带有环形均布煤气与空气喷嘴分级混合燃烧的热风炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及带有环形均布煤气与空气喷嘴分级混合燃烧的热风炉，解决煤气与空气混合速率低、不均匀，燃烧强度低的问题，结构是，燃烧室内有助燃陶瓷多孔体，燃烧室墙体和其下部的燃烧器墙体连成一体，燃烧器墙体上的煤气进气管和空气进气管分别砌筑在煤气分配环道与空气分配环道上，煤气、空气分配环道的内侧环墙上有煤气、空气喷嘴通道，煤气与空气预混合环道上部开口处均布气流阻挡环圈，燃烧器墙体上有热风出口管，下部内侧与蓄热室墙体的上部内层圆筒墙体的外侧经阶梯缝式迷宫密封连接，蓄热室内有多孔蓄热体，蓄热室墙体及炉底之间的冷风室墙体上有烟气出口管和冷风进口管，本实用新型节省燃料、降低废气温度与有害气体的排放量。
【专利说明】带有环形均布煤气与空气喷嘴分级混合燃烧的热风炉
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于为高炉提供高温鼓风的一种带有环形均布煤气与空气喷嘴分级混合燃烧的热风炉。
【背景技术】
[0002]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风温，而最终达到高效、节能、环保、增产的目的。为此，在热风炉中必须实现优化的燃烧过程与强化的传热过程相结合炉内过程。这就涉及到燃烧装置的结构、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；而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)，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，进而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；由于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】
[0003]针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本实用新型之目的就是提供一种带有环形均布煤气与空气喷嘴分级混合燃烧的热风炉，可有效解决煤气与空气混合速率低、混合不均匀，燃烧强度低、燃烧温度低、燃烧不完全、燃烧室空间大和燃烧器结构复杂的问题。
[0004]本实用新型解决的技术方案是，包括燃烧室墙体、燃烧室、陶瓷多孔体、热风出口管，燃烧器墙体、煤气进气管、空气进气管、煤气分配环道和空气分配环道，燃烧室墙体是球形拱顶状，其内锥形堆放有助燃陶瓷多孔体，燃烧室墙体和其下部的圆筒状燃烧器墙体连成一体，燃烧器墙体内的空间为蓄热室的一部分，燃烧器墙体的圆筒体上，垂直其轴线对应布置有煤气进气管和空气进气管，煤气进气管和空气进气管分别垂直或倾斜连接砌筑在燃烧器墙体内的煤气分配环道与空气分配环道上，煤气分配环道与空气分配环道的内侧环墙上分别环形均布一定数量的矩形截面的煤气喷嘴通道和空气喷嘴通道，煤气喷嘴通道分为上煤气喷嘴通道、下煤气喷嘴通道，分别以水平倾斜和水平径向进入煤气与空气预混合环道的外侧壁，空气喷嘴通道离开空气分配环道的内侧环墙后，转折向上垂直进入煤气与空气预混合环道的底部，煤气与空气预混合环道为梯形截面，上部开口，开口处沿着燃烧器环墙的上端面均布气流阻挡环圈，燃烧器墙体上，在煤气分配环道所在高度位置的一部分墙体上，设有垂直其轴线的热风出口管，煤气分配环道为断开式的不完整圆环，燃烧器墙体的下部内侧与蓄热室墙体的上部内层圆筒墙体的外侧经阶梯缝式迷宫密封连接结构，相互可滑移的套接在一起，蓄热室墙体下部水平设置有支撑蓄热体的多孔板状的炉箅子，蓄热室内有自炉箅子向上堆砌至燃烧器上端面的由格子砖或耐火球构成的多孔蓄热体，炉箅子下部的蓄热室墙体及炉底之间的内部空间构成冷风室，冷风室墙体上有与之相通，且垂直其轴线的烟气出口管和冷风进口管，冷风室墙体是圆筒状蓄热室墙体的延伸，炉底构成蓄热室墙体的端部封头。
