一種預(yù)混氣流強(qiáng)制煙氣回流預(yù)熱燃燒的旋流燃燒器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及預(yù)混氣流強(qiáng)制煙氣回流預(yù)熱燃燒的旋流燃燒器，有效解決煤氣與空氣混合速率低、不均勻，燃燒強(qiáng)度低、溫度低、不完全、空間大和結(jié)構(gòu)不合理問題，燃燒室墻體內(nèi)為燃燒室，燃燒室墻體上的空氣和煤氣進(jìn)氣管連空氣與煤氣分配通道，煤氣分配通道上有煤氣引出噴口，煤氣引出噴口與煤氣空氣預(yù)混合通道相連，空氣分配通道上有空氣引出管，空氣引出管接空氣引射噴口，空氣引射噴口與煤氣空氣預(yù)混合通道相連，煤氣空氣預(yù)混合通道頂部有預(yù)混氣垂直向上噴口，燃燒室墻體上有熱風(fēng)出口管，本發(fā)明保證熱風(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，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。
【專利說明】一種預(yù)混氣流強(qiáng)制煙氣回流預(yù)熱燃燒的旋流燃燒器
【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)混氣流強(qiáng)制煙氣回流預(yù)熱燃燒的旋流燃燒器。
【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，尤其是燃燒器的結(jié)構(gòu)與性能對熱風(fēng)爐的影響尤為關(guān)鍵?？v觀目前使用的各種高爐熱風(fēng)爐的燃燒器，都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)選擇不當(dāng)?shù)葐栴}；這就導(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)、以及流體流動的理論及其應(yīng)用技術(shù)認(rèn)識的提高和應(yīng)用實(shí)踐的深入，以及煉鐵工藝對于穩(wěn)定高風(fēng)溫的需求和冶金行業(yè)高效、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)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)明提供一種預(yù)混氣流強(qiáng)制煙氣回流預(yù)熱燃燒的旋流燃燒器，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，包括燃燒室墻體、燃燒室、熱風(fēng)出口管，空氣進(jìn)氣管、煤氣進(jìn)氣管、空氣分配通道、煤氣分配通道、空氣引出管、煤氣引出噴口、空氣引射噴口、煙氣吸入口、煤氣空氣預(yù)混合通道和預(yù)混氣垂直向上噴口，燃燒室墻體是由上部的半球形拱頂與下部的圓筒體的墻體連成一體構(gòu)成，燃燒室墻體的內(nèi)部空間為燃燒室，燃燒室墻體的圓筒體外壁上上、下錯開布置有垂直于圓筒體的煤氣進(jìn)氣管和空氣進(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)的空氣分配通道與煤氣分配通道，在煤氣分配通道的內(nèi)側(cè)墻上沿通道均布有多個煤氣引出噴口，煤氣引出噴口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)混合通道相連通，空氣分配通道的內(nèi)側(cè)墻上沿通道均布有多個空氣引出管，空氣引出管彎曲向上接通空氣引射噴口，空氣引射噴口與煤氣空氣預(yù)混合通道相連通，煤氣空氣預(yù)混合通道的頂部均布多個連通燃燒室2的預(yù)混氣垂直向上噴口，燃燒室墻體的圓筒體上部有和煤氣空氣預(yù)混合通道相連通的熱風(fēng)出口管，用耐高溫且性能穩(wěn)定的紅柱石-莫來石磚砌筑成的熱風(fēng)出口管置于煤氣分配通道的兩端之間。
[0005]本發(fā)明是在現(xiàn)有熱風(fēng)爐燃燒器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上所做的改進(jìn)與創(chuàng)新，內(nèi)混合旋流噴射與抽吸式煙氣回流預(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強(qiáng)度回流預(yù)熱，有效提高了燃燒強(qiáng)度與燃燒的穩(wěn)定性。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的B-B截面圖。
