煤氣與空氣交叉混合旋流上噴折返蓄熱體燃燒的熱風爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及煤氣與空氣交叉混合旋流上噴折返蓄熱體燃燒的熱風爐，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)煤氣與混合不均勻的問題，其解決的技術(shù)方案是，燃燒室墻體和其下部的圓筒體狀的燃燒器墻體連為一體，燃燒器墻體上在煤氣分配環(huán)道同一高度位置上設有垂直其軸線的熱風出口管，燃燒器墻體的下部圓筒體內(nèi)側(cè)與蓄熱室墻體的上部內(nèi)層圓筒墻體外側(cè)經(jīng)階梯縫式的迷宮密封連接結(jié)構(gòu)相互呈可滑移狀套接在一起，冷風室墻體內(nèi)為冷風室，冷風室墻體上裝有與其垂直的相連通的煙氣出口管和冷風進口管，冷風室墻體固定在爐底上，本實用新型能夠有效實現(xiàn)熱風爐的高效、高溫、均速、高熱強度、且安全與穩(wěn)定地運行，是熱風爐上的創(chuàng)新。
【專利說明】煤氣與空氣交叉混合旋流上噴折返蓄熱體燃燒的熱風爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及用于為高爐提供高溫鼓風的熱風爐，特別是一種煤氣與空氣交叉混合旋流上噴折返蓄熱體燃燒的熱風爐。
【背景技術(shù)】
[0002]當前，高爐熱風爐從節(jié)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(jié)能、環(huán)保、增產(chǎn)的目的。為此，在熱風爐中必須實現(xiàn)優(yōu)化的燃燒過程與強化的傳熱過程相結(jié)合爐內(nèi)過程。這就涉及到燃燒裝置的結(jié)構(gòu)、蓄熱體結(jié)構(gòu)與布置、以及氣流流場的組織?？v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(jié)構(gòu)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(tài)的應用等)，導致燃燒室中燃燒氣流的特征變化大、氣流不穩(wěn)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(jié)構(gòu)與布置均難以按照流場結(jié)構(gòu)和負荷狀態(tài)選取，從而整體影響熱風爐的性能和實際使用效果，因此，熱風爐的改進和創(chuàng)新是亟需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本實用新型之目的就是提供一種煤氣與空氣交叉混合旋流上噴折返蓄熱體燃燒的熱風爐，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)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(jié)構(gòu)復雜的問題。
[0004]本實用新型解決的技術(shù)方案是，包括燃燒室墻體、燃燒室、蓄熱室和冷風室，燃燒室墻體為半球面的拱頂狀，其內(nèi)部的燃燒室中堆放有錐形的助燃蓄熱體，燃燒室墻體和其下部的圓筒體狀的燃燒器墻體連為一體，燃燒器墻體上設有分別與砌筑在燃燒器墻體內(nèi)的煤氣分配環(huán)道、空氣分配環(huán)道相連接的煤氣進氣管、空氣進氣管，煤氣分配環(huán)道的底部、空氣分配環(huán)道的頂部分別對應連接有沿周向均布的截面為矩形的煤氣噴嘴通道、空氣噴嘴通道，向上傾斜的空氣噴嘴通道與向下傾斜的煤氣噴嘴通道匯合連通，構(gòu)成有水平傾角的噴口接入上部開口的煤氣與空氣預混合環(huán)道的外側(cè)環(huán)墻上，燃燒器墻體上在煤氣分配環(huán)道同一高度位置上設有垂直其軸線的熱風出口管，燃燒器墻體的下部圓筒體內(nèi)側(cè)與蓄熱室墻體的上部內(nèi)層圓筒墻體外側(cè)經(jīng)階梯縫式的迷宮密封連接結(jié)構(gòu)相互呈可滑移狀套接在一起，圓筒形的蓄熱室墻體與冷風室墻體連接處內(nèi)部水平設置有多孔板狀的爐箅子，爐箅子置于爐底上的支撐柱上，蓄熱室墻體內(nèi)的蓄熱室內(nèi)有自爐箅子向上堆砌至燃燒器墻體頂端的多孔狀的蓄熱體，冷風室墻體內(nèi)為冷風室，冷風室墻體上裝有與其垂直的相連通的煙氣出口管和冷風進口管，冷風室墻體固定在爐底上。
