專利名稱：一種環(huán)道旋流預(yù)混噴射短焰燃燒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氣體燃料燃燒裝置，特別是一種環(huán)道旋流預(yù)混噴射短焰燃燒裝 置，它作為一種燃燒裝置應(yīng)用于工業(yè)加熱的熱風(fēng)爐及工業(yè)爐窯上。
二背景技術(shù)：
燃燒器是燃燒類爐窯設(shè)備所不可缺少的核心裝置，其性能與結(jié)構(gòu)優(yōu)良與否直接影 響到爐窯的燃料利用率、熱效率、以及是否滿足節(jié)能環(huán)保的要求。目前，就燃燒低熱值煤氣 (如高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣)的各種燃燒器而言，其混合燃燒模式可分為擴(kuò)散燃燒(長焰燃 燒)、半預(yù)混燃燒、及預(yù)混燃燒(短焰燃燒)三種形式，其對(duì)應(yīng)的燃燒器結(jié)構(gòu)也各不相同，如 煤氣集中噴射與空氣四周多流股噴射切入的套筒型或矩型的擴(kuò)散燃燒結(jié)構(gòu)、煤氣與空氣分 層噴射混合燃燒結(jié)構(gòu)、煤氣與空氣交錯(cuò)噴射混合燃燒結(jié)構(gòu)、煤氣與空氣預(yù)先混合的內(nèi)預(yù)混 噴射燃燒結(jié)構(gòu)、以及新近發(fā)展的煤氣與空氣交錯(cuò)向上噴射混合燃燒氣流折返的燃燒器結(jié)構(gòu) 等?？傊?，工業(yè)爐窯的燃燒器已經(jīng)完成從套筒燃燒器，逐步過渡到梳篦形空氣噴嘴的矩形燃 燒器的轉(zhuǎn)換，并發(fā)展到環(huán)形多噴嘴噴射旋流混合回流預(yù)熱穩(wěn)焰燃燒技術(shù)或者環(huán)形多噴嘴交 錯(cuò)上噴預(yù)混燃燒后氣流折返預(yù)熱穩(wěn)焰強(qiáng)化燃燒技術(shù)。隨著燃燒技術(shù)的發(fā)展，使低熱值煤氣 的燃燒強(qiáng)度與火焰的穩(wěn)定性都得到了較大的提高，再配合上煤氣與助燃空氣的預(yù)熱使得燃 燒溫度也不斷升高、燃燒效率也逐步提升。但縱觀現(xiàn)有的煤氣燃燒器，仍然存在燃燒器結(jié)構(gòu) 復(fù)雜、燃燒氣流分配不均、燃燒氣流的可控性差等問題，而一些使用在工業(yè)爐上的發(fā)生爐煤 氣的燃燒器，由于仍然采用結(jié)構(gòu)簡單的燃燒器，致使燃燒強(qiáng)度不高、氣流分配紊亂、煤氣與 空氣混合不佳等，由此而導(dǎo)致燃燒不完全或燃燒不穩(wěn)定、熱負(fù)荷調(diào)節(jié)性能差等問題出現(xiàn)。因 此，改進(jìn)燃燒裝置的結(jié)構(gòu)，使其與爐膛空間形成合理可控的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度燃燒與均 勻高效傳熱的完美結(jié)合，應(yīng)該是燃燒器發(fā)展的方向。
三