[0008]圖3為本發(fā)明圖1的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)明包括燃燒室墻體1、燃燒室2、熱風(fēng)出口管11，空氣進(jìn)氣管3、煤氣進(jìn)氣管4、空氣分配通道5、煤氣分配通道6、空氣引出管7、煤氣引出噴口 8、空氣引射噴口 9、煙氣吸入口 9a、煤氣空氣預(yù)混合通道10和預(yù)混氣垂直向上噴口 10a，燃燒室墻體I是由上部的半球形拱頂與下部的圓筒體的墻體連成一體構(gòu)成，燃燒室墻體的內(nèi)部空間為燃燒室2，燃燒室墻體I的圓筒體外壁上上、下錯開布置有垂直于圓筒體的煤氣進(jìn)氣管4和空氣進(jìn)氣管3，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)的空氣分配通道5與煤氣分配通道6，在煤氣分配通道6的內(nèi)側(cè)墻上沿通道均布有多個煤氣引出噴口 8，煤氣引出噴口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)混合通道10相連通，空氣分配通道5的內(nèi)側(cè)墻上沿通道均布有多個空氣引出管7，空氣引出管彎曲向上接通空氣引射噴口 9，空氣引射噴口與煤氣空氣預(yù)混合通道10相連通，煤氣空氣預(yù)混合通道10的頂部均布多個連通燃燒室2的預(yù)混氣垂直向上噴口 10a，燃燒室墻體I的圓筒體上部有和煤氣空氣預(yù)混合通道10相連通的熱風(fēng)出口管11，用耐高溫且性能穩(wěn)定的紅柱石-莫來石磚砌筑成的熱風(fēng)出口管置于煤氣分配通道6的兩端之間。
[0011]所述的燃燒室墻體I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、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由內(nèi)至外依次組合在一起構(gòu)成。
[0012]所述的空氣進(jìn)氣管3和煤氣進(jìn)氣管4是在金屬管內(nèi)壁上砌筑高鋁磚或粘土磚構(gòu)成的圓形通道。
[0013]所述的空氣分配通道5和煤氣分配通道6是由紅柱石高鋁磚砌筑而成矩形通道，空氣分配通道和煤氣分配通道內(nèi)側(cè)墻上的空氣引出管7和煤氣引出噴口8的截面均為扇形或矩形，煤氣引出噴口 8以水平傾角O?45°和煤氣空氣預(yù)混合通道10連通，空氣引出管7與垂直布置的空氣引射噴口 9的下端連通，由于熱風(fēng)爐燃燒器為圓筒狀結(jié)構(gòu)，煤氣分配通道、空氣分配通道、煤氣空氣預(yù)混合通道均為首尾相接的環(huán)道。
[0014]所述的空氣引射噴口 9為一縮放形噴嘴，其收縮段的內(nèi)側(cè)墻上與煙氣吸入口 9a的一個端口相連通，而煙氣吸入口 9a另一個端口連通燃燒室2，矩形截面的煙氣吸入口 9a是以一定水平傾角(O?45°之間)彼此連通的，且傾斜的方向與煤氣引出噴口的傾斜方向一致，空氣引射噴口 9的頂部與矩形截面的煤氣空氣預(yù)混合通道10的底部連通，煤氣空氣預(yù)混合通道10的頂部為連通燃燒室2的沿通道均布的多個預(yù)混氣垂直向上噴口 10a，而上述部位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，在燃燒器中煤氣通過煤氣分配通道6的內(nèi)側(cè)進(jìn)入均布的煤氣引出噴口 8，經(jīng)其水平傾斜進(jìn)入煤氣與空氣預(yù)混合環(huán)道10 ;而空氣通過空氣分配通道5進(jìn)入均布的空氣引出管7再進(jìn)入空氣引射噴口 9，在其縮放形的通道中提速降壓而吸引高溫?zé)煔馔ㄟ^煙氣吸入口 9a從燃燒室進(jìn)入空氣引射噴口 9，在其中射流擴(kuò)散混合并從煤氣與空氣預(yù)混合環(huán)道IO底部進(jìn)入,并在其中與旋流煤氣流相遇而相互快速旋流混合形成初步預(yù)熱的預(yù)混氣流，經(jīng)預(yù)混氣垂直向上噴口 IOa而噴射進(jìn)入燃燒室2中，再經(jīng)燃燒室中回流的高溫?zé)煔膺M(jìn)一步預(yù)熱而著火燃燒，后經(jīng)燃燒室拱頂折返后離開燃燒室而進(jìn)入下部的熱利用裝置。
[0016]本發(fā)明為綜合性的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的高爐熱風(fēng)爐用的燃燒器，創(chuàng)新之處在于，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)混氣流垂直旋流上噴進(jìn)入燃燒室，經(jīng)燃燒室側(cè)墻內(nèi)設(shè)置的由空氣分配通道5、煤氣分配通道6、空氣引出管7、煤氣引出噴口 8、空氣引射噴口 9、煙氣吸入口 9a和煤氣空氣預(yù)混合通道10相互連通構(gòu)成的煙氣回流結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)旋流與回流預(yù)熱的高強(qiáng)度與高穩(wěn)定性的燃燒。熱風(fēng)爐采用這種空氣引射煙氣強(qiáng)制回流預(yù)熱、煤氣與空氣旋流預(yù)混合、燃燒室回流與旋流預(yù)熱穩(wěn)焰燃燒的燃燒器后，就有效解決了低熱值煤氣預(yù)混效果差、預(yù)熱強(qiáng)度低、燃燒不穩(wěn)定、燃燒溫度低等高爐熱風(fēng)爐燃燒過程的關(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)射流煙氣強(qiáng)制回流預(yù)熱與快速強(qiáng)旋流預(yù)混合，再經(jīng)垂直向上噴口形成氣流折返的回流自預(yù)熱的燃燒室中高強(qiáng)度燃燒的燃燒，配合燃燒室內(nèi)堆砌助燃的陶瓷多孔體的高速穩(wěn)定燃燒與強(qiáng)化燃燒模式(對于高爐熱風(fēng)爐)，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，本發(fā)明的燃燒裝置通過空氣噴射強(qiáng)制煙氣回流預(yù)熱，以及旋流噴射預(yù)混合通道中快速混合而實(shí)現(xiàn)煤氣與空氣的預(yù)熱、快混與均混；并通過預(yù)混氣垂直向上噴口和燃燒室拱頂作用，產(chǎn)生回流自預(yù)熱與旋流自預(yù)熱效果，借以達(dá)到提高火焰穩(wěn)定性與確保高強(qiáng)度的預(yù)混氣燃燒。