专利名称：一种燃烧室内环形喷射混合蓄热体中燃烧的热风炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于为高炉提供高温鼓风的一种燃烧室内环形喷射混合蓄热体中燃烧的热风炉。
背景技术：
当前，高炉热风炉从节能降耗上考虑要求在燃烧低热值高炉煤气下获得高性能和高效益，而最终达到高效、节能、环保、增产的目的。为此，在热风炉中完成强化的燃烧过程与高效的传热过程，并使之有机地结合起来就是达到上述目标的必要条件，这就涉及到燃烧装置性能、蓄热体结构与布置、以及气流流场的组织。纵观目前使用的各种热风炉，其气体燃烧装置均以煤气与空气在燃烧空间中混合、预热、着火燃烧模式为主，这种模式总是存在混合不均、燃烧不完全、燃烧室空间大、燃烧器结构复杂等问题；其燃烧室与蓄热室中的气流组织安排不当(流速选择、气流分配与控制、旋流与回流状态的应用等)、这会导致燃烧室中燃烧气流的特征变化大、气流不稳定、燃烧强度低，也会引起蓄热室中气流分布不均，降低传热效果与蓄热体的利用率；其蓄热体的结构与布置均难以按照流场结构和负荷状态选取，从而整体影响热风炉的性能和实际使用效果。
发明内容针对上述情况，为提高现有技术水平，本用新型之目的就是提供一种燃烧室内环形喷射混合蓄热体中燃烧的热风炉，可有效解决混合速率低、混合不均匀，燃烧强度低、温度低、燃烧不完全，燃烧室空间大和结构复杂的问题。本实用新型解决的技术方案是，包括燃烧室墙体和热风炉墙体，燃烧室墙体是由上部的球形拱顶和下部的圆筒体组合在一起构成，燃烧室墙体内的空间为燃烧室，燃烧室墙体的圆筒体上垂直其轴线分别设置有煤气进气管和空气进气管，煤气进气管和空气进气管垂直或倾斜分别连接砌筑在燃烧室墙体内的截面均为矩形的煤气分配环道(在上部)与空气分配环道(在下部)，煤气分配环道与空气分配环道的内侧环墙上各自均匀且上下相互对应的设置有煤气喷嘴和空气喷嘴，煤气喷嘴与燃烧室水平倾斜相联通，空气喷嘴倾斜向上与燃烧室联通(设定热风炉竖立放置)；在燃烧室墙体内的煤气分配环道占圆周的3/4，所余1/4部位上设有与燃烧室连通的热风出口管，球形拱顶上部设置气流出口管，作为防爆装置的气体连接管口 ；燃烧室墙体的圆筒体内侧与热风炉墙体上部内层圆筒墙体外侧经迷宫密封连接结构呈相互滑移状的重叠式连接，以实现无应力作用；气流导向环墙砌筑在热风炉墙体的内层圆筒墙体顶部，与燃烧室墙体之间有缝隙，以便于气流通过；燃烧室的下部依次是蓄热室和冷风室，蓄热室和蓄热室下方的冷风室置于圆筒形的热风炉墙体和炉底围城的内部空间中，炉底置于热风炉墙体底部，炉底上堆砌有置于冷风室内的带横向通孔的铸铁格子砖堆放体，蓄热室内有自铸铁格子砖堆放体向上堆砌至燃烧室的蓄热体，冷风室的侧墙上设有烟气出口管和冷风进口管。本实用新型热风炉，煤气与空气通过各自的进气管进入到燃烧室墙体内各自分配环道上的均匀分布的喷嘴而进入燃烧室，其中煤气是沿水平且与径向成一定角度的方向进入燃烧室而作环形运动，而空气是沿倾斜向上的径向方向进入燃烧室经气流导向环墙的作用而向上运动；当两种气流相遇后相互混合、被预热而部分燃烧，再经旋流向上后折返而进入堆砌在燃烧室内的蓄热体中完成燃烧过程；由于燃烧室中蓄热体的助燃与均流作用，使得进入下部蓄热室中蓄热体的烟气流温度分布与速度分布变得较为均匀。热风炉采用这种燃烧装置后，就有效解决了低热值煤气燃烧不稳定、燃烧强度弱、燃烧温度低、温度分布不均、气流分布不均等关键问题；将煤气与空气间的边混合边燃烧的占用大量燃烧空间的长焰燃烧方式改变为预混气流的蓄热体中快速与高强度燃烧的方式。