燃燒室內環形均布噴嘴煤氣與空氣噴射混合的熱風爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及燃燒室內環形均布噴嘴煤氣與空氣噴射混合的熱風爐，有效解決燃燒強度低和燃燒器結構復雜的問題，結構是，燃燒室墻體是球形拱頂狀，其內有助燃陶瓷多孔體，燃燒室墻體與燃燒器墻體連為一體，燃燒器墻體的圓筒體上垂直其軸線對應布置有煤氣進氣管和空氣進氣管，煤氣進氣管和空氣進氣管分別與煤氣分配環道與空氣分配環道相連通，煤氣與空氣分配環道的內側環墻上對應分別均布有多個矩形截面的煤氣組合噴嘴通道和空氣噴嘴通道，燃燒器墻體的下部圓筒體內側與蓄熱室墻體的上部內層圓筒墻體外側經階梯縫式迷宮密封連接結構相互可滑移的套接在一起，爐箅子下部的冷風室墻體及爐底的內部空間構成冷風室，節能高效、環保，工作效率高。
【專利說明】燃燒室內環形均布噴嘴煤氣與空氣噴射混合的熱風爐
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及熱風爐，特別是用于為高爐提供高溫鼓風的一種燃燒室內環形均布噴嘴煤氣與空氣噴射混合的熱風爐。
【背景技術】
[0002]高爐熱風爐是工業生產中常用的設備，特別是鋼鐵生產中更是必不可少，高爐熱風爐從節能降耗上考慮要求在燃燒低熱值高爐煤氣下獲得高性能和高效益，而最終達到高效、節能、環保、增產的目的。為此，在熱風爐中必須實現優化的燃燒過程與強化的傳熱過程相結合爐內過程。這就涉及到燃燒裝置的結構、蓄熱體結構與布置、以及氣流流場的組織。由于結構上的問題，縱觀目前使用的各種熱風爐，其氣體燃燒裝置均以煤氣與空氣在燃燒空間中混合、預熱、著火燃燒模式為主，這種模式總是存在混合不均、燃燒不完全、燃燒室空間大、燃燒器結構復雜等問題；而燃燒室與蓄熱室中的氣流組織安排不當(流速選擇、氣流分配與控制、旋流與回流狀態的應用等)，導致燃燒室中燃燒氣流的特征變化大、氣流不穩定、燃燒強度低，進而引起蓄熱室中氣流分布不均，降低傳熱效果與蓄熱體的利用率；由于蓄熱體的結構與布置均難以按照流場結構和負荷狀態選取，從而整體影響熱風爐的性能和實際使用效果，因此，有待進一步改進和創新。

【發明內容】

[0003]針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本實用新型之目的就是提供一種燃燒室內環形均布噴嘴煤氣與空氣噴射混合的熱風爐，可有效解決煤氣與空氣混合速率低、混合不均勻，燃燒強度低、燃燒溫度低、燃燒不完全、燃燒室空間大和燃燒器結構復雜的問題。
[0004]本實用新型解決的技術方案是，包括燃燒室墻體、燃燒器墻體、煤氣進氣管、空氣進氣管、煤氣分配環道、空氣分配環道和蓄熱室墻體，燃燒室墻體是球形拱頂狀，其內呈錐形堆放有助燃陶瓷多孔體，燃燒室墻體與下部的圓筒體狀結構的燃燒器墻體連為一體，燃燒器墻體內的空間為蓄熱室的一部分，燃燒器墻體的圓筒體上垂直其軸線對應布置有煤氣進氣管和空氣進氣管，煤氣進氣管和空氣進氣管分別垂直或傾斜與砌筑在燃燒器墻體內的煤氣分配環道與空氣分配環道相連通，煤氣分配環道與空氣分配環道的內側環墻上對應分別均布有多個矩形截面的煤氣組合噴嘴通道和空氣噴嘴通道，煤氣組合噴嘴通道以三個噴嘴為一組的組合結構，水平徑向或以小于30°的傾角伸入煤氣與空氣預混合口的側壁，空氣噴嘴通道與空氣分配環道的內側環墻分離向上垂直伸入煤氣與空氣預混合口的底部，空氣噴嘴通道截面為扇形，上部開口為孔口，沿著燃燒器環墻均勻分布于預混氣調節環道的底