专利名称：带有环形布置垂直向上喷燃烧器的球形顶燃式热风炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃烧装置，特别是指一种带有环形布置垂直向上喷射燃烧器的球形顶燃式热风炉。
背景技术：
热风炉是高炉炼铁工程的重要辅助设备，是一种间歇加热与冷却的周期性运行的装置，其性能的优劣直接影响到自身和高炉的正常运行、使用效率及使用寿命，在热风炉中目前使用最多的结构形式不外乎内燃式、外燃式和顶燃式3种，由于顶燃式热风炉具有燃烧强度大、火焰距离短、结构相对简单等优点，近年来得到了长足的发展，被广泛应用到高炉的热风供应中，但是，从技术成熟度上分析仍然有很多值得进行技术创新与研究开发的地方。现有的顶燃式热风炉设置顶部预燃室，采用煤气与空气切向进入在其中旋流混合后进入燃烧室燃烧，由于旋流存在使得燃烧室中部有较大回流流动，使得气流径向分布极不均匀，极大影响燃烧过程，导致烟气气流不能具有均匀的速度与温度分布，从而影响整体炉内传热效果。如果采用无旋流的混合方式，又会出现混合不佳和火焰不稳定的问题。此外，由于预燃室在燃烧过程与送风过程是处于不同的温度范围，存在较大的交变热应力；而且放置在高温拱顶之上，易于出现结构性问题。申请号为200520096217.3的顶燃式热风炉虽有所改进，但仍存在着许多不尽人意之处。因此，进行较大的结构改进是一件势在必行的工作。
发明内容
针对上述情况，本发明之目的就是提供一种新的带有环形布置垂直向上喷射燃烧器的球形顶燃式热风炉，可有效解决和克服现有顶燃式热风炉燃烧气流温度与速度分布不均，整体传热效果差和结构不合理等问题，其解决的技术方案是包括有炉(拱)顶、燃烧室、陶瓷燃烧器及炉体，炉体下部有烟道口及炉底，靠烟道口上部的炉体内装有炉箅，炉体内为蓄热室，炉体上部与炉顶之间有陶瓷燃烧器，并置于燃烧室的下部，炉顶上有热风出口，陶瓷燃烧器的墙体内有垂直的煤气预热环道，其上部膨胀体内有垂直的助燃空气预热环道，垂直煤气预热环道上部有垂直的煤气出口及其顶部的喷口，在陶瓷燃烧器墙体上有与垂直的煤气预热环道连通的煤气入口，煤气入口上部的陶瓷燃烧器墙体上有垂直的助燃空气预热环道与助燃空气入口和助燃空气出口相连通，空气出口上部有空气喷口。本发明结构独特而新颖，有效而巧妙地解决气流混合、气流分布、与烟气预热等燃烧过程的关键问题，实现火焰稳定、提高了燃烧强度、改善传热效果、及提高负荷调节功能等，进而节省燃料、节约投资、降低废气温度与排放量，有效延长热风炉的使用寿命，其经济和社会效益巨大。
四
图1为本发明的结构剖面主视图。
图2为本发明的陶瓷燃烧器结构剖面主视图。
图3为本发明的陶瓷燃烧器结构剖面主视图中A-A剖面俯视图。
图4为本发明的流体速度分布图。
图5为现有陶瓷热风炉(申请号200520096217.3)的流体速度分布图。
五具体实施例方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明。
由图1、图2所示，本发明包括有炉顶12、燃烧室11、陶瓷燃烧器8及炉体2，炉体2下部有烟道口3及炉底1，靠烟道口上部的炉体内装有炉蓖6，炉体内为蓄热室7，炉体上部与炉顶之间有陶瓷燃烧器8，并置于燃烧室11的下部，炉顶12上有热风出口9，陶瓷燃烧器8是燃烧器墙体15内有垂直的煤气预热环道14，其上部膨胀体内有垂直的助燃空气预热环道17，垂直煤气预热环道上部有垂直的煤气出口21及其顶部的喷口20，在陶瓷燃烧器墙体上有与垂直的煤气预热环道连通的煤气入口13，煤气入口上部的陶瓷燃烧器墙体上有垂直的助燃空气预热环道17与助燃空气入口16和助燃空气出口18相连通，空气出口上部有空气喷口19。为了维护方便和保证使用效果，炉顶12上有上部装备人孔10，炉体2下部有装备人孔4，用于进人维修、观察等，炉体2内有耐火材料层5。
所说的陶瓷燃烧器垂直的煤气预热环道14和助燃室空气预热环道17的入口为切向式接入口；陶瓷燃烧器的空气喷口19和煤气喷口20为垂直向上，其喷嘴为矩形或圆形，喷出的煤气、空气在混合前经高温回流对煤气和空气进行高温预热，提高燃烧温度，炉顶12采用悬链线拱顶，陶瓷燃烧器置于拱顶的基部，支撑在炉体2与陶瓷燃烧器墙体15上。垂直的煤气预热环道和垂直的空气预热环道上呈交叉设置有多个出口(集)管。