鉴于燃烧过程基本上集中在燃烧室内的蓄热体中完成，且这部分蓄热体也充分起到高温蓄热的作用而有效节省与利用了燃烧空间和直接减少蓄热室的空间。同时，因充分实现蓄热体中燃烧而有效提高上部蓄热体的温度和均匀了上部蓄热体的温度，为提供高风温创造了极为有利的条件。由于蓄热体是采用格子砖间的宽缝隙来实现格孔互通的，其对气流的调压均流作用得到提高，这就有效增加了蓄热体的利用率和增强了蓄热体与气流间的热交换过程，蓄热室的空间高度也会因此而降低。尤其是在热风炉的送风阶段，蓄热体的调压均流作用对于改善冷风气流分布的均匀性效果更为明显。因此，相对于采用其他气体燃烧装置的热风炉而言，本实用新型通过喷嘴上下布置实现交叉旋流混合与燃烧室内的蓄热体中预热稳焰与高强度燃烧，并使燃烧室中蓄热体的温度与温度分布的均匀性得到有效提高，以及宽缝隙堆放的格子砖带来的气流分布均勻和提高格子砖与气流间的换热能力；这些都能极大地改善了热风炉的热工性能，使得热风炉能在燃烧低热值煤气的条件下，在煤气与空气均不预热的条件下，具备了高效、高风温、与节能环保的功能。此外，结构的进一步的简化与紧凑不仅会带来了投资费用的节省，也为热风炉结构的稳定提供了基础性条件。
图1为本实用新型的剖面主视图。图2为本实用新型图1中A-A部截面图。图3为本实用新型图1中B-B部截面图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作详细说明。如图1-图3所示，本实用新型包括燃烧室墙体和热风炉墙体，燃烧室墙体I是由上部的球形拱顶和下部的圆筒体组合在一起构成，燃烧室墙体内的空间为燃烧室2，燃烧室墙体I的圆筒体上垂直其轴线分别设置有煤气进气管3和空气进气管4，煤气进气管和空气进气管垂直或倾斜分别连接砌筑在 燃烧室墙体内的截面均为矩形的煤气分配环道5与空气分配环道6，煤气分配环道与空气分配环道的内侧环墙上各自均匀且上下相互对应的设置有煤气喷嘴7和空气喷嘴8，煤气喷嘴7与燃烧室2水平倾斜相联通，空气喷嘴8倾斜向上与燃烧室2联通；在燃烧室墙体I内的煤气分配环道5占圆周的3/4，所余1/4部位上设有与燃烧室2连通的热风出口管18，球形拱顶上部设置有防暴用的气流出口管19，燃烧室墙体I的圆筒体内侧与热风炉墙体11上部内层圆筒墙体外侧经迷宫密封连接结构20呈相互滑移状的重叠式连接，以实现无应力作用；气流导向环墙9砌筑在热风炉墙体11的内层圆筒墙体顶部，与燃烧室墙体I之间有缝隙，以便于气流通过；燃烧室2的下部依次是蓄热室12和冷风室15，蓄热室12和蓄热室下方的冷风室15置于圆筒形的热风炉墙体11和炉底17围城的内部空间中，炉底17置于热风炉墙体11底部，炉底17上堆砌有置于冷风室15内的带横向通孔的铸铁格子砖堆放体16，蓄热室12内有自铸铁格子砖堆放体向上堆砌至燃烧室2的蓄热体，冷风室15的侧墙上设有烟气出口管14和冷风进口管13。所述的燃烧室墙体I是在金属外壳内壁上砌筑耐火材料层构成，耐火材料层由内层、外层、陶瓷纤维棉和喷涂防护层从内至外依次相连接在一起构成，内层为耐温(1300°C 1500°C)的重质耐火材料层(如低蠕变高铝砖或红柱石高铝砖)，作为承重炉衬，外层为轻质耐材层(如轻质硅砖或高铝聚轻砖)，作为保温炉衬，外层的外面敷设有陶瓷纤维棉，陶瓷纤维棉的外面有喷涂防护层。