiáng)度、且安全與穩(wěn)定地運(yùn)行；因而能實(shí)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(jì)和社 會(huì)效益。
權(quán)利要求1、一種氣流環(huán)形交錯(cuò)均流噴射預(yù)混穩(wěn)焰的燃燒器，包括有圓筒體(8)、煤氣分配環(huán)道(2a)和空氣分配環(huán)道(2b)，其特征在于，圓筒體(8)由外墻(1)和上下移動(dòng)的內(nèi)墻(11)構(gòu)成，外墻置于支承環(huán)板(9)上，內(nèi)墻與外墻采用迷宮式密封連接(10)連接在一起，圓筒體(8)外墻(1)內(nèi)設(shè)有同軸的截面為矩形的環(huán)狀矩形環(huán)道，矩形環(huán)道內(nèi)由傾斜隔墻2C將環(huán)道對(duì)稱分為上下兩個(gè)腔室，上腔室為煤氣分配環(huán)道(2a)，下腔室為空氣分配環(huán)道(2b)，兩環(huán)道均呈向內(nèi)出氣口逐步收縮的腔室環(huán)道，在各自分配環(huán)道的最大截面處外端分別有煤氣進(jìn)口管(6)和空氣進(jìn)口管(7)接入，在煤氣分配環(huán)道的上部內(nèi)側(cè)和空氣分配環(huán)道的下部內(nèi)側(cè)分別引出沿周向環(huán)狀交錯(cuò)分布的煤氣噴嘴管(3a)和空氣噴嘴管(3b)，煤氣噴嘴管(3a)和空氣噴嘴管(3b)在圓筒體壁中并與其軸線平行，個(gè)數(shù)各為20～40個(gè)；煤氣噴嘴管(3a)和空氣噴嘴管(3b)在圓筒體內(nèi)分別由上端面引出，形成環(huán)狀交錯(cuò)布置的煤氣噴嘴與空氣噴嘴，在煤氣噴嘴與空氣噴嘴上面有相連通的由內(nèi)墻和外墻上部間構(gòu)成的同軸的環(huán)形預(yù)混合槽道(4)，環(huán)形預(yù)混合槽道(4)上置有正三角形的正對(duì)著噴嘴的均流-阻流檔塊(5)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣流環(huán)形交錯(cuò)均流噴射預(yù)混穩(wěn)焰的燃燒器， 其特征在于，所說的煤氣分配環(huán)道(2a)與空氣分配環(huán)道(2b)是由呈坡度砌 筑的傾斜隔墻(2c)將整體矩形截面的分配環(huán)道分割而成的結(jié)構(gòu)，它們是對(duì)稱 的逐步向內(nèi)出氣口收縮的腔室，在各自最大截面處外端分別接入煤氣進(jìn)口管(6 ) 和空氣進(jìn)口管(7)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣流環(huán)形交錯(cuò)均流噴射預(yù)混穩(wěn)焰的燃燒器， 其特征在于，所說的煤氣、空氣噴嘴管是從環(huán)形預(yù)混合槽道(4)的底部進(jìn)入， 其進(jìn)入角度為在相對(duì)中軸線O。 30° ，對(duì)應(yīng)的環(huán)形預(yù)混合槽道(4)的倒梯形截 面的斜邊的傾斜角度為0° ~30° 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣流環(huán)形交錯(cuò)均流噴射預(yù)混穩(wěn)焰的燃燒器， 其特征在于，所說的環(huán)形預(yù)混合槽道(4)上部安裝的均流-阻流檔塊(5)的數(shù) 目^煤氣噴嘴管和空氣噴嘴管數(shù)目。
專利摘要本實(shí)用新型涉及氣流環(huán)形交錯(cuò)均流噴射預(yù)混穩(wěn)焰的燃燒器，可有效解決煤氣與空氣混合不佳、氣流分布不均勻及燃燒不完全或不穩(wěn)定的問題，其結(jié)構(gòu)是，圓筒體由外墻和上下移動(dòng)的內(nèi)墻構(gòu)成，外墻置于支承環(huán)板上，內(nèi)、外墻用迷宮式密封連接連接，外墻內(nèi)設(shè)有的環(huán)狀矩形環(huán)道由傾斜隔墻將環(huán)道對(duì)稱分為上腔室煤氣分配環(huán)道，下腔室空氣分配環(huán)道，在各自分配環(huán)道的最大截面處外端分別有煤氣進(jìn)口管和空氣進(jìn)口管接入，在煤氣分配環(huán)道的上部內(nèi)側(cè)和空氣分配環(huán)道的下部內(nèi)側(cè)分別引出煤氣噴嘴管和空氣噴嘴管，在兩種噴嘴上面有相連通的環(huán)形預(yù)混合槽道，其上置有均流-阻流檔塊，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了煤氣與空氣噴射預(yù)混、回流預(yù)熱、穩(wěn)定燃燒，有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)F23D14/02GK201285042SQ200820149980
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月27日
發(fā)明者劉世聚, 劉力銘, 范劍超, 陳維漢 申請(qǐng)人:鄭州豫興耐火材料有限公司