由上述可以看出，本发明由于采用了垂直的煤气和空气助燃环道，且受到折返烟气的预热，从而改善燃烧条件，提高燃烧强度，其折返热气流均匀的分布能有效提高蓄热体的利用效率。燃烧器流场特征经冷态试验得到了充分证明，试验是委托华中科技大学能源学院专家进行的，其结果由图4、图5所示。图4为本发明燃烧后热气流分布情况，图5为专利号200520096217.3以及类似的热风炉热气流分布情况。由两图中明显看出，本发明的热风炉中热流体呈现出管内紊流流动的均匀分布特征，非常利于对下部蓄热体的加温，而现有热风炉则不然，热气流分布呈中间低(甚至反向流动)而两边高的流动特征，致使蓄热体中部得不到充分加热。
本发明明显不同于现有陶瓷燃烧器的特点1、煤气、空气垂直向上喷射，在热风炉内借助于高温烟气回流对其进行高温预热，经交错喷射使其完全充分混合而燃烧，达到燃烧充分，燃烧温度高，热负荷调节范围大的目的；2、煤气、空气垂直向上喷射后燃烧，在热风炉拱顶作用下折返，形成温度与速度都分布均匀的向下热气流，而后进入热风炉蓄热体的上部，从而使蓄热体受热均匀，能达到热风温度高和热风稳定的要求；3、煤气环道和空气环道的进气管为切向接入，使得各自均匀布置交错排列的几十个出口(集)管中能得到平均误差小于±5％速度分布，从而改善周向的气流混合，提高整体燃烧效果；4、采用悬链线拱顶，受力结构好，拱顶小，使用寿命长；5、燃烧器设置在拱顶的基部，支撑在炉壳上与大墙，且不受燃烧室热辐射影响能保持较小的温度变化，有效延长使用寿命；6、支撑座与拱角距离远，高温火焰无法下移，使该支撑座温度处于正常承受范围；7、由于本发明实现了整体均匀的燃烧与传热过程，其蓄热体的高度可比同容积高炉所用热风炉的蓄热体可降低20％，有效地节省了投资。
总之，本发明是对现有顶燃式热风炉结构的创造性改进，使各个功能结构特征与布置变得更加科学与合理，更加便于推广使用，蕴藏巨大的经济和社会效益。
权利要求
1.一种带有环形布置垂直向上喷射燃烧器的球形顶燃式热风炉，包括有炉顶(12)、燃烧室(11)、陶瓷燃烧器(8)及炉体(2)，其特征在于，炉体(2)下部有烟道口(3)及炉底(1)，靠烟道口上部的炉体内装有炉蓖(6)，炉体内为蓄热室(7)，炉体上部与炉顶之间有陶瓷燃烧器(8)，并置于燃烧室(11)的下部，炉顶(12)上有热风出口(9)，陶瓷燃烧器(8)是燃烧器墙体(15)内有垂直的煤气预热环道(14)，其上部膨胀体内有垂直的助燃空气预热环道(17)，垂直煤气预热环道上部有垂直的煤气出口(21)及其顶部的喷口(20)，在陶瓷燃烧器墙体上有与垂直的煤气预热环道连通的煤气入口(13)，煤气入口上部的陶瓷燃烧器墙体上有垂直的助燃空气预热环道(17)与助燃空气入口(16)和助燃空气出口(18)相连通，空气出口上部有空气喷口(19)。
2.根据权利要求1所述的带垂直上喷环形道燃烧器的球形顶燃式热风炉，其特征在于，所说的炉顶(12)上有上部装备人孔(10)，炉体(2)下部有装备人孔(4)，炉体(2)内有耐火材料层(5)。
3.根据权利要求1所述的带有环形布置垂直向上喷射燃烧器的球形顶燃式热风炉，其特征在于，所说的陶瓷燃烧器垂直的煤气预热环道(14)和助燃室空气预热环道(17)的入口为切线式进口。
4.根据权利要求1所述的种带有环形布置垂直向上喷射燃烧器的球形顶燃式热风炉，其特征在于，所说的陶瓷燃烧器的空气喷口(19)和煤气喷口(20)为垂直向上，其喷嘴为矩形或圆形。
5.根据权利要求1所述的种带有环形布置垂直向上喷射燃烧器的球形顶燃式热风炉，其特征在于，所说的炉顶(12)采用悬链线拱顶，陶瓷燃烧器置于拱顶的基部，支撑在炉体(2)与陶瓷燃烧器墙体(15)上。
6.根据权利要求1所述的带有环形布置垂直向上喷射燃烧器的球形顶燃式热风炉，其特征在于，所说的垂直的煤气预热环道和垂直的空气预热环道上呈交叉设置有多个出口管。
全文摘要
本发明涉及带有环形布置垂直向上喷射燃烧器的球形顶燃式热风炉，有效解决热风炉燃烧气流温度与速度分布不均，整体传热效果差的问题，结构是，炉体下部有烟道口、炉底及炉箅，炉体内为蓄热室，炉体上部与炉顶之间有燃烧器，炉顶上有热风出口，燃烧器墙体内有煤气预热环道，其上部膨胀体内有助燃空气预热环道，煤气预热环道上部有煤气出口及其顶部的喷口，燃烧器墙体上有与煤气预热环道连通的煤气入口，煤气入口上部的燃烧器墙体上有助燃空气预热环道与助燃空气入口和助燃空气出口相连通，空气出口上部有空气喷口。本发明结构独特而新颖，有效而巧妙地解决气流混合、气流分布、与烟气预热等燃烧过程的关键问题，经济和社会效益巨大。
文档编号C21B9/14GK101024859SQ20071005399
公开日2007年8月29日 申请日期2007年4月25日 优先权日2007年4月25日
发明者李树桥, 伍积明, 臧中海, 韩中礼, 邬捷鹏, 陈恩忠, 周强, 陈映明, 陈维汉, 付正华, 程冬生 申请人:郑州豫兴耐火材料有限公司