專利名稱：一種高效控氧爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及建材、化工、冶金工業(yè)中易燃、易爆物料的烘干加熱設(shè)備，尤其是一種高效控氧爐。㈡背景技術(shù)目前建材、化工、冶金工業(yè)中的物料烘干熱風(fēng)爐各式各樣，最典型的爐型結(jié)構(gòu)是具有一臥置爐體，爐體前端為爐口，爐體內(nèi)腔為燃燒室，爐體尾端安裝有燃燒器，燃燒器上裝有預(yù)熱管連通燃燒室，燃燒器上還安裝有燃料管，在爐體靠近爐口處安裝有助燃風(fēng)管接裝風(fēng)機(jī)。在實(shí)際生產(chǎn)中，熱風(fēng)爐提供的熱煙氣中的含氧量因受熱體的要求不同而變化有的需要無氧即還原性氣份，如煤粉、塑料等可燃物料的烘干，有的需低氧，有的需高氧，因此通常需要進(jìn)行配氣，現(xiàn)有技術(shù)中，通常是在熱風(fēng)爐出口外端加裝配氣裝置。由于普通爐型受耐火材料的約束，爐溫一般要控制在1200°C以下，此時(shí)煙氣中含氧量高達(dá)12%。 在控氧的條件下要使煙氣中的02降到0%，則爐溫一般需要大于1700°C至1800°C，而普通爐體的耐火材料在1300°C以上抗壓和抗折的強(qiáng)度急劇降低，在1600°C以上其高溫蠕變、重?zé)€變化等指標(biāo)急劇增高，荷重能力大幅降低而損壞，無法運(yùn)行；當(dāng)然也可以采用很特殊的高溫耐材作爐襯，但因價(jià)格昂貴會(huì)使產(chǎn)品失去競(jìng)爭(zhēng)能力。曰發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是要解決現(xiàn)有熱風(fēng)爐控氧能力有限，一般只能控制煙氣中的含氧量在10%以上，不能滿足易燃、易爆物料的低含氧煙氣供熱要求的問題， 提供一種高效控氧爐。本實(shí)用新型的具體方案是針對(duì)普通熱風(fēng)爐進(jìn)行改進(jìn)，并提出兩種具體方案方案一一種高效控氧爐，具有臥置爐體，爐體前端為爐口，爐體內(nèi)腔為燃燒室，爐體尾端安裝有燃燒器，燃燒器上裝有預(yù)熱管連通燃燒室，燃燒器上還安裝有燃料管，在爐體靠近爐口處安裝有助燃風(fēng)管接裝風(fēng)機(jī)，其特征是a.燃燒室的容積和長(zhǎng)度是按燃盡時(shí)間tp 燃燒產(chǎn)生的氣體容積在燃燒室內(nèi)停留時(shí)間tff=0.8tp來確定；b.在爐體的前端外部設(shè)置有混合罩，罩的內(nèi)腔為混合室；在爐體外部設(shè)置有旋風(fēng)蝸殼，旋風(fēng)蝸殼上設(shè)有切向配氣進(jìn)風(fēng)口，旋風(fēng)蝸殼與混合罩對(duì)接連通。本實(shí)用新型方案一中所述爐體前端外部的混合罩為喇叭狀，小口向外布置。方案二 一種高效控氧爐，具有臥置爐體，爐體前端為爐口，爐體內(nèi)腔為燃燒室，爐體尾端安裝有燃燒器，燃燒器上裝有預(yù)熱管連通燃燒室，燃燒器上還安裝有燃料管，在爐體靠近爐口處安裝有助燃風(fēng)管接裝風(fēng)機(jī)，其特征是a.燃燒室的容積和長(zhǎng)度是按燃盡時(shí)間tp 燃燒產(chǎn)生的氣體容積在燃燒室內(nèi)停留時(shí)間tff=0. 8tp來確定；b.在爐體外部設(shè)有筒形管殼， 管殼內(nèi)壁與爐體外壁有間距，形成配風(fēng)流道，管殼的前端安裝有混合罩，該混合罩是位于爐體前端外部，管殼的尾端延伸出燃燒器的外端，并在管殼尾端開設(shè)有軸向配風(fēng)進(jìn)風(fēng)口。本實(shí)用新型方案二中在管殼與爐體之間且位于管殼與混合罩對(duì)接處安裝有螺旋導(dǎo)流板。本實(shí)用新型方案二中管殼與爐體為同軸布置。本實(shí)用新型方案二中混合罩為喇叭狀，小口向外布置。本實(shí)用新型方案二中管殼尾端為喇叭狀，小口向外布置為軸向配氣進(jìn)風(fēng)口。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理是眾所周知1)燃料的燃盡時(shí)間公式為[0013]tp=C · e-c"b d『……①式中C，-Cl，C2——均為不同燃料(氣、油、固體)的常數(shù)e——自然對(duì)數(shù)Tb——燃燒溫度dp——燃料平均直徑由式①可見燃燒的溫度越高，燃盡的時(shí)間越短，即越快。2)燃燒煙氣溫度的公式為
RT=.......②