[0005]本實用新型能夠有效實現(xiàn)熱風爐的高效、高溫、均速、高熱強度、且安全與穩(wěn)定地運行，有效節(jié)省燃料、節(jié)約投資、降低廢氣溫度與有害氣體的排放量、減少環(huán)境污染，是熱風爐上的創(chuàng)新。
【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A-A部截面圖。
[0008]圖3為本實用新型圖1中B-B部截面圖。
【具體實施方式】
[0009]以下結(jié)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給出，本實用新型包括燃燒室墻體、燃燒室、蓄熱室和冷風室，燃燒室墻體Ia為半球面的拱頂狀，其內(nèi)部的燃燒室2中堆放有錐形的助燃蓄熱體11，燃燒室墻體Ia和其下部的圓筒體狀的燃燒器墻體Ib連為一體，燃燒器墻體Ib上設有分別與砌筑在燃燒器墻體Ib內(nèi)的煤氣分配環(huán)道5、空氣分配環(huán)道6相連接的煤氣進氣管3、空氣進氣管4，煤氣分配環(huán)道5的底部、空氣分配環(huán)道6的頂部分別對應連接有沿周向均布的截面為矩形的煤氣噴嘴通道7、空氣噴嘴通道8，向上傾斜的空氣噴嘴通道8與向下傾斜的煤氣噴嘴通道7相連通，構(gòu)成有水平傾角的噴口，接入上部開口的煤氣與空氣預混合環(huán)道9的外側(cè)環(huán)墻上，燃燒器墻體Ib上在煤氣分配環(huán)道5同一高度位置上設有垂直其軸線的熱風出口管17，因而煤氣分配環(huán)道5為斷開式的不完整圓環(huán)，燃燒器墻體Ib的下部圓筒體內(nèi)側(cè)與蓄熱室墻體Ic的上部內(nèi)層圓筒墻體外側(cè)經(jīng)階梯縫式的迷宮密封連接結(jié)構(gòu)18相互呈可滑移狀套接在一起，圓筒形的蓄熱室墻體Ic與冷風室墻體Ie連接處內(nèi)部水平設置有多孔板狀的爐箅子13，爐箅子13置于爐底Id上的支撐柱上，蓄熱室墻體Ic內(nèi)的蓄熱室10內(nèi)有自爐箅子向上堆砌至燃燒器墻體Ib頂端的多孔狀的蓄熱體12，冷風室墻體Ie內(nèi)為冷風室14，冷風室墻體Ie上裝有與其垂直的相連通的煙氣出口管16和冷風進口管15，冷風室墻體Ie固定在爐底Id上。
[0011]所述的燃燒室墻體Ia和燃燒器墻體Ib均為金屬外殼內(nèi)壁上砌筑耐溫1300°C?1500°C的耐火材料層構(gòu)成，耐火材料層由重質(zhì)耐材(低蠕變高鋁磚或紅柱石高鋁磚)內(nèi)層、輕質(zhì)耐材(高鋁聚輕磚)外層，以及外層外面的陶瓷纖維棉與噴涂層依次組合在一起構(gòu)成，內(nèi)部堆放的助燃陶瓷多孔體11，是由高溫熱震性能強且防粘附的格子磚自下向上堆砌成錐形，與下部的蓄熱體的格孔呈互通狀。
[0012]所述的煤氣進氣管3和空氣進氣管4是在金屬管內(nèi)壁上砌筑高鋁磚或粘土磚構(gòu)成的圓形通道，煤氣進氣管3置于空氣進氣管4的上方，煤氣進氣管3和空氣進氣管4均以O?30°的角度分別連接煤氣分配環(huán)道5和空氣分配環(huán)道6。
[0013]所述的煤氣與空氣預混合環(huán)道9為上部寬、下部窄的收縮狀，上部開口垂直連通燃燒器墻體Ib的上端面上。
[0014]所述的熱風出口管17是用耐高溫且性能穩(wěn)定的低蠕變高鋁磚或紅柱石剛玉磚砌筑構(gòu)成的圓筒形。
[0015]所述的蓄熱室墻體Ic是在金屬外殼內(nèi)壁上自上向下分別由硅質(zhì)磚或紅柱石質(zhì)磚、高招質(zhì)磚、粘土質(zhì)磚砌筑構(gòu)成的圓筒體。
[0016]所述的蓄熱體12由從上到下依次排列的第一蓄熱體12a、第二蓄熱體12b和第三蓄熱體12c構(gòu)成,第一蓄熱體12a為娃質(zhì)格子磚,第二蓄熱體12b為紅柱石高招格子磚,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。
[0017]所述的爐箅子13是由耐熱鑄鐵制成的多孔體，置于耐熱鑄鐵制成的支撐柱上，支撐柱置于冷風室14內(nèi)。
[0018]所述的煙氣出口管16和冷風進口管15為金屬管內(nèi)壁上砌筑粘土磚構(gòu)成的與冷風室墻體Ie相連的一體結(jié)構(gòu)，冷風室墻體Ie與圓盤形的爐底Id固定在一起，爐底Id內(nèi)有工字型槽鋼疊鋪成井字形的穩(wěn)定性加強體。