所述的煤气进气管3和空气进气管4均是金属管内壁上砌筑耐火材料(如高铝砖或粘土砖)构成的圆形通道，煤气进气管3置于空气进气管4的上部，煤气进气管3和空气进气管4垂直或倾斜O 30°的角度分别连接煤气分配环道5和空气分配环道6，煤气分配环道5内侧环墙下部至少有十个沿环道周向均匀分布的煤气喷嘴7，空气分配环道6内侧环墙上部至少有十个沿环道周向均匀分布的空气喷嘴8，煤气喷嘴和空气喷嘴的开口截面均为高度大于宽度的矩形；煤气喷嘴7水平倾斜O。 30。开口于燃烧室2的环墙上，空气喷嘴8向上倾O。 30。开口于燃烧室2的环墙上和气流导向环墙相对应。所述的热风出口管18和气流出口管19为用耐高温且性能稳定的耐火材料(如低蠕变高铝砖、红柱石刚玉砖等)砌筑构成的圆形，与燃烧室墙体呈滑移状的重叠式连接。所述的热风炉墙体11是在金属外壳内壁上砌筑耐火材料(从上到下分别为硅质砖或红柱石质砖、高招质砖、及粘土质砖等)构成的圆筒体。所述的蓄热体为格子砖，格子砖是由自上向下分层堆放的第一娃质格子砖IOa与第二娃质格子砖10b、红柱石高招格子砖10c、红柱石粘土格子砖IOd构成,每一层的每个格子砖之间有缝隙，格子砖的格孔为锥形，格孔通过格子砖间的缝隙实现互通，多个第一硅质格子砖IOa堆放呈圆锥形或圆台形置于燃烧室中，多个第二硅质格子砖10b、红柱石高铝格子砖IOc和红柱石粘土格子砖IOd从上至下堆放呈圆柱形置于蓄热室内。所述的烟气出口管14和冷风进口管13为金属管内壁上用耐火材料(通常为粘土砖)砌筑的与热风炉墙体11联成一体的结构，热风炉墙体11与圆盘形的炉底17固定在一起，炉底上有呈井字形均布的槽工字钢，以加强结构的稳定性，槽工字钢上浇注有耐热混凝土层，耐热混凝土层上有铸铁格子砖堆放体16。所述的铸铁格子砖堆放体16是由多块铸铁格子砖堆砌而构成，铸铁格子砖的高度的中心沿水平方向有呈辐射状的水平通孔，水平通孔的直孔为铸铁格子砖的格孔直径的1. 5 2. O 倍。所述的迷宫密封连接结构20是连接燃烧室墙体与热风炉墙体的呈阶梯式错位砌筑形成的有宽窄不均缝隙的连接体。由上述结构可知，本实用新型的燃烧室墙体的圆筒体下部与其下的圆筒状的热风炉墙体是相互套接，在热风炉墙体内从炉底开始向上堆砌蓄热体，从下到上分别是带横向通孔的铸铁格子砖堆放体16、粘土质格子砖、高铝质格子砖以及硅质格子砖，炉墙内部堆砌铸铁格子砖的空间为冷风室，炉墙内部堆砌其它格子砖的部位为蓄热室，其中的蓄热体一直堆砌至燃烧室内部，因燃烧室墙体和热风炉墙体有一段相互套接(重叠式式连接)，为使它们之间可相互滑移而采用了迷宫密封式的连接结构。使用时，煤气与空气从上下分别进入各自的进气管后，再分别进入煤气分配环道5和空气分配环道6，经各自的喷嘴进入燃烧室，空气气流经气流导向环墙9的作用向上流动在燃烧室2与旋流流动的煤气气流以交叉的方式混合，并在燃烧室内向上流动与折返，实现一定程度的预热与部分着火燃烧，之后逐步进入堆砌在燃烧室2中的第一硅质格子砖IOa中完成燃烧过程，产生沿燃烧室轴线向下的均匀分布的烟气流场依次进入蓄热室12中的第二硅质格子砖10b、红柱石高铝格子砖IOc和红柱石粘土格子砖10d，待完成热交换之后进入冷风室15，并通过堆放其中的带横向通孔的铸铁格子砖堆放体16实现其流汇集而从烟气出口管14离开热风炉。热风炉完成燃烧过程阶段之后进入送风阶段，此时冷鼓风从冷风进口管13进入冷风室15，再通过带横向通孔的铸铁格子砖堆放体16的气流分散作用而依次进入红柱石粘土格子砖10d、红柱石高招格子砖10c、第二娃质格子砖IOb和第一娃质格子砖IOa中，并与之进行热交换，吸收热量之后逐步变成热鼓风，经燃烧室2并通过热风出口管18送往高炉。