部，預混氣調節環道的上端面連通燃燒室，燃燒器墻體上在煤氣分配環道所在高度位置的一部分墻體上設有垂直其軸線的熱風出口管，煤氣分配環道為斷開式的不完整圓環，燃燒器墻體的下部圓筒體內側與蓄熱室墻體的上部內層圓筒墻體外側，經階梯縫式迷宮密封連接結構相互可滑移的套接在一起，在圓筒形的蓄熱室墻體與冷風室墻體及爐底交界處水平設置有多孔板狀的爐箅子，爐箅子置于爐底上面的多根支撐柱上，蓄熱室內有自爐箅子向上由格子磚或耐火球堆砌至燃燒器上端面的多孔蓄熱體，爐箅子下部的冷風室墻體及爐底的內部空間構成冷風室，冷風室處的墻體上有與冷風室相通的垂直煙氣出口管和冷風進口管。
[0005]本實用新型結構新穎獨特，節能高效、環保，工作效率高，有效解決現有熱風爐煤氣與空氣混合速率低、混合不均勻，燃燒強度低、燃燒溫度低、燃燒不完全、燃燒室空間大和燃燒器結構復雜的問題，是熱風爐上的創新，有良好的經濟和社會效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本實用新型的剖面主視圖。
[0007]圖2為本實用新型圖1中B-B部截面圖。
[0008]圖3為本實用新型圖1中A-A部截面圖。
【具體實施方式】
[0009]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作詳細說明。
[0010]由圖1-3所示，本實用新型包括燃燒室墻體la、燃燒器墻體lb、煤氣進氣管3、空氣進氣管4、煤氣分配環道5、空氣分配環道6和蓄熱室墻體，燃燒室墻體Ia是球形拱頂狀，其內呈錐形堆放有助燃陶瓷多孔體11，燃燒室墻體Ia與下部的圓筒體狀結構的燃燒器墻體Ib連為一體，燃燒器墻體Ib內的空間為蓄熱室10的一部分，燃燒器墻體Ib的圓筒體上垂直其軸線對應布置有煤氣進氣管3和空氣進氣管4，煤氣進氣管3和空氣進氣管4分別垂直或傾斜與砌筑在燃燒器墻體內的煤氣分配環道5與空氣分配環道6相連通，煤氣分配環道5與空氣分配環道6的內側環墻上對應分別均布有多個矩形截面的煤氣組合噴嘴通道7和空氣噴嘴通道8，煤氣組合噴嘴通道7以三個噴嘴為一組的組合結構，水平徑向或以小于30°的傾角伸入煤氣與空氣預混合口 9的側壁，空氣噴嘴通道8與空氣分配環道6的內側環墻分離向上垂直伸入煤氣與空氣預混合口 9的底部，空氣噴嘴通道8截面為扇形，上部開口為孔口，沿著燃燒器環墻均勻分布于預混氣調節環道9a的底部，預混氣調節環道9a的上端面連通燃燒室2，燃燒器墻體Ib上在煤氣分配環道5所在高度位置的一部分墻體上設有垂直其軸線的熱風出口管17，煤氣分配環道5為斷開式的不完整圓環，燃燒器墻體Ib的下部圓筒體內側與蓄熱室墻體Ic的上部內層圓筒墻體外側，經階梯縫式迷宮密封連接結構18相互可滑移的套接在一起，在圓筒形的蓄熱室墻體Ic與冷風室墻體及爐底Id交界處水平設置有多孔板狀的爐箅子13，爐箅子13置于爐底上面的多根支撐柱上，蓄熱室10內有自爐箅子向上由格子磚或耐火球堆砌至燃燒器上端面的多孔蓄熱體12，爐箅子13下部的冷風室墻體及爐底Id的內部空間構成冷風室14，冷風室處的墻體上有與冷風室相通的垂直煙氣出口管16和冷風進口管15。冷風室墻體是圓筒狀蓄熱室墻體的延伸，而爐底是其端部封頭。
[0011]所述的燃燒室墻體Ia和燃燒器墻體Ib均為金屬外殼內壁上砌筑耐高溫1300°C?1500°C的耐火材料層構成，耐高溫的耐火材料層是由重質耐材(低蠕變高鋁磚或紅柱石高鋁磚)內層與輕質耐材(高鋁聚輕磚)外層構成的復合體。