此外，還因通過空氣噴射產(chǎn)生強(qiáng)制煙氣回流的氣流方向與煤氣噴口旋流噴射的方向相反，可用來調(diào)節(jié)其下部的熱利用裝置的煙氣流場分布的均勻性，對于高爐熱風(fēng)爐也就是調(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。這就極大地改善了采用本旋流燃燒器的熱風(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，本發(fā)明經(jīng)實(shí)際試用和測試，效果非常好，與同類產(chǎn)品相比，熱效率提高5%，節(jié)約投資成本10%左右，風(fēng)溫提高50度以上，而且大大減少了因燃燒不充分，給大氣帶來的污染，有利于環(huán)境保護(hù)，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)混氣流強(qiáng)制煙氣回流預(yù)熱燃燒的旋流燃燒器，包括燃燒室墻體(1)、燃燒室(2)、熱風(fēng)出口管(11)，空氣進(jìn)氣管(3)、煤氣進(jìn)氣管(4)、空氣分配通道(5)、煤氣分配通道(6)、空氣引出管(7)、煤氣引出噴口(8)、空氣引射噴口(9)、煙氣吸入口(9a)、煤氣空氣預(yù)混合通道(10)和預(yù)混氣垂直向上噴口(10a)，其特征在于，燃燒室墻體(1)是由上部的半球形拱頂與下部的圓筒體的墻體連成一體構(gòu)成，燃燒室墻體的內(nèi)部空間為燃燒室(2)，燃燒室墻體(1)的圓筒體外壁上上、下錯開布置有垂直于圓筒體的煤氣進(jìn)氣管(4)和空氣進(jìn)氣管(3)，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)的空氣分配通道(5)與煤氣分配通道(6)，在煤氣分配通道(6)的內(nèi)側(cè)墻上沿通道均布有多個煤氣引出噴口(8)，煤氣引出噴口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)混合通道(10)相連通，空氣分配通道(5)的內(nèi)側(cè)墻上沿通道均布有多個空氣引出管(7)，空氣引出管彎曲向上接通空氣引射噴口(9)，空氣引射噴口與煤氣空氣預(yù)混合通道(10)相連通，煤氣空氣預(yù)混合通道(10)的頂部均布多個連通燃燒室(2)的預(yù)混氣垂直向上噴口(10a)，燃燒室墻體(I)的圓筒體上部有和煤氣空氣預(yù)混合通道(10)相連通的熱風(fēng)出口管(11)，用耐高溫且性能穩(wěn)定的紅柱石-莫來石磚砌筑成的熱風(fēng)出口管置于煤氣分配通道(6)的兩端之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混氣流強(qiáng)制煙氣回流預(yù)熱燃燒的旋流燃燒器，其特征在于，所述的燃燒室墻體(1)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、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由內(nèi)至外依次組合在一起構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混氣流強(qiáng)制煙氣回流預(yù)熱燃燒的旋流燃燒器，其特征在于，所述的空氣進(jìn)氣管(3)和煤氣進(jìn)氣管(4)是在金屬管內(nèi)壁上砌筑高鋁磚或粘土磚構(gòu)成的圓形通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混氣流強(qiáng)制煙氣回流預(yù)熱燃燒的旋流燃燒器，其特征在于，所述的空氣分配通道(5)和煤氣分配通道(6)是由紅柱石高鋁磚砌筑而成矩形通道，空氣分配通道和煤氣分配通道內(nèi)側(cè)墻上的空氣引出管(7)和煤氣引出噴口(8)的截面均為扇形或矩形，煤氣引出噴口(8)以水平傾角O~45°和煤氣空氣預(yù)混合通道(10)連通，空氣引出管(7)與垂直布置的空氣引射噴口(9)的下端連通，由于熱風(fēng)爐燃燒器為圓筒狀結(jié)構(gòu)，煤氣分配通道、空氣分配通道、煤氣空氣預(yù)混合通道均為首尾相接的環(huán)道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混氣流強(qiáng)制煙氣回流預(yù)熱燃燒的旋流燃燒器，其特征在于，所述的空氣引射噴口(9)為一縮放形噴嘴，其收縮段的內(nèi)側(cè)墻上與煙氣吸入口(9a)的一個端口相連通，而煙氣吸入口(9a)另一個端口連通燃燒室(2)，矩形截面的煙氣吸入口(9a)是以水平傾角O~45°彼此 連通，且傾斜的方向與煤氣引出噴口的傾斜方向一致，空氣引射噴口(9)的頂部與矩形截面的煤氣空氣預(yù)混合通道(10)的底部連通，煤氣空氣預(yù)混合通道(10)的頂部為連通燃燒室(2)的沿通道均布的多個預(yù)混氣垂直向上噴口(10a)，上述部位均由紅柱石高鋁磚或堇青石-莫來石磚砌筑而成。
【文檔編號】F23D14/02GK103900084SQ201410165071
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】陳維漢 申請人:陳維漢