专利名称：一种环道旋流上喷多孔蓄热体预混预热燃烧器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气体燃料燃烧装置，特别是作为一种燃烧器应用于工业加热 的热风炉及工业炉窑上的一种环道旋流上喷多孔蓄热体预混预热燃烧器。二背景技术：
目前，在燃烧低热值煤气(如高炉煤气、发生炉煤气)的各种气体燃烧器中，有煤 气集中喷射与空气四周多流股喷射切入的套筒或矩形扩散燃烧结构、煤气与空气分层喷射 混合燃烧结构、煤气与空气交错喷射混合燃烧结构、煤气与空气预先混合的内预混喷射燃 烧结构、以及新近发展的煤气与空气交错向上喷射混合燃烧气流折返的燃烧器结构等。总 之，工业炉窑的燃烧器已经完成从套筒燃烧器，逐步过渡到梳篦形空气喷嘴的矩形燃烧器 的转换，并发展到环形多喷嘴喷射、旋流混合的燃烧技术或者环形多喷嘴交错上喷预混燃 烧后气流折返、自预热的强化燃烧技术。随着燃烧技术的发展，使低热值煤气的燃烧强度与 火焰的稳定性都得到了较大的提高，再配合上煤气与助燃空气的预热使得燃烧温度也不断 升高、燃烧效率也逐步提升。但纵观现有的煤气燃烧器，仍然存在燃烧器结构复杂、燃烧气 流分配不均、燃烧气流的可控性差等问题。因此，改进燃烧装置的结构，跳出燃烧室中气流 混合燃烧的模式，利用煤气与空气在固体介质中混合燃烧的原理，使煤气的燃烧过程在多 孔介质中完成，以实现高强度燃烧与均勻高效传热-蓄热的有效结合，应该是燃烧器发展 上的一种创新。尤其是对于高炉热风炉而言更能利用燃烧室中的蓄热，在燃烧温度不高的 前提下实现稳定的高热风温度。三
实用新型内容针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本实用新型之目的就是提供一种环道旋流 上喷多孔蓄热体预混预热燃烧器，可有效解决陶瓷燃烧器结构复杂，燃烧气流分配不均、可 控性差，从而实现高强度燃烧与均勻高效传热-蓄热的有效结合，在燃烧温度不高的情况 下实现稳定的高热风温度的问题，其解决的技术方案是，包括圆筒墙体、拱顶和燃烧室，该 燃烧器由圆筒墙体、半球形或倒悬链线旋成结构的拱顶一起构成球顶圆筒状下开口，能使 气流在其中旋转燃烧的燃烧室结构，圆筒墙体内壁上环状布置上部开口的矩形截面的气流 初混环道，与其旋切相连有对称布置的煤气进气管和空气进气管，燃烧室结构内装填多孔 蓄热体，该多孔蓄热体为耐火球堆砌、或是不同孔径的格子砖，或是蜂窝状陶瓷结构，选择 何种多孔蓄热体，是根据燃烧器的大小及用途来决定。本实用新型结构简单，独特，使用效果好，特别是采用结构简单的煤气与空气气流 旋切初混进入燃烧器，上喷后折返进入多孔蓄热体完成燃烧过程的新型结构的燃烧器，它 能够实现煤气与空气在向上开口的环形通道中旋流混合后喷射进入燃烧室，强制上行后拱 顶折返进入多孔蓄热体，借助于多孔介质大量的接触面(单位体积80 120平方米)迅速 完成燃烧过程，且借助于多孔介质混流均压的作用形成均勻向下的烟气流场。由于多孔蓄 热体的蓄热为下一次气体燃烧提供高温环境使燃烧过程得以快速强化。在有限空间利用多 孔材料特征实现快速预混、预热与燃烧，就能有效降低空气过量系数、提高燃烧温度与燃烧 强度、进而极大地简化燃烧器结构与减轻燃烧器重量。四
图1为本实用新型燃烧器纵剖面主视图。图2为本实用新型燃烧器横剖面俯视图。