上述的燃烧阶段与送风阶段在一座热风炉中交替地进行，形成周期性的运行状态。当两座以上的热风炉交替地完成燃烧阶段与送风阶段时，可以实现连续不断地向高炉输送热鼓风。通常热风炉是三座或四座组成一个连续向高炉送风的热风炉系统，以更稳定的方式向高炉提供热鼓风。这样的混合燃烧过程就能有效克服煤气与空气在大容积的燃烧室中混合燃烧模式容易出现的诸多问题，如煤气与空气混合速率低、混合不均匀，以及由此导致的燃烧强度低、燃烧温度低、燃烧不完全、以及需要的燃烧室空间大和燃烧器结构复杂等。总之，本实用新型热风炉采用燃烧室堆砌格子砖蓄热体的结构，提供了煤气与空气在燃烧室中旋流向上混合与折返进入蓄热体中完成燃烧过程 的环境，并经蓄热体作用形成向下的均流、均温、与高速的进入蓄热室的烟气流。使用这种紧凑的热风炉结构能够有效实现热风炉的高效、高温、均速、高热强度、且安全与稳定地运行，继而达到节省燃料、节约投资、降低废气温度与有害气体的排放量、减少环境污染的良好效果。
权利要求1.一种燃烧室内环形喷射混合蓄热体中燃烧的热风炉，包括燃烧室墙体和热风炉墙体，其特征在于，燃烧室墙体(I)是由上部的球形拱顶和下部的圆筒体组合在一起构成，燃烧室墙体内的空间为燃烧室(2)，燃烧室墙体(I)的圆筒体上垂直其轴线分别设置有煤气进气管(3)和空气进气管(4)，煤气进气管和空气进气管垂直或倾斜分别连接砌筑在燃烧室墙体内的截面均为矩形的煤气分配环道(5)与空气分配环道(6)，煤气分配环道与空气分配环道的内侧环墙上各自均匀且上下相互对应的设置有煤气喷嘴(7)和空气喷嘴(8)， 煤气喷嘴(7)与燃烧室(2)水平倾斜相联通，空气喷嘴(8)倾斜向上与燃烧室(2)联通；在燃烧室墙体(I)内的煤气分配环道(5)占圆周的3/4，所余1/4部位上设有与燃烧室(2)连通的热风出口管(18)，球形拱顶上部设置有防暴用的气流出口管(19)，燃烧室墙体(I)的圆筒体内侧与热风炉墙体(11)上部内层圆筒墙体外侧经迷宫密封连接结构(20)呈相互滑移状的重叠式连接，气流导向环墙(9)砌筑在热风炉墙体(11)的内层圆筒墙体顶部，与燃烧室墙体(I)之间有缝隙，燃烧室(2)的下部依次是蓄热室(12)和冷风室(15)，蓄热室(12) 和蓄热室下方的冷风室(15)置于圆筒形的热风炉墙体(11)和炉底(17)围城的内部空间中，炉底(17)置于热风炉墙体(11)底部，炉底(17)上堆砌有置于冷风室(15)内的带横向通孔的铸铁格子砖堆放体(16)，蓄热室(12)内有自铸铁格子砖堆放体向上堆砌至燃烧室(2) 的蓄热体，冷风室(15)的侧墙上设有烟气出口管(14)和冷风进口管(13)。
2.根据权利要求1所述的燃烧室内环形喷射混合蓄热体中燃烧的热风炉，其特征在于，所述的燃烧室墙体(I)是在金属外壳内壁上砌筑耐火材料层构成，耐火材料层由内层、 外层、陶瓷纤维棉和喷涂防护层从内至外依次相连接在一起构成，内层为耐温的重质耐火材料层，外层为轻质耐材层，外层的外面敷设有陶瓷纤维棉，陶瓷纤维棉的外面有喷涂防护层。
