專利名稱：煤氣與空氣混合均布噴嘴上噴回流預(yù)熱燃燒的燃燒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于高爐熱風(fēng)爐(或工業(yè)爐窯)的一種煤氣與空氣混合均布噴嘴上噴回流預(yù)熱燃燒的燃燒裝置。
背景技術(shù)：
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效益，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)爐中完成強(qiáng)化的燃燒過程與高效的傳熱過程，并使之有機(jī)地結(jié)合起來就是達(dá)到上述目標(biāo)的必要條件，這就涉及到燃燒裝置性能、蓄熱體結(jié)構(gòu)與布置、以及氣流流場的組織?？v觀目前使用的各種熱風(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；其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)、這會導(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，也會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；其蓄熱體的結(jié)構(gòu)與布置均難以按照流暢結(jié)構(gòu)和負(fù)荷狀態(tài)選取，從而整體影響熱風(fēng)爐的性能和實際使用效果。在影響熱風(fēng)爐的諸多因素中，燃燒裝置是起著決定性作用的。因此，改變?nèi)紵鹘Y(jié)構(gòu)以最大限度地改善混合方式、提高燃燒強(qiáng)度與調(diào)整氣流分布，成為改善熱風(fēng)爐性能與提高熱風(fēng)爐風(fēng)溫的最佳途徑。對于其他的工業(yè)爐窯，完成燃燒過程的燃燒裝置一樣也是極為關(guān)鍵的設(shè)備與裝置。

發(fā)明內(nèi)容
由上所述，本發(fā)明之目的就是提供一種煤氣與空氣混合均布噴嘴上噴回流預(yù)熱燃燒的燃燒裝置，能有效克服煤氣與空氣燃燒室混合燃燒模式出現(xiàn)的諸多問題，如煤氣與空氣混合速率低、混合不均勻，以及由此導(dǎo)致的燃燒強(qiáng)度低、燃燒不完全、以及需要的燃燒室空間和燃燒器結(jié)構(gòu)復(fù)雜等。本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，包括燃燒室墻體、回流燃燒室、煤氣進(jìn)氣管、空氣進(jìn)氣管、煤氣與空氣的預(yù)混合環(huán)道、預(yù)混氣噴嘴、預(yù)混氣導(dǎo)向環(huán)槽、氣流出口管和燃燒裝置氣流流出段，燃燒室墻體是由上面的球形拱頂和下面的圓筒體組合為一體構(gòu)成，燃燒室墻體的上部空間為回流燃燒室，燃燒室墻體的圓筒體上垂直其軸線布置有煤氣進(jìn)氣管和空氣進(jìn)氣管，煤氣進(jìn)氣管和空氣進(jìn)氣管垂直或傾斜連接砌筑在燃燒室墻體內(nèi)的預(yù)混合環(huán)道，預(yù)混合環(huán)道的截面為矩形，內(nèi)側(cè)環(huán)墻的中部沿環(huán)道周向均勻設(shè)置數(shù)十個矩形截面的預(yù)混氣噴嘴， 預(yù)混氣噴嘴彎曲向上接入預(yù)混氣導(dǎo)向環(huán)槽的環(huán)形底面，預(yù)混氣導(dǎo)向環(huán)槽置于回流燃燒室的底部，截面呈上部開口的倒梯形狀，燃燒室墻體的側(cè)面環(huán)墻上或者在球形拱頂?shù)捻敳坑袣饬鞒隹诠埽亓魅紵业南虏坑腥紵b置氣流流出段。使用該燃燒裝置時，煤氣與空氣通過預(yù)混合環(huán)道而快速混合，并從環(huán)道內(nèi)側(cè)墻均布的預(yù)混氣噴嘴彎曲向上通過預(yù)混氣導(dǎo)向環(huán)槽而進(jìn)入回流燃燒室，完成充分預(yù)混合的氣體經(jīng)回流高溫?zé)煔忸A(yù)熱后集中且快速穩(wěn)定地燃燒，從而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長焰燃燒方式改變?yōu)榛亓黝A(yù)熱預(yù)混氣流的快速與高強(qiáng)度燃燒方式。