五具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作详细说明。由图1、2所示，本实用新型包括圆筒墙体、拱顶和燃烧室，该燃烧器由圆筒墙体1、 半球形或倒悬链线旋成结构的拱顶2 —起构成球顶圆筒状下开口，能使气流在其中旋转燃 烧的燃烧室结构3，圆筒墙体1内壁上环状布置上部开口的矩形截面的气流初混环道4，与 其旋切相连有对称布置的煤气进气管5和空气进气管6，燃烧室结构3内装填多孔蓄热体 7，该多孔蓄热体为耐火球堆砌、或是不同孔径的格子砖，或是蜂窝状陶瓷结构。为了保证使用效果，所说的气流初混环道4在燃烧室内壁水平周向布置，其横截 面是高度大而宽度小的矩形截面，上部开口于燃烧室，构成混合气流的进入燃烧室的环形 通道；所说的气流初混环道4与其旋切向相连接的煤气进气管5和空气进气管6是对称 布置的，其倾斜角在45° 90°，其数目1 4对；所说的燃烧室结构3内装填多孔蓄热体7，当是耐火球堆砌，球的直径为Φ40 Φ90mm，当是不同孔径的格子砖，其孔径为Φ 15 Φ40mm，当是蜂窝状陶瓷结构，小孔为正 六边形或正方形；所说的燃烧室结构3内装填多孔蓄热体7，其形状为圆台形，或是球形或椭球形， 或是与拱顶形状相应的外形结构。由上述可知，本实用新型是一种煤气与空气切向进入上开口的环形通道中，旋流 混合后向上进入燃烧室，经拱顶折返再进入多孔蓄热体中，实现快速预混、预热、高强度燃 烧，之后以均流均温的烟气进入前流出燃烧室的燃烧装置，这里称之为环道旋流上喷多孔 蓄热体预混预热燃烧器。该燃烧器(如图1所示)为一个球顶圆筒状下开口结构(以图为 准的相对上下)，包含圆筒墙体1，半球形或倒悬链线旋成形的拱顶2，一起构成能使气流在 其中旋转燃烧的燃烧室结构3 ；圆筒墙体1内壁上环状布置上部开口的矩形截面的初混环 道4，与其切向相连接是对称布置的煤气进气管5和空气进气管6 ；燃烧室结构3内充分装 填多孔蓄热体7，其结构可以是耐火球堆砌、可以是不同孔径的格子砖，也可以是特制的蜂 窝状陶瓷结构，其选择与燃烧器大小及用途密切相关。使用上述燃烧器时，煤气通过进气管5而空气通过进气管6以旋切方式进入上开 口的气流初混环道4，使煤气与空气在气流初混环道4内按同一旋转方向流动与混合；同时 也在旋转混合中通过气流初混环道4上部的开口进入燃烧室3，并被多孔蓄热体部分预热 而沿拱顶2旋转向上后折返向下进入多孔蓄热体7，在充分混合、预热着火、完全燃烧之后 流出燃烧室，形成均流均温的烟气流。选取合适的的气流速度、以及气流初混环道4的相对 高度与宽度、多孔蓄热体的结构形状与高度，以实现煤气与空气的迅速充分混合以及在多 孔蓄热体中完全燃烧；达到提高燃烧强度与燃烧温度并有效控制燃烧过程的目的。这种燃烧器能实现煤气与空气在初混环道中的初步混合与旋流向上流出并在多孔蓄热体中高强度稳定燃烧，从而有效解决了低热值煤气燃烧不稳定、燃烧强度小、燃烧温 度低等关键问题，将气流间相互混合燃烧改变为气流借助于多孔体表面相互混合与燃烧， 其简单的结构明显优于气流喷管内混合的无焰燃烧器与交错喷射快速混合燃烧器。本发明燃烧器为一端封闭的圆筒形结构1，其封闭端为半球形或倒悬链线旋成形 的拱顶结构2，均用优质耐火材料砌筑而成，圆筒壁中空部分为燃烧室3，其圆筒形结构1内 砌筑矩形截面的上部开口的气流初混环道4 ；煤气进口管5和空气进口管6分别与气流初 混环道4切向连接；这样就实现了煤气与空气进入初混环道的同向流动与混合；初混气流 经由预混环道上部的开口进入燃烧室，在其中旋转向上后经顶部再折返向下进入多孔蓄热 体7在其中一系列复杂流动中完成煤气与空气的继续充分混合与完成燃烧的全过程。通 过调节煤气进口管5和空气进口管6的流速、以及气流初预环道4的相对高度来实现煤气