Q * Q式中T——燃燒時(shí)煙氣溫度R——燃料的熱量Q——空氣量q——煙氣的比熱由式②可見，在保證燃盡氧氣量的前提下，空氣量Q越少，則溫度T越高。綜合①②兩式結(jié)論是在一定容積的熱風(fēng)爐中獲得高溫高燃盡率低含氧或無氧的高溫?zé)煔夂苋菀祝@得高燃盡率，而又低含氧量、低供熱溫度的煙氣就必須在高溫工況下，燃盡燃料后，再分別配入各種氣體，得到不同含氧量的煙氣。3)我們研究火炬燃燒的規(guī)律，溫度最高的部門在火焰的前端，依照這一規(guī)律作燃燒室的設(shè)計(jì)；a)按控氧要求溫度的條件下，計(jì)算出燃盡所需時(shí)間tp ；b)按燃盡時(shí)間tp燃燒產(chǎn)生的氣體容積在燃燒室內(nèi)停留時(shí)間〖#=0. Stp來確定燃燒室的容積和長(zhǎng)度，其目的是讓火炬的最高溫度移出燃燒室外，即最終在混合室內(nèi)完成最后最高溫的燃盡程序，以避免燒壞耐火襯；c)為了避免同時(shí)進(jìn)入混合室的無氧配氣影響噴出燃燒室進(jìn)入混合室部分火炬的燃盡過程，由阿基米德螺線結(jié)構(gòu)的旋風(fēng)蝸殼導(dǎo)入的無氧氣體以設(shè)計(jì)速度繞爐體外殼旋轉(zhuǎn)進(jìn)入混合室，在離心力和慣性力的作用下，燃燒室出口處形成一圓錐形空間，其容量和形狀與燃燒室口噴出的火炬外形相似，以確保火炬在這一空間內(nèi)燃盡?；蛘呤欠桨付呐錃馀c火炬同向的工況下，可在燃燒室外殼與配氣管道之間加裝螺旋導(dǎo)流板，使無氧配氣形成旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，以保證圓錐形空間的形成。依照上述原理，本實(shí)用新型提供了上述兩種方案。方案一主要是采用旋風(fēng)蝸殼式配風(fēng)。在空間受到約束或供煙氣方向與配氣方向必須同一軸線布置時(shí)可采用方案二將蝸殼改為等徑管殼布置，串入供熱系統(tǒng)中，只是燃燒器檢修難度增大。本實(shí)用新型運(yùn)行機(jī)理燃燒器將燃料與風(fēng)機(jī)按控氧要求的空氣量經(jīng)燃燒室外殼預(yù)熱夾層預(yù)熱后，通過預(yù)熱管進(jìn)入燃燒器與燃料充分混合燃燒成1000 1700°C不同含氧量的高溫?zé)煔?，再?jīng)旋風(fēng)蝸殼或管殼配入N2氣、空氣或供熱系統(tǒng)回收的自身廢氣，使煙氣溫度和含氧量達(dá)到使用要求。為了避免同時(shí)進(jìn)入混合室的無氧配氣影響噴出燃燒室進(jìn)入混合室部分火炬的燃盡過程，由阿基米德螺線結(jié)構(gòu)的旋風(fēng)蝸殼導(dǎo)入的無氧氣體以設(shè)計(jì)速度繞爐體外殼旋轉(zhuǎn)進(jìn)入混合室，在離心力和慣性力的作用下，燃燒室出口處形成一圓錐形空間，其容量和形狀與燃燒室口噴出的火炬外形相似(見圖1示)，以確?；鹁嬖谶@一空間內(nèi)燃盡。方案二的配氣與火炬同向的工況下，可在燃燒室外殼與配氣管道之間加裝螺旋導(dǎo)流板，使無氧配氣形成旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，以保證圓錐形空間的形成。在混合室燃盡后的1700°C的高溫氣體很快與旋轉(zhuǎn)的無氧配氣混合成所需溫度和含氧量送出爐外。本實(shí)用新型由于將配風(fēng)通道設(shè)置在爐體的外部，對(duì)爐體起到了降溫保護(hù)作用，同時(shí)使配風(fēng)得到預(yù)熱，有利于升溫。因而爐體在不改變結(jié)構(gòu)和材料的情況下可實(shí)現(xiàn)爐膛燃燒室的高溫燃燒，從而容易獲得高燃盡率低含氧或無氧的煙氣，供可燃物料的烘干。㈣
圖1是本實(shí)用新型的方案一的結(jié)構(gòu)主(剖)視圖；圖2是本實(shí)用新型的方案一的結(jié)構(gòu)左視圖；圖3是本實(shí)用新型的方案二的結(jié)構(gòu)主(剖)視圖。圖中1-燃燒器，2-燃料管，3-預(yù)熱管，4-旋風(fēng)蝸殼，5-切向配氣進(jìn)風(fēng)口，6-爐體，7-燃燒室，8-混合罩，9-混合室，10-助燃風(fēng)管，11-風(fēng)機(jī)，12-軸向配氣進(jìn)風(fēng)口，13-管殼，14-螺旋導(dǎo)流板。㈤具體實(shí)施方式