[0012]所述的燃燒室墻體la、耐火材料層以及外層外面的陶瓷纖維棉與噴涂層組合在一起構成燃燒室，燃燒室內呈錐形堆放有助燃陶瓷多孔體11，與下部不同格子磚構成的蓄熱體格孔互通。
[0013]所述的煤氣進氣管3和空氣進氣管4是在金屬管內壁上砌筑耐火材料(如高鋁磚或粘土磚)構成的圓形通道，煤氣進氣管3空氣進氣管4分別設置在燃燒器筒體的上部與下部，煤氣進氣管4和空氣進氣管4a均以O?30°的角度分別連接在設置于燃燒器墻體Ib內的矩形截面的煤氣分配環道5和空氣分配環道6的外側環墻上。
[0014]所述的煤氣分配環道5內側環墻上部有多個以環道周向均勻分布的煤氣組合噴嘴通道7，煤氣組合噴嘴通道7由間開的三個水平布置的矩形截面噴嘴構成，水平或以小于30°的傾角接于煤氣與空氣混合口 9的外墻上；空氣分配環道6內側環墻上部有和煤氣組合噴嘴通道對應的多個以環道周向均勻分布的空氣噴嘴通道8，其截面為扇形或矩形，垂直向上接入煤氣與空氣混合口 9的底部；在煤氣與空氣混合口 9的上面設置有預混氣調節環道9a，預混氣調節環道9a截面為倒梯形的上部開口的環槽狀。
[0015]所述的熱風出口管17是用低蠕變高鋁磚或紅柱石剛玉磚(耐高溫且性能穩定的耐火材料)砌筑而成的圓形。
[0016]所述的蓄熱室墻體Ic是在金屬外殼內壁上從上到下分別由耐火材料硅質磚或紅柱石質磚、高招質磚、粘土質磚砌筑構成的圓筒體。
[0017]所述的多孔蓄熱體12為堆放于蓄熱室中格子磚組成，其從上到下依次排列的是第一蓄熱體12a、第二蓄熱體12b和第三蓄熱體12c，第一蓄熱體12a為硅質格子磚，第二蓄熱體12b為紅柱石高鋁格子磚，第三蓄熱體12c為紅柱石粘土格子磚，格子磚的格孔為錐形圓孔，格孔與格孔之間有互通的溝槽；支撐多孔蓄熱體的爐箅子13是由耐熱鑄鐵制成的多孔體，置于耐熱鑄鐵的支撐柱上，支撐柱置于冷風室14內。
[0018]所述的煙氣出口管16和冷風進口管15為金屬管內壁上砌筑耐火材料(通常為粘土磚)構成的與冷風室墻體Id相聯的一體結構,冷風室墻體Id與圓盤形的爐底固定在一起，爐底內有由工字型槽鋼疊鋪成井字形的穩定性加強體。
[0019]本實用新型的工作情況是，在燃燒器中煤氣與空氣通過各自的分配環道(5和6)內側引出均布的煤氣組合噴嘴通道(7)和空氣噴嘴通道(8)，并在煤氣與空氣預混合口(9)中正交混合后進入預混氣調節環道9a，在完成進一步的相互混合后進入燃燒室(2)，這樣的預混氣流(或半預混氣流)繼續垂直上行或以一定旋流上行，在經回流高溫煙氣預熱后折返進入堆放在燃燒室中錐形的助燃陶瓷多孔體(11)中完成燃燒過程，燃燒后的大部分高溫煙氣向下進入蓄熱體(12)中，一部分進入回流煙氣區域(氣流在上行與折返過程中形成的回流流場)用以實現對上行的預混氣流進行預熱而使其著火燃燒，因這部分回流氣流的存在而使得整個向下的氣流流場易于變得較為均勻。熱風爐采用這種流動燃燒方式后，就有效解決了低熱值煤氣燃燒不穩定、燃燒強度弱、燃燒溫度低等關鍵問題；將煤氣與空氣間的邊混合邊燃燒的占用大量燃燒空間的長焰燃燒方式改變為這種多流股正交預混合煤氣與空氣射流且采用陶瓷多孔體助燃的燃燒的方式，既提高了燃燒的完全程度又縮小了燃燒室空間，且借助氣流上行折返形成的一部分處在助燃陶瓷多孔體中的回流渦旋，既能實現火焰(燃燒)的穩定又能達到強化預熱煤氣與空氣預混氣流而提高局部燃燒溫度的目的。由于燃燒過程在助燃陶瓷多孔體(11)中完成，因而能有效提高助燃陶瓷多孔體(11)和第一蓄熱體(12a)的溫度(幾乎等于燃燒溫度)，為提供高風溫創造了極為有利的條件。