如果將該燃燒裝置用于高爐熱風(fēng)爐，由于燃燒過程集中在回流燃燒室內(nèi)完成，極大地節(jié)省了熱風(fēng)爐的燃燒空間，有效降低其制作成本。顯然，采用這種無焰燃燒方式既提高了燃燒的完全程度又縮小了燃燒室空間，且還能達(dá)到一定程度的借助大回流而實現(xiàn)局部自身預(yù)熱。由于燃燒空間的縮小、燃燒強(qiáng)度的提高以及自預(yù)熱環(huán)境，燃燒溫度會有效提高，進(jìn)而也有效提升上部蓄熱體的溫度，為提供高風(fēng)溫創(chuàng)造了極為有利的條件。如果用于其他的工業(yè)爐窯，除了實現(xiàn)高強(qiáng)度燃燒之外，還能以均勻的高溫?zé)煔膺M(jìn)入熱利用空間，為改善爐窯的氣流組織與熱交換環(huán)境提供了有利條件。總之，該燃燒裝置相對于其他采用氣體燃燒類型的燃燒裝置而言，因其采用預(yù)混氣上噴回流預(yù)熱的高強(qiáng)度燃燒以及均勻的出口高溫氣流，極大地改善了熱風(fēng)爐和工業(yè)窯爐的熱工性能，為實現(xiàn)熱風(fēng)爐和工業(yè)窯爐的高效、高風(fēng)溫、與節(jié)能環(huán)保起到了決定性作用。


圖1為本發(fā)明的剖面主視圖。圖2為本發(fā)明圖1中A-A部截面圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細(xì)說明。如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括燃燒室墻體1、回流燃燒室2、煤氣進(jìn)氣管3、空氣進(jìn)氣管4、煤氣與空氣的預(yù)混合環(huán)道5、預(yù)混氣噴嘴6、預(yù)混氣導(dǎo)向環(huán)槽6a、氣流出口管7和燃燒裝置氣流流出段8，燃燒室墻體1是由上面的球形拱頂和下面的圓筒體組合為一體構(gòu)成， 燃燒室墻體的上部空間為回流燃燒室2，燃燒室墻體1的圓筒體上垂直其軸線布置有煤氣進(jìn)氣管3和空氣進(jìn)氣管4，煤氣進(jìn)氣管和空氣進(jìn)氣管垂直或傾斜連接砌筑在燃燒室墻體1內(nèi)的預(yù)混合環(huán)道5，預(yù)混合環(huán)道的截面為矩形，內(nèi)側(cè)環(huán)墻的中部沿環(huán)道周向均勻設(shè)置數(shù)十個矩形截面的預(yù)混氣噴嘴6，預(yù)混氣噴嘴彎曲向上接入預(yù)混氣導(dǎo)向環(huán)槽6a的環(huán)形底面，預(yù)混氣導(dǎo)向環(huán)槽置于回流燃燒室2的底部，截面呈上部開口的倒梯形狀，燃燒室墻體1的側(cè)面環(huán)墻上或者在球形拱頂?shù)捻敳坑袣饬鞒隹诠?，回流燃燒室2的下部有燃燒裝置氣流流出段8。所述的燃燒室墻體1為金屬外殼內(nèi)砌筑或預(yù)制耐高溫(1300°C 1500°C)的耐火材料層構(gòu)成，耐高溫的耐火材料層主要是由硅質(zhì)或紅柱石高鋁質(zhì)材料制成；所述的煤氣進(jìn)氣管3和空氣進(jìn)氣管4是金屬管內(nèi)用耐火材料(主要是高鋁質(zhì)或粘土質(zhì)材料)砌筑成的圓形通道，煤氣進(jìn)氣管3置于空氣進(jìn)氣管4的上部，煤氣進(jìn)氣管和空氣進(jìn)氣管分別沿燃燒室墻體的圓筒體周向均勻布置有1 3個；所述的回流燃燒室2是呈蘑菇形空間的蘑菇頭形狀；所述的煤氣進(jìn)氣管3和空氣進(jìn)氣管4均以0 30°的角度連接預(yù)混合環(huán)道5，預(yù)混合環(huán)道內(nèi)側(cè)環(huán)墻中部有40 80個沿環(huán)道周向均勻分布的預(yù)混氣噴嘴6，預(yù)混氣噴嘴的一端為預(yù)混合環(huán)道內(nèi)側(cè)環(huán)墻上開的矩形孔，另一端彎曲垂直向上接入預(yù)混氣導(dǎo)向環(huán)槽6a的環(huán)形底面上的矩形孔；所述的預(yù)混氣導(dǎo)向環(huán)槽6a為耐高溫抗沖擊的耐火材料(如紅柱石高鋁質(zhì)或堇青石-莫來石質(zhì)材料)砌筑或預(yù)制而成的上部開口的倒梯形截面的圓形環(huán)槽；所述的氣流出口管7為耐高溫性能穩(wěn)定的耐火材料(如低蠕變高鋁質(zhì)或紅柱石剛玉質(zhì)材料)砌筑或預(yù)制而成，作為高爐熱風(fēng)爐的熱風(fēng)出口管或工業(yè)爐窯廢煙氣的出口管；所述的燃燒裝置氣流流出段8為金屬外殼內(nèi)由耐火材料(為硅質(zhì)或紅柱石高鋁質(zhì)材料)砌筑或預(yù)制成的圓筒體，作為蓄熱室一部分，用以堆放熱風(fēng)爐的蓄熱體或工業(yè)爐窯連接熱利用空間的過渡段。