[0019]本實用新型的使用情況是，在燃燒器中煤氣與空氣通過各自的分配環(huán)道內(nèi)側(cè)引出均布的煤氣噴嘴通道7和空氣噴嘴通道8，在相互交匯處開始混合并進入煤氣與空氣預混合口環(huán)道9中繼續(xù)旋流混合，之后向上進入燃燒室2，進入燃燒室的預混氣流(或半預混氣流)旋流垂直上行，在經(jīng)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蓄熱體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(qū)域(氣流在上行與折返過程中形成的回流流場)用以實現(xiàn)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(wěn)定、燃燒強度弱、燃燒溫度低等關(guān)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?yōu)檫@種煤氣與空氣上下交叉噴射預混環(huán)道中旋流混合，且上行回流預熱后折返進入助燃蓄熱體中完成燃燒過程的燃燒的方式，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蓄熱體中的回流渦旋，既能實現(xiàn)火焰的穩(wěn)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蓄熱體11中完成，因而能有效提高助燃蓄熱體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(chuàng)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(jié)構(gòu)或者采用耐火球堆積，因其對氣流的調(diào)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(diào)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。
[0020]總之，相對于采用其他氣體燃燒裝置的熱風爐而言，本實用新型通過噴嘴上下交叉噴射預混環(huán)道中旋流混合而實現(xiàn)快速預混，實現(xiàn)煤氣與空氣在煤氣與空氣預混合環(huán)道內(nèi)內(nèi)完成旋流混合過程，并借助混氣的上噴與折返過程所形成的回流渦旋結(jié)構(gòu)，造成回流穩(wěn)焰與高強度燃燒的環(huán)境，隨后進入堆放于燃燒室中的錐形堆放的助燃陶瓷蓄熱體中完成燃燒過程。由于助燃陶瓷蓄熱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格子磚，能進一步調(diào)整氣流分布和增強氣流與之的熱交換過程。使用這種結(jié)構(gòu)的熱風爐能夠有效實現(xiàn)熱風爐的高效、高溫、均速、高熱強度、且安全與穩(wěn)定地運行，繼而達到節(jié)省燃料、節(jié)約投資、降低廢氣溫度與有害氣體的排放量、減少環(huán)境污染的良好效果，是熱風爐上的創(chuàng)新，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。
【權(quán)利要求】
1.一種煤氣與空氣交叉混合旋流上噴折返蓄熱體燃燒的熱風爐，包括燃燒室墻體、燃燒室、蓄熱室和冷風室，其特征在于，燃燒室墻體(Ia)為半球面的拱頂狀，其內(nèi)部的燃燒室(2)中堆放有錐形的助燃蓄熱體(11)，燃燒室墻體(Ia)和其下部的圓筒體狀的燃燒器墻體(Ib)連為一體，燃燒器墻體(Ib)上設有分別與砌筑在燃燒器墻體(Ib)內(nèi)的煤氣分配環(huán)道(5)、空氣分配環(huán)道(6)相連接的煤氣進氣管(3)、空氣進氣管(4)，煤氣分配環(huán)道(5)的底部、空氣分配環(huán)道(6)的頂部分別對應連接有沿周向均布的截面為矩形的煤氣噴嘴通道(7)、空氣噴嘴通道(8)，向上傾斜的空氣噴嘴通道(8)與向下傾斜的煤氣噴嘴通道(7)相連通，構(gòu)成有水平傾角的噴口，接入上部開口的煤氣與空氣預混合環(huán)道(9)的外側(cè)環(huán)墻上，燃燒器墻體(Ib)上在煤氣分配環(huán)道(5)同一高度位置上設有垂直其軸線的熱風出口管(17)，燃燒器墻體(Ib)的下部圓筒體內(nèi)側(cè)與蓄熱室墻體(Ic)的上部內(nèi)層圓筒墻體外側(cè)經(jīng)階梯縫式的迷宮密封