例1，參見圖1、圖2，本實(shí)用新型方案一具有臥置爐體6，爐體6前端為爐口，爐體 6內(nèi)腔為燃燒室7，爐體6尾端安裝有燃燒器1，燃燒器1上裝有預(yù)熱管3連通燃燒室7，燃燒器1上還安裝有燃料管2，在爐體6靠近爐口處安裝有助燃風(fēng)管10接裝風(fēng)機(jī)11，特別是 在爐體6的前端外部設(shè)置有混合罩8，罩的內(nèi)腔為混合室9 ；在爐體6外部設(shè)置有旋風(fēng)蝸殼 4，旋風(fēng)蝸殼4上設(shè)有切向配氣進(jìn)風(fēng)口 5，旋風(fēng)蝸殼4與混合罩8對(duì)接連通。爐體6前端外部的混合罩8為喇叭狀，小口向外布置。本實(shí)施例中的爐體6中的燃燒室7的設(shè)計(jì)如下以供熱能力4. 18X 106kj/h燃用天然氣的控氧爐為例1.已知(1)、供熱能力 R=4. 18X 106kj/h ；O)、燃料種類天然氣，熱值
權(quán)利要求1.一種高效控氧爐，具有臥置爐體，爐體前端為爐口，爐體內(nèi)腔為燃燒室，爐體尾端安裝有燃燒器，燃燒器上裝有預(yù)熱管連通燃燒室，燃燒器上還安裝有燃料管，在爐體靠近爐口處安裝有助燃風(fēng)管接裝風(fēng)機(jī)，其特征是a.燃燒室的容積和長(zhǎng)度是按燃盡時(shí)間％燃燒產(chǎn)生的氣體容積在燃燒室內(nèi)停留時(shí)間tff=0. 8tp來確定；b.在爐體的前端外部設(shè)置有混合罩，罩的內(nèi)腔為混合室；在爐體外部設(shè)置有旋風(fēng)蝸殼，旋風(fēng)蝸殼上設(shè)有切向配氣進(jìn)風(fēng)口，旋風(fēng)蝸殼與混合罩對(duì)接連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效控氧爐，其特征是所述爐體前端外部的混合罩為喇叭狀，小口向外布置。
3.一種高效控氧爐，具有臥置爐體，爐體前端為爐口，爐體內(nèi)腔為燃燒室，爐體尾端安裝有燃燒器，燃燒器上裝有預(yù)熱管連通燃燒室，燃燒器上還安裝有燃料管，在爐體靠近爐口處安裝有助燃風(fēng)管接裝風(fēng)機(jī)，其特征是a.燃燒室的容積和長(zhǎng)度是按燃盡時(shí)間％燃燒產(chǎn)生的氣體容積在燃燒室內(nèi)停留時(shí)間tff=0. 8tp來確定；b.在爐體外部設(shè)有筒形管殼，管殼內(nèi)壁與爐體外壁有間距，形成配風(fēng)流道，管殼的前端安裝有混合罩，該混合罩是位于爐體前端外部，管殼的尾端延伸出燃燒器的外端，并在管殼尾端開設(shè)有軸向配風(fēng)進(jìn)風(fēng)口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高效控氧爐，其特征是在管殼與爐體之間且位于管殼與混合罩對(duì)接處安裝有螺旋導(dǎo)流板。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高效控氧爐，其特征是管殼與爐體為同軸布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高效控氧爐，其特征是混合罩為喇叭狀，小口向外布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高效控氧爐，其特征是管殼尾端為喇叭狀，小口向外布置為軸向配氣進(jìn)風(fēng)口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及工業(yè)中烘干加熱爐設(shè)備，是一種控氧爐，它具有臥置爐體，爐體前端為爐口，爐體內(nèi)腔為燃燒室，爐體尾端安裝有燃燒器，燃燒器上裝有預(yù)熱管連通燃燒室，燃燒器上還安裝有燃料管，在爐體靠近爐口處安裝有助燃風(fēng)管接裝風(fēng)機(jī)，其特征是a.燃燒室的容積和長(zhǎng)度是按燃盡時(shí)間tp燃燒產(chǎn)生的氣體容積在燃燒室內(nèi)停留時(shí)間t停=0.8tp來確定;b.在爐體的前端外部設(shè)置有混合罩，罩的內(nèi)腔為混合室；在爐體外部設(shè)置有旋風(fēng)蝸殼，旋風(fēng)蝸殼上設(shè)有切向配氣進(jìn)風(fēng)口，旋風(fēng)蝸殼與混合罩對(duì)接連通；本實(shí)用新型適用于低氧或無氧而且低溫供熱的場(chǎng)合，如建材，化工、冶金等工業(yè)中的易燃、易爆物料烘干。
文檔編號(hào)F24H3/02GK202177212SQ201120279079
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者熊承慶, 黃萌 申請(qǐng)人:黃石市建材節(jié)能設(shè)備總廠