如果在蓄熱室中的蓄熱體采用格孔互通的結構或者采用耐火球堆積，因其對氣流的調壓均流作用比較強，能有效提高了蓄熱體的利用率和增強熱交換過程，蓄熱室的空間高度也會因此而降低。尤其是在熱風爐的送風階段，蓄熱體的調壓均流作用對于改善冷風氣流分布的均勻性效果更為明顯。因此，相對于采用其他氣體燃燒裝置的熱風爐而言，本實用新型通過多噴嘴正交混合而實現快速預混、助燃多孔體中回流預熱穩焰與高強度燃燒，以及均勻蓄熱體中氣流分布和實現蓄熱室中的高效率傳熱。這樣就能極大地改善了熱風爐的熱工性能，使得熱風爐能在燃燒低熱值煤氣的條件下，在煤氣與空氣均不預熱的條件下，具備了高效、高風溫、與節能環保的功能。此外，結構的進一步的簡化與緊湊不僅會帶來了投資費用的節省，也為熱風爐結構的穩定提供了基礎條件。
[0020]總之，本實用新型采用球形拱頂燃燒室下設置環形燃燒器結構，由于煤氣與空氣噴嘴環形均布與多流股正交混合，實現煤氣與空氣在煤氣與空氣混合口內完成混合過程，并借助混氣的上噴與折返過程所形成的回流渦旋結構，造成回流穩焰與高強度燃燒的環境，隨后進入堆放于燃燒室中的錐形堆放的助燃陶瓷多孔體中完成燃燒過程。由于助燃陶瓷多孔體和其下的蓄熱室中的蓄熱體均采用小直徑大孔間距且格孔與格孔互通的寬堆砌邊縫的新型格子磚，能進一步調整氣流分布和增強氣流與之的熱交換過程。使用這種結構的熱風爐能夠有效實現熱風爐的高效、高溫、均速、高熱強度、且安全與穩定地運行，繼而達到節省燃料、節約投資、降低廢氣溫度與有害氣體的排放量、減少環境污染的良好效果。
【權利要求】
1.一種燃燒室內環形均布噴嘴煤氣與空氣噴射混合的熱風爐，包括燃燒室墻體(la)、燃燒器墻體(lb)、煤氣進氣管(3)、空氣進氣管(4)、煤氣分配環道(5)、空氣分配環道(6)和蓄熱室墻體，其特征在于，燃燒室墻體(Ia)是球形拱頂狀，其內呈錐形堆放有助燃陶瓷多孔體(11)，燃燒室墻體(Ia)與下部的圓筒體狀結構的燃燒器墻體(Ib)連為一體，燃燒器墻體(Ib)內的空間為蓄熱室(10)的一部分，燃燒器墻體(Ib)的圓筒體上垂直其軸線對應布置有煤氣進氣管(3)和空氣進氣管(4)，煤氣進氣管(3)和空氣進氣管(4)分別垂直或傾斜與砌筑在燃燒器墻體內的煤氣分配環道(5)與空氣分配環道(6)相連通，煤氣分配環道(5)與空氣分配環道(6)的內側環墻上對應分別均布有多個矩形截面的煤氣組合噴嘴通道(7)和空氣噴嘴通道(8)，煤氣組合噴嘴通道(7)以三個噴嘴為一組的組合結構，水平徑向或以小于30°的傾角伸入煤氣與空氣預混合口(9)的側壁，空氣噴嘴通道(8)與空氣分配環道 (6)的內側環墻分離向上垂直伸入煤氣與空氣預混合口(9)的底部，空氣噴嘴通道(8)截面為扇形，上部開口為孔口，沿著燃燒器環墻均勻分布于預混氣調節環道(9a)的底部，預混氣調節環道(9a)的上端面連通燃燒室(2)，燃燒器墻體(Ib)上在煤氣分配環道(5)所在高度位置的一部分墻體上設有垂直其軸線的熱風出口管(17)，煤氣分配環道(5)為斷開式的不完整圓環，燃燒器墻體(Ib)的下部圓筒體內側與蓄熱室墻體(Ic)的上部內層圓筒墻體外側，經階梯縫式迷宮密封連接結構(18)相互可滑移的套接在一起，在圓筒形的蓄熱室墻體(Ic)與冷風室墻體及爐底(Id)交界處水平設置有多孔板狀的爐箅子(13)，爐箅子(13)置于爐底上面的多根支撐柱上，蓄熱室(10)內有自爐箅子向上由格子磚或耐火球堆砌至燃燒器上端面的多孔蓄熱體(12)，爐箅子(13)下部的冷風室墻體及爐底(Id)的內部空間構成冷風室(14)，冷風室處的墻體上有與冷風室相通的垂直煙氣出口管(16)和冷風進口管(15)。