連接結(jié)構(gòu)(18)相互呈可滑移狀套接在一起，圓筒形的蓄熱室墻體(Ic)與冷風室墻體(Ie)連接處內(nèi)部水平設置有多孔板狀的爐箅子(13)，爐箅子(13)置于爐底(Id)上的支撐柱上，蓄熱室墻體(Ic)內(nèi)的蓄熱室(10)內(nèi)有自爐箅子向上堆砌至燃燒器墻體(Ib)頂端的多孔狀的蓄熱體(12)，冷風室墻體(Ie)內(nèi)為冷風室(14)，冷風室墻體(Ie)上裝有與其垂直的相連通的煙氣出口管(16)和冷風進口管(15)，冷風室墻體(Ie)固定在爐底(Id)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣與空氣交叉混合旋流上噴折返蓄熱體燃燒的熱風爐，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(nèi)壁上砌筑耐溫1300 V~1500 V的耐火材料層構(gòu)成，耐火材料層由低蠕變高鋁磚或紅柱石高鋁磚內(nèi)層、高鋁聚輕磚外層，以及外層外面的陶瓷纖維棉與噴涂層依次組合在一起構(gòu)成，內(nèi)部堆放的助燃陶瓷多孔體(11)是由格子磚自下向上堆砌成錐形，與下部的蓄熱體(12)的格孔呈互通狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣與空氣交叉混合旋流上噴折返蓄熱體燃燒的熱風爐，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(nèi)壁上砌筑高鋁磚或粘土磚構(gòu)成的圓形通道，煤氣進氣管(3)置于空氣進氣管(4)的上方，煤氣進氣管(3)和空氣進氣管(4)均以O~30°的角度分別 連接煤氣分配環(huán)道(5)和空氣分配環(huán)道(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣與空氣交叉混合旋流上噴折返蓄熱體燃燒的熱風爐，其特征在于，所述的煤氣與空氣預混合環(huán)道(9)為上部寬、下部窄的收縮狀，上部開口垂直連通燃燒器墻體(Ib)的上端面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣與空氣交叉混合旋流上噴折返蓄熱體燃燒的熱風爐，其特征在于，所述的熱風出口管(17)是由低蠕變高鋁磚或紅柱石剛玉磚砌筑構(gòu)成的圓筒形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣與空氣交叉混合旋流上噴折返蓄熱體燃燒的熱風爐，其特征在于，所述的蓄熱室墻體(Ic)是在金屬外殼內(nèi)壁上自上向下分別由硅質(zhì)磚或紅柱石質(zhì)磚、高招質(zhì)磚、粘土質(zhì)磚砌筑構(gòu)成的圓筒體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣與空氣交叉混合旋流上噴折返蓄熱體燃燒的熱風爐，其特征在于，所述的蓄熱體(12)由從上到下依次排列的第一蓄熱體(12a)、第二蓄熱體(12b)和第三蓄熱體(12c)構(gòu)成,第一蓄熱體(12a)為娃質(zhì)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。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣與空氣交叉混合旋流上噴折返蓄熱體燃燒的熱風爐，其特征在于，所述的爐箅子(13)是由耐熱鑄鐵制成的多孔體，置于耐熱鑄鐵制成的支撐柱上，支撐柱置于冷風室(14)內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣與空氣交叉混合旋流上噴折返蓄熱體燃燒的熱風爐，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(nèi)壁上砌筑粘土磚構(gòu)成的與冷風室墻體(Ie)相連的一體結(jié)構(gòu)，冷風室墻體(Ie)與圓盤形的爐底(Id)固定在一起，爐底(Id)內(nèi)有工字型槽鋼疊 鋪成井字形的穩(wěn)定性加強體。
【文檔編號】C21B9/00GK203474829SQ201320551277
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】陳維漢, 楊海濤, 陳云鶴 申請人:鄭州華鑫耐火材料實業(yè)有限公司