3.根据权利要求1所述的燃烧室内环形喷射混合蓄热体中燃烧的热风炉，其特征在于，所述的煤气进气管(3)和空气进气管(4)均是金属管内壁上砌筑耐火材料构成的圆形通道，煤气进气管(3)置于空气进气管(4)的上部，煤气进气管(3)和空气进气管(4)垂直或倾斜O 30°的角度分别连接煤气分配环道(5)和空气分配环道(6)，煤气分配环道(5) 内侧环墙下部至少有十个沿环道周向均匀分布的煤气喷嘴(7)，空气分配环道(6)内侧环墙上部至少有十个沿环道周向均匀分布的空气喷嘴(8)，煤气喷嘴和空气喷嘴的开口截面均为高度大于宽度的矩形；煤气喷嘴(7)水平倾斜O。 30。开口于燃烧室(2)的环墙上， 空气喷嘴(8)向上倾O。 30。开口于燃烧室(2)的环墙上和气流导向环墙相对应。
4.根据权利要求1所述的燃烧室内环形喷射混合蓄热体中燃烧的热风炉，其特征在于，所述的热风出口管(18)和气流出口管(19)为用耐高温且性能稳定的耐火材料砌筑构成的圆形，与燃烧室墙体呈滑移状的重叠式连接。
5.根据权利要求1所述的燃烧室内环形喷射混合蓄热体中燃烧的热风炉，其特征在于，所述的热风炉墙体(11)是在金属外壳内壁上砌筑耐火材料构成的圆筒体。
6.根据权利要求1所述的燃烧室内环形喷射混合蓄热体中燃烧的热风炉，其特征在于，所述的蓄热体为格子砖，格子砖是由自上向下分层堆放的第一娃质格子砖(IOa)与第二硅质格子砖(10b)、红柱石高铝格子砖(10c)、红柱石粘土格子砖(IOd)构成，每一层的每个格子砖之间有缝隙，格子砖的格孔为锥形，格孔通过格子砖间的缝隙实现互通，多个第一硅质格子砖(IOa)堆放呈圆锥形或圆台形置于燃烧室中，多个第二硅质格子砖(10b)、红柱石高铝格子砖(IOc)和红柱石粘土格子砖(IOd)从上至下堆放呈圆柱形置于蓄热室内。
7.根据权利要求1所述的燃烧室内环形喷射混合蓄热体中燃烧的热风炉，其特征在于，所述的烟气出口管(14)和冷风进口管(13)为金属管内壁上用耐火材料砌筑的与热风炉墙体(11)联成一体的结构，热风炉墙体(11)与圆盘形的炉底(17)固定在一起，炉底上有呈井字形均布的槽工字钢，槽工字钢上浇注有耐热混凝土层，耐热混凝土层上有铸铁格子砖堆放体(16)。
8.根据权利要求1所述的燃烧室内环形喷射混合蓄热体中燃烧的热风炉，其特征在于，所述的铸铁格子砖堆放体(16)是由多块铸铁格子砖堆砌而构成，铸铁格子砖的高度的中心沿水平方向有呈辐射状的水平通孔，水平通孔的直孔为铸铁格子砖的格孔直径的1.5 2. O 倍。
9.根据权利要求1所述的燃烧室内环形喷射混合蓄热体中燃烧的热风炉，其特征在于，所述的迷宫密封连接结构(20)是连接燃烧室墙体与热风炉墙体的呈阶梯式错位砌筑形成的有宽窄不均缝隙的连接体。
专利摘要本实用新型涉及燃烧室内环形喷射混合蓄热体中燃烧的热风炉，有效解决混合速率低、不均匀，燃烧强度低、燃烧不完全，空间大和结构复杂的问题，燃烧室墙体上的煤气和空气进气管接煤气与空气分配环，分配环道上的喷嘴与燃烧室联通；燃烧室墙体上有热风出口管，球形拱顶上有气流出口管；燃烧室墙体与热风炉墙体经迷宫密封连接结构连接，气流导向环墙在热风炉墙体的顶部，燃烧室的下部依次是置于热风炉墙体和炉底内的蓄热室和冷风室，热风炉墙体底部的炉底上有铸铁格子砖堆放体，蓄热室内有蓄热体，冷风室上有烟气出口管和冷风进口管，本实用新型热风炉具备高效、高风温、与节能环保的功能，结构简化与紧凑，也热风炉结构稳定。
文档编号C21B9/02GK202849471SQ201220559968
公开日2013年4月3日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者陈云鹤, 杨海涛 申请人:陈维汉