2.根據權利要求1所述的燃燒室內環形均布噴嘴煤氣與空氣噴射混合的熱風爐，其特征在于，所述的燃燒室墻體(Ia)和燃燒器墻體(Ib)均為金屬外殼內壁上砌筑耐高溫1300°C~1500°C的耐火材料層構成,耐高溫的耐火材料層是由重質耐材內層與輕質耐材外層構成的復合體。
3.根據權利要求1所述的燃燒室內環形均布噴嘴煤氣與空氣噴射混合的熱風爐，其特征在于，所述的燃燒室墻體(la)、耐火材料層以及外層外面的陶瓷纖維棉與噴涂層組合在一起構成燃燒室，燃燒室內呈錐形堆放有助燃陶瓷多孔體(11)，與下部不同格子磚構成的蓄熱體格孔互通。
4.根據權利要求1所述的燃燒室內環形均布噴嘴煤氣與空氣噴射混合的熱風爐，其特征在于，所述的煤氣進氣管(3)和空氣進氣管(4)是在金屬管內壁上砌筑耐火材料構成的圓形通道，煤氣進氣管(3)空氣進氣管(4)分別設置在燃燒器筒體的上部與下部，煤氣進氣管(4)和空氣進氣管(4a)均以O~30°的角度分別連接在設置于燃燒器墻體(Ib)內的矩形截面的煤氣分配環道(5)和空氣分配環道(6)的外側環墻上。
5.根據權利要求1所述的燃燒室內環形均布噴嘴煤氣與空氣噴射混合的熱風爐，其特征在于，所述的煤氣分配環道(5)內側環墻上部有多個以環道周向均勻分布的煤氣組合噴嘴通道(7)，煤氣組合噴嘴通道(7)由間開的三個水平布置的矩形截面噴嘴構成，水平或以小于30°的傾角接于煤氣與空氣混合口(9)的外墻上；空氣分配環道(6)內側環墻上部有和煤氣組合噴嘴通道對應的多個以環道周向均勻分布的空氣噴嘴通道(8)，其截面為扇形或矩形，垂直向上接入煤氣與空氣混合口(9)的底部；在煤氣與空氣混合口(9)的上面設置有預混氣調節環道(9a)，預混氣調節環道(9a)截面為倒梯形的上部開口的環槽狀。
6.根據權利要求1所述的燃燒室內環形均布噴嘴煤氣與空氣噴射混合的熱風爐，其特征在于，所述的熱風出口管(17)是用低蠕變高鋁磚或紅柱石剛玉磚砌筑而成的圓形。
7.根據權利要求1所述的燃燒室內環形均布噴嘴煤氣與空氣噴射混合的熱風爐，其特征在于，所述的蓄熱室墻體(Ic)是在金屬外殼內壁上從上到下分別由耐火材料硅質磚或紅柱石質磚、高招質磚、粘土質磚砌筑構成的圓筒體。
8.根據權利要求1所述的燃燒室內環形均布噴嘴煤氣與空氣噴射混合的熱風爐，其特征在于，所述的多孔蓄熱體為堆放于蓄熱室中格子磚組成，其從上到下依次排列的是第一蓄熱體(12a)、第二蓄熱體(12b)和第三蓄熱體(12c)，第一蓄熱體(12a)為硅質格子磚，第二蓄熱體(12b)為紅柱石高鋁格子磚，第三蓄熱體(12c)為紅柱石粘土格子磚，格子磚的格孔為錐形圓孔，格孔與格孔之間有互通的溝槽；支撐多孔蓄熱體的爐箅子(13)是由耐熱鑄鐵制成的多孔體，置于耐熱鑄鐵的支撐柱上，支撐柱置于冷風室(14)內。
9.根據權利要求1所述的燃燒室內環形均布噴嘴煤氣與空氣噴射混合的熱風爐，其特征在于，所述的煙氣出口管(16)和冷風進口管(15)為金屬管內壁上砌筑耐火材料構成的與冷風室墻體(Id)相聯的一體結構,冷風室墻體(Id)與圓盤形的爐底固定在一起,爐底內有由工字型槽鋼疊鋪成井字形 的穩定性加強體。
【文檔編號】C21B9/04GK203474830SQ201320565338
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2013年9月12日
【發明者】陳維漢, 楊海濤, 陳云鶴 申請人:鄭州華鑫耐火材料實業有限公司