[0005]本实用新型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，是热风炉上的创新，有良好的经济和社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为本实用新型的剖面主视图。
[0007]图2为本实用新型图1中A-A截面图。
[0008]图3为本实用新型图1中B-B截面图。
[0009]图4为本实用新型图1中C-C截面图。
【具体实施方式】
[0010]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作详细说明。
[0011]如图1、图2、图3及图4所示，本实用新型包括燃烧室墙体la、燃烧室2、陶瓷多孔体11、热风出口管17，燃烧器墙体lb、煤气进气管3、空气进气管4、煤气分配环道5和空气分配环道6，燃烧室墙体Ia是球形拱顶状，其内锥形堆放有助燃陶瓷多孔体11，燃烧室墙体Ia和其下部的圆筒状燃烧器墙体Ib连成一体，燃烧器墙体Ib内的空间为蓄热室10的一部分，燃烧器墙体Ib的圆筒体上，垂直其轴线对应布置有煤气进气管3和空气进气管4，煤气进气管3和空气进气管4分别垂直或倾斜连接砌筑在燃烧器墙体内的煤气分配环道5与空气分配环道6上，煤气分配环道5与空气分配环道6的内侧环墙上分别环形均布一定数量的矩形截面的煤气喷嘴通道7和空气喷嘴通道8，煤气喷嘴通道分为上煤气喷嘴通道7a、下煤气喷嘴通道7b，分别以水平倾斜和水平径向进入煤气与空气预混合环道9的外侧壁，空气喷嘴通道8离开空气分配环道6的内侧环墙后，转折向上垂直进入煤气与空气预混合环道9的底部，煤气与空气预混合环道9为梯形截面，上部开口，开口处沿着燃烧器环墙的上端面均布气流阻挡环圈9a，燃烧器墙体Ib上，在煤气分配环道5所在高度位置的一部分墙体上，设有垂直其轴线的热风出口管17，煤气分配环道5为断开式的不完整圆环，燃烧器墙体Ib的下部内侧与蓄热室墙体Ic的上部内层圆筒墙体的外侧经阶梯缝式迷宫密封连接结构18，相互可滑移的套接在一起，蓄热室墙体Ic下部水平设置有支撑蓄热体12的多孔板状的炉箅子13，蓄热室10内有自炉箅子向上堆砌至燃烧器上端面的由格子砖或耐火球构成的多孔蓄热体12，炉箅子13下部的蓄热室墙体Ic及炉底Id之间的内部空间构成冷风室14，冷风室墙体上有与之相通，且垂直其轴线的烟气出口管16和冷风进口管15，冷风室墙体是圆筒状蓄热室墙体的延伸，炉底构成蓄热室墙体的端部封头。
[0012]所述的燃烧室墙体Ia和燃烧器墙体Ib为金属外壳内壁上砌筑耐高温1300°C?1500°C的耐火材料层构成，耐火材料层由重质耐材低蠕变高铝砖或红柱石高铝砖内层、轻质耐材高铝聚轻砖外层，以及外层外面的陶瓷纤维棉与喷涂层结构合在一起构成，其内锥形堆放助燃陶瓷多孔体11，与下部的蓄热体格子砖格孔互通。
[0013]所述的煤气进气管3和空气进气管4是在金属管内壁上砌筑耐火的高铝砖或粘土砖构成的圆形通道，煤气进气管3空气进气管4分别设置在燃烧器筒体的上部与下部，煤气进气管3和空气进气管4均以O?30°的角度分别连接设置在燃烧器墙体Ib内的矩形截面的煤气分配环道5和空气分配环道6的外侧环墙上。
[0014]所述的煤气分配环道5内侧环墙上部与下部分两环均匀布置一定数量的下煤气喷嘴通道7b和上煤气喷嘴通道7a，且分别水平径向接入和水平倾斜接入煤气与空气混合环道9的外侧墙上；空气分配环道6内侧环墙上部有和煤气喷嘴通道对应的一定数量的环形周向均匀分布的空气喷嘴通道8，其截面为扇形或矩形，并垂直向上接入煤气与空气混合环道9的底部。
[0015]所述的煤气与空气混合环道9设置在燃烧室墙体Ib的上端部，呈截面为倒梯形的上部开口的环槽，其开口处沿着燃烧器环墙的上端面均布有由抗热震性耐火材料砌筑而成的气流阻挡环圈9a。
[0016]所述的蓄热室墙体Ic是在金属外壳内壁上从上到下分别砌筑耐火的硅质砖或红柱石质砖、高招质砖、粘土质砖构成的圆筒体。
[0017]所述的多孔蓄热体12为从上到下依次排列的由硅质格子砖构成的第一蓄热体12a、由红柱石高招格子砖构成的第二蓄热体12b和由红柱石粘土格子砖构成的第三蓄热体12c组成，每个蓄热体格子砖的格孔均为锥形圆孔，格孔与格孔之间有互通的沟槽。