与空气的初步混合与旋流结构，从而提高燃烧强度与燃烧温度，实现有效控制燃烧过程的 目。总之，本发明巧妙应用多孔蓄热体加强气流混合、促进化学反应、调节气流分布的 特点，以简单而合理的结构，有效地提高了燃烧器煤气与空气间的混合效果、克服气体空间 燃烧不稳定与燃烧强度难提高、燃烧气流速度温度分布不易均勻或不可控等关键问题，有 效地保证热风炉、工业炉窑等高效、均温、均速、高热强度、且安全与稳定地运行；继而实现 节省燃料、节约投资、降低废气温度与排放量、减少环境污染的良好的经济效益与社会效益。
权利要求一种环道旋流上喷多孔蓄热体预混预热燃烧器，包括圆筒墙体、拱顶和燃烧室，其特征在于，由圆筒墙体(1)、半球形或倒悬链线旋成结构的拱顶(2)一起构成球顶圆筒状下开口，能使气流在其中旋转燃烧的燃烧室结构(3)，圆筒墙体(1)内壁上环状布置上部开口的矩形截面的气流初混环道(4)，与其旋切相连有对称布置的煤气进气管(5)和空气进气管(6)，燃烧室结构(3)内装填多孔蓄热体(7)，该多孔蓄热体为耐火球堆砌、或是不同孔径的格子砖，或是蜂窝状陶瓷结构。
2.根据权利要求1所述的环道旋流上喷多孔蓄热体预混预热燃烧器，其特征在于，所 说的气流初混环道(4)在燃烧室内壁水平周向布置，其横截面是高度大而宽度小的矩形截 面，上部开口于燃烧室，构成混合气流的进入燃烧室的环形通道。
3.根据权利要求1所述的环道旋流上喷多孔蓄热体预混预热燃烧器，其特征在于，所 说的气流初混环道(4)与其旋切向相连接的煤气进气管(5)和空气进气管(6)是对称布置 的，其倾斜角在45° 90°，其数目1 4对。
4.根据权利要求1所述的环道旋流上喷多孔蓄热体预混预热燃烧器，其特征在于，所 说的燃烧室结构⑶内装填多孔蓄热体(7)，当是耐火球堆砌，球的直径为Φ40 Φ90πιπι， 当是不同孔径的格子砖，其孔径为Φ15 Φ40mm，当是蜂窝状陶瓷结构，小孔为正六边形 或正方形。
5.根据权利要求1所述的环道旋流上喷多孔蓄热体预混预热燃烧器，其特征在于，所 说的燃烧室结构(3)内装填多孔蓄热体(7)，其形状为圆台形，或是球形或椭球形，或是与 拱顶形状相应的外形结构。
专利摘要本实用新型涉及环道旋流上喷多孔蓄热体预混预热燃烧器，可有效解决陶瓷燃烧器结构复杂，燃烧气流分配不均、可控性差，实现稳定的高热风温度的问题，其结构是，包括圆筒墙体、拱顶和燃烧室，该燃烧器由圆筒墙体、半球形或倒悬链线旋成结构的拱顶一起构成球顶圆筒状下开口，能使气流在其中旋转燃烧的燃烧室结构，圆筒墙体内壁上环状布置上部开口的矩形截面的气流初混环道，与其旋切相连有对称布置的煤气进气管和空气进气管，燃烧室结构内装填多孔蓄热体，本实用新型结构简单，独特，使用效果好，在有限空间利用多孔材料特征实现快速预混、预热与燃烧，就能有效降低空气过量系数、提高燃烧温度与燃烧强度、进而极大地简化燃烧器结构与减轻燃烧器重量。
文档编号F23D14/02GK201772458SQ201020224500
公开日2011年3月23日 申请日期2010年6月12日 优先权日2010年6月12日
发明者刘世聚, 刘东沛, 刘力铭, 崔方辉, 范剑超, 陈维汉 申请人:郑州豫兴耐火材料有限公司