使用本發(fā)明燃燒裝置時，煤氣與空氣分別進(jìn)入各自的進(jìn)氣管后，分別從上下進(jìn)入預(yù)混合環(huán)道5，在其中兩種氣流相遇且迅速相互混合，再由預(yù)混氣噴嘴6形成高速上噴的氣流進(jìn)入預(yù)混氣導(dǎo)向環(huán)槽6a，并經(jīng)上部開口向上進(jìn)入回流燃燒室2，隨著上噴氣流的折返，整個氣流流場就形成一個渦環(huán)結(jié)構(gòu)，成為氣流強(qiáng)烈混合、快速預(yù)熱、迅速著火與燃燒的環(huán)境； 隨著氣流完成燃燒過程并產(chǎn)生較高的燃燒溫度后，煙氣以均勻分布的流場結(jié)構(gòu)進(jìn)入燃燒裝置氣流流出段8中，繼而離開燃燒裝置進(jìn)入熱利用空間。由上述可知，對于燃燒室中氣流混合燃燒的模式，關(guān)鍵是快速均勻的混合、回流預(yù)熱而均勻迅速的燃燒，使燃燒過程得以在燃燒裝置中完成，使得完成燃燒的空間得到進(jìn)一步縮小?？傊?，本發(fā)明所述的燃燒器采用緊湊而獨(dú)特的燃燒室結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)煤氣與空氣在預(yù)混合環(huán)道中快速均勻預(yù)混后從環(huán)形均布噴嘴上噴，在燃燒室形成回流預(yù)熱、迅速著火與強(qiáng)烈燃燒，并借助回流蝸旋的自身預(yù)熱作用有效提高局部燃燒溫度，造成高強(qiáng)度燃燒的有利環(huán)境，最后形成均流、均溫、與高速的進(jìn)入熱利用空間的煙氣流。本發(fā)明應(yīng)用到高爐熱風(fēng)爐上，蓄熱室中的蓄熱體進(jìn)一步采用小直徑大孔間距且格孔與格孔互通的新型格子磚或耐火球，以便于調(diào)整氣流分布與增強(qiáng)氣流與之的傳熱過程。本發(fā)明應(yīng)用到工業(yè)爐窯上就為其熱利用空間提供高溫而均勻分布的煙氣流，對改善其熱工性能起到至關(guān)重要的作用?？傊?，使用本發(fā)明就能有效保證熱風(fēng)爐或工業(yè)爐窯高效、高溫、均速、高熱強(qiáng)度、且安全與穩(wěn)定地運(yùn)行，從而達(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。
權(quán)利要求
1.一種煤氣與空氣混合均布噴嘴上噴回流預(yù)熱燃燒的燃燒裝置，包括燃燒室墻體 (1)、回流燃燒室(2)、煤氣進(jìn)氣管(3)、空氣進(jìn)氣管(4)、煤氣與空氣的預(yù)混合環(huán)道(5)、預(yù)混氣噴嘴(6)、預(yù)混氣導(dǎo)向環(huán)槽(6a)、氣流出口管(7)和燃燒裝置氣流流出段(8)，其特征在于，燃燒室墻體(1)是由上面的球形拱頂和下面的圓筒體組合為一體構(gòu)成，燃燒室墻體的上部空間為回流燃燒室(2)，燃燒室墻體(1)的圓筒體上垂直其軸線布置有煤氣進(jìn)氣管(3)和空氣進(jìn)氣管(4)，煤氣進(jìn)氣管和空氣進(jìn)氣管垂直或傾斜連接砌筑在燃燒室墻體(1)內(nèi)的預(yù)混合環(huán)道(5)，預(yù)混合環(huán)道的截面為矩形，內(nèi)側(cè)環(huán)墻的中部沿環(huán)道周向均勻設(shè)置數(shù)十個矩形截面的預(yù)混氣噴嘴(6)，預(yù)混氣噴嘴彎曲向上接入預(yù)混氣導(dǎo)向環(huán)槽(6a)的環(huán)形底面，預(yù)混氣導(dǎo)向環(huán)槽置于回流燃燒室(2)的底部，截面呈上部開口的倒梯形狀，燃燒室墻體(1)的側(cè)面環(huán)墻上或者在球