[0018]所述的烟气出口管16和冷风进口管15为金属管内壁上砌筑耐火的粘土砖层构成，并与蓄热室下部墙体Ic连成一体,蓄热室墙体Ic与圆盘形的炉底Id是固定在一起的，炉底内设置有加强结构稳定性的井字形槽工字钢；所述的炉箅子13是由耐热铸铁制成的多孔体，置于耐热铸铁制成的支撑柱上，支撑柱固定在炉底上，置于冷风室14内。
[0019]实施本实用新型时，在燃烧器中煤气与空气通过各自的分配环道(5和6)内侧引出均布的下部煤气喷嘴通道(7a)和空气喷嘴通道(8)，在煤气与空气预混合环道(9)底部正交混合后进入该环道，在上行过程中混合气流再与煤气分配环道上部引出而有一定水平倾角的上部煤气通道7b进行对冲混合，在完成这一步的相互混合后进入燃烧室(2);这样的预混气流(或半预混气流)就成为具有一定旋流强度上行气流，在经回流高温烟气预热后折返进入堆放在燃烧室中锥形的陶瓷多孔体(11)中完成燃烧过程；燃烧后的大部分高温烟气向下进入蓄热体(12)中，一部分进入回流烟气区域(气流在上行与折返过程中形成的回流流场)用以实现对上行的预混气流进行预热而使其着火燃烧；由于这部分回流气流的存在以及初始旋流强度的作用使得整个向下的气流流场易于变得较为均匀。热风炉采用这种流动燃烧方式后，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燃烧方式改变为这种多喷嘴正交分级混合、环槽旋流射流与回流预热的燃烧的方式，以及燃烧室助燃多孔体的应用，既提高了燃烧的完全程度又缩小了燃烧室空间，且借助气流上行折返形成的一部分处在助燃陶瓷多孔体中的回流涡旋，既能实现火焰(燃烧)的稳定又能达到强化预热煤气与空气预混气流而提高局部燃烧温度的目的。由于燃烧过程在助燃陶瓷多孔体(11)中完成，因而能有效提高助燃陶瓷多孔体(11)和第一蓄热体(12a)的温度(几乎等于燃烧温度)，为提供高风温创造了极为有利的条件。如果在蓄热室中的蓄热体采用格孔互通的结构或者采用耐火球堆积，因其对气流的调压均流作用比较强，能有效提高了蓄热体的利用率和增强热交换过程，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，本实用新型通过多喷嘴分级正交混合而实现快速预混、助燃多孔体中回流预热稳焰与高强度燃烧，以及均匀蓄热体中气流分布和实现蓄热室中的高效率传热。这样就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条件。
[0020]本实用新型采用球形拱顶燃烧室下设置环形燃烧器结构，由于煤气与空气喷嘴环形均布与多流股正交分级混合，实现煤气与空气在煤气与空气混合环道内完成混合过程，并借助混气的旋流上喷与折返过程所形成的回旋的回流涡旋结构，造成回流稳焰与高强度燃烧的环境，随后进入堆放于燃烧室中的锥形堆放的助燃陶瓷多孔体中完成燃烧过程。由于助燃陶瓷多孔体和其下的蓄热室中的蓄热体均采用小直径大孔间距且格孔与格孔互通的宽堆砌边缝的新型格子砖，能进一步调整气流分布和增强气流与之的热交换过程。使用这种结构的热风炉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，是热风炉上的创新，有良好的经济和社会效益。
【权利要求】
1.一种带有环形均布煤气与空气喷嘴分级混合燃烧的热风炉，包括燃烧室墙体(la)、燃烧室(2)、陶瓷多孔体(11)、热风出口管(17)，燃烧器墙体(lb)、煤气进气管(3)、空气进气管(4)、煤气分配环道(5)和空气分配环道(6)，其特征在于，燃烧室墙体(Ia)是球形拱顶状，其内锥形堆放有助燃陶瓷多孔体(11)，燃烧室墙体(Ia)和其下部的圆筒状燃烧器墙体(Ib)连成一体，燃烧器墙体(Ib)内的空间为蓄热室(10)的一部分，燃烧器墙体(Ib)的圆筒体上，垂直其轴线对应布置有煤气进气管(3)和空气进气管(4)，煤气进气管(3)和空气进气管(4)分别垂直或倾斜连接砌筑在燃烧器墙体内的煤气分配环道(5)与空气分配环道(6)上，煤气分配环道(5)与空气分配环道(6)的内侧环墙上分别环形均布一定数量的矩形截面的煤气喷嘴通道(7)和空气喷嘴通道(8)，煤气喷嘴通道分为上煤气喷嘴通道(7a)、下煤气喷嘴通道(7b)，分别以水平倾斜和水平径向进入煤气与空气预混合环道(9)的外侧壁，空气喷嘴通道(8 )离开空气分配环道(6 )的内侧环墙后，转折向上垂直进入煤气与空气预混合环道(9)的底部，煤气与空气预混合环道(9)为梯形截面，上部开口，开口处沿着燃烧器环墙的上端面均布气流阻挡环圈(9a)，燃烧器墙体(Ib)上，在煤气分配环道(5)所在高度位置的一部分墙体上，设有垂直其轴线的热风出口管(17)，煤气分配环道(5)为断开式的不完整圆环，燃烧器墙体(Ib)的下部内侧与蓄热室墙体(Ic)的上部内层圆筒墙体的外侧经阶梯缝式迷宫密封连接结构(18)，相互可滑移的套接在一起，蓄热室墙体(Ic)下部水平设置有支撑蓄热体(12)的多孔板状的炉箅子(13)，蓄热室(10)内有自炉箅子向上堆砌至燃烧器上端面的由格子砖或耐火球构成的多孔蓄热体(12)，炉箅子(13)下部的蓄热室墙体(Ic)及炉底(Id)之间的内部空间构成冷风室(14)，冷风室墙体上有与之相通，且垂直其轴线的烟气出口管(16)和冷风进口管(15)，冷风室墙体是圆筒状蓄热室墙体的延伸，炉底构成蓄热室墙体的端部封头。
2.根据权利要求1所述的带有环形均布煤气与空气喷嘴分级混合燃烧的热风炉其特征在于，所述的燃烧室墙体(Ia)和燃烧器墙体(Ib)为金属外壳内壁上砌筑耐高温13000C~1500°C的耐火 材料层构成，耐火材料层由重质耐材低蠕变高铝砖或红柱石高铝砖内层、轻质耐材高铝聚轻砖外层，以及外层外面的陶瓷纤维棉与喷涂层结构合在一起构成，其内锥形堆放助燃陶瓷多孔体(11)，与下部的蓄热体格子砖格孔互通。
3.根据权利要求1所述的带有环形均布煤气与空气喷嘴分级混合燃烧的热风炉，其特征在于，所述的煤气进气管(3)和空气进气管(4)是在金属管内壁上砌筑耐火的高铝砖或粘土砖构成的圆形通道，煤气进气管(3)空气进气管(4)分别设置在燃烧器筒体的上部与下部，煤气进气管(3)和空气进气管(4)均以O~30°的角度分别连接设置在燃烧器墙体(Ib)内的矩形截面的煤气分配环道(5)和空气分配环道(6)的外侧环墙上。
4.根据权利要求1所述的带有环形均布煤气与空气喷嘴分级混合燃烧的热风炉，其特征在于，所述的煤气分配环道(5)内侧环墙上部与下部分两环均匀布置一定数量的下煤气喷嘴通道(7b)和上煤气喷嘴通道(7a)，且分别水平径向接入和倾斜接入煤气与空气混合环道(9)的外侧墙上；空气分配环道(6)内侧环墙上部有和煤气喷嘴通道对应的一定数量的环形周向均匀分布的空气喷嘴通道(8)，其截面为扇形或矩形，并垂直向上接入煤气与空气混合环道(9)的底部。
5.根据权利要求1所述的带有环形均布煤气与空气喷嘴分级混合燃烧的热风炉，其特征在于，所述的煤气与空气混合环道(9)设置在燃烧室墙体(Ib)的上端部，呈截面为倒梯形的上部开口的环槽，其开口处沿着燃烧器环墙的上端面均布有由抗热震性耐火材料砌筑而成的气流阻挡环圈(9a)。
6.根据权利要求1所述的带有环形均布煤气与空气喷嘴分级混合燃烧的热风炉，其特征在于，所述的蓄热室墙体(Ic)是在金属外壳内壁上从上到下分别砌筑耐火的硅质砖或红柱石质砖、高招质砖、粘土质砖构成的圆筒体。
7.根据权利要求1所述的带有环形均布煤气与空气喷嘴分级混合燃烧的热风炉，其特征在于，所述的多孔蓄热体(12)为从上到下依次排列的由硅质格子砖构成的第一蓄热体(12a)、由红柱石高招格子砖构成的第二蓄热体(12b)和由红柱石粘土格子砖构成的第三蓄热体(12c)组成，每个蓄热体格子砖的格孔均为锥形圆孔，格孔与格孔之间有互通的沟槽。
8.根据权利要求1所述的带有环形均布煤气与空气喷嘴分级混合燃烧的热风炉，其特征在于，所述的烟气出口管(16)和冷风进口管(15)为金属管内壁上砌筑耐火的粘土砖层构成，并与蓄热室下部墙体(Ic)连成一体，蓄热室墙体(Ic)与圆盘形的炉底(Id)是固定在一起的，炉底内设置有加强结构稳定性的井字形槽工字钢；所述的炉箅子(13)是由耐热铸铁制成的多孔体，置于耐热铸铁制成的支撑柱上，支撑柱固定在炉底上，置于冷风室(14)内。`
【文档编号】C21B9/08GK203653596SQ201320653620
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】陈维汉, 陈云鹤, 杨海涛 申请人:陈维汉