形拱頂?shù)捻敳坑袣饬鞒隹诠?7)，回流燃燒室(2)的下部有燃燒裝置氣流流出段(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣與空氣混合均布噴嘴上噴回流預(yù)熱燃燒的燃燒裝置，其特征在于，所述的燃燒室墻體(1)為金屬外殼內(nèi)砌筑或預(yù)制耐高溫的耐火材料層構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣與空氣混合均布噴嘴上噴回流預(yù)熱燃燒的燃燒裝置，其特征在于，所述的煤氣進(jìn)氣管(3)和空氣進(jìn)氣管(4)是金屬管內(nèi)用耐火材料砌筑成的圓形通道，煤氣進(jìn)氣管(3)置于空氣進(jìn)氣管(4)的上部，煤氣進(jìn)氣管和空氣進(jìn)氣管分別沿燃燒室墻體的圓筒體周向均勻布置有1 3個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣與空氣混合均布噴嘴上噴回流預(yù)熱燃燒的燃燒裝置，其特征在于，所述的煤氣進(jìn)氣管(3)和空氣進(jìn)氣管(4)均以0 30°的角度連接預(yù)混合環(huán)道 (5)，預(yù)混合環(huán)道內(nèi)側(cè)環(huán)墻中部有40 80個沿環(huán)道周向均勻分布的預(yù)混氣噴嘴(6)，預(yù)混氣噴嘴的一端為預(yù)混合環(huán)道內(nèi)側(cè)環(huán)墻上開的矩形孔，另一端彎曲垂直向上接入預(yù)混氣導(dǎo)向環(huán)槽(6a)的環(huán)形底面上的矩形孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣與空氣混合均布噴嘴上噴回流預(yù)熱燃燒的燃燒裝置，其特征在于，所述的預(yù)混氣導(dǎo)向環(huán)槽(6a)為耐高溫抗沖擊的耐火材料砌筑的上部開口的倒梯形截面的圓形環(huán)槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣與空氣混合均布噴嘴上噴回流預(yù)熱燃燒的燃燒裝置，其特征在于，所述的氣流出口管(7)為耐高溫性能穩(wěn)定的耐火材料砌筑或預(yù)制而成，作為高爐熱風(fēng)爐的熱風(fēng)出口管或工業(yè)爐窯廢煙氣的出口管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣與空氣混合均布噴嘴上噴回流預(yù)熱燃燒的燃燒裝置，其特征在于，所述的燃燒裝置氣流流出段(8)為金屬外殼內(nèi)由耐火材料砌筑或預(yù)制成的圓筒體，作為蓄熱室一部分，用以堆放熱風(fēng)爐的蓄熱體或工業(yè)爐窯連接熱利用空間的過渡段。
全文摘要
本發(fā)明涉及煤氣與空氣混合均布噴嘴上噴回流預(yù)熱燃燒的燃燒裝置，有效克服混合燃燒模式混合速率低、不均勻，以及燃燒強(qiáng)度低、不完全、燃燒室空間和燃燒器結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，燃燒室墻體的上部空間為回流燃燒室，燃燒室墻體上的煤氣和空氣進(jìn)氣管連接預(yù)混合環(huán)道，預(yù)混合環(huán)道環(huán)墻中部的預(yù)混氣噴嘴接預(yù)混氣導(dǎo)向環(huán)槽，預(yù)混氣導(dǎo)向環(huán)槽置于回流燃燒室的底部，燃燒室墻體的側(cè)面環(huán)墻上或者在球形拱頂?shù)捻敳坑袣饬鞒隹诠?，回流燃燒室的下部有燃燒裝置氣流流出段，本發(fā)明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，改善了熱風(fēng)爐和工業(yè)窯爐的熱工性能，為實現(xiàn)熱風(fēng)爐和工業(yè)窯爐的高效、高風(fēng)溫、與節(jié)能環(huán)保起到了決定性作用。
文檔編號F23C5/08GK102563620SQ201210017399
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者劉輝凱, 陳維漢 申請人:陳維漢