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型之目的就是提供一種環(huán)道旋流 預(yù)混噴射短焰燃燒裝置，可有效解決煤氣與空氣在環(huán)形通道中旋流快速混合，而后經(jīng)噴嘴 噴射進(jìn)入預(yù)燃室高強(qiáng)度旋流燃燒，且形成可控的旋轉(zhuǎn)煙氣流場(chǎng)，及小空間的快速預(yù)混與噴 射短焰燃燒，能有效降低空氣過量系數(shù)、提高燃燒溫度與燃燒強(qiáng)度、進(jìn)而簡化結(jié)構(gòu)與減輕燃 燒裝置重量的問題，其解決的技術(shù)方案是，本實(shí)用新型為一種煤氣與空氣在環(huán)形通道中旋 流快速混合并經(jīng)旋切布置的噴嘴噴射進(jìn)入預(yù)燃室短焰燃燒的燃燒裝置，故稱之為環(huán)道旋流 預(yù)混噴射短焰燃燒裝置，其結(jié)構(gòu)是，包括有煤氣進(jìn)氣管、空氣進(jìn)氣管、噴嘴和墻體，墻體上部 為球頂圓筒下開口結(jié)構(gòu)，圓筒墻體1和半球形拱頂2構(gòu)成氣流旋轉(zhuǎn)燃燒的預(yù)燃室3 ；圓筒墻 體1內(nèi)壁上環(huán)狀布置矩形截面的預(yù)混氣流噴嘴4，旋切與預(yù)燃室3連通；預(yù)混氣流噴嘴的另 一端與設(shè)置在筒體1內(nèi)的噴射氣流的分配兼預(yù)混合環(huán)道5相通，噴射氣流的分配兼預(yù)混合 環(huán)道5與對(duì)稱布置的煤氣進(jìn)氣管6和空氣進(jìn)氣管7相連通，在兩種進(jìn)氣管與噴射氣流的分 配兼預(yù)混合環(huán)道5連接處設(shè)置有導(dǎo)流擋塊8。[0004]使用上述燃燒裝置時(shí)，煤氣通過進(jìn)氣管6而空氣通過進(jìn)氣管7進(jìn)入噴射氣流的分 配兼預(yù)混合環(huán)道5，借助導(dǎo)流擋塊8使煤氣與空氣均按同一旋轉(zhuǎn)方向流動(dòng)，并在流動(dòng)中實(shí)現(xiàn) 相互的快速混合；旋轉(zhuǎn)的預(yù)混氣流流經(jīng)預(yù)混氣流噴嘴4后進(jìn)入預(yù)燃室3并預(yù)熱著火燃燒，燃 燒后煙氣流以旋流方式向下進(jìn)入燃燒室。選取合適的旋切角度、噴嘴4的形狀與噴嘴4中 的流速、噴射氣流的分配兼預(yù)混合環(huán)道5的形狀與大小，就能實(shí)現(xiàn)煤氣與空氣氣流的快速 預(yù)混合與噴射短焰燃燒，從而提高燃燒強(qiáng)度與燃燒溫度并有效控制燃燒過程，且保持足夠 的旋流強(qiáng)度在燃燒室中形成回流渦旋，以實(shí)現(xiàn)整體氣流的穩(wěn)定與可控?？傊?，這種燃燒裝置能順利實(shí)現(xiàn)煤氣與空氣的預(yù)混環(huán)道中的充分混合與旋流噴射 高強(qiáng)度穩(wěn)定燃燒，從而有效解決了低熱值煤氣燃燒不穩(wěn)定、燃燒強(qiáng)度小、燃燒溫度低等關(guān)鍵 問題，其簡單的結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)于氣流內(nèi)混合噴射短焰燃燒裝置與交錯(cuò)噴射快速混合燃燒裝 置。
四
圖1為本實(shí)用新型的剖面主視圖。圖2為圖IA-A向剖面俯視圖。
五具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明。由圖1、2所示，本實(shí)用新型燃燒裝置為一端封閉的圓筒形結(jié)構(gòu)1，其封閉端為半球 形拱頂結(jié)構(gòu)2，均用優(yōu)質(zhì)耐火材料砌筑而成，圓筒壁中空部分為預(yù)燃室3，其圓筒形結(jié)構(gòu)1內(nèi) 砌筑矩形截面的噴射氣流的分配兼預(yù)混合環(huán)道5，其外壁面與對(duì)稱布置的煤氣進(jìn)口管6和 空氣進(jìn)口管7相連接，在兩個(gè)進(jìn)口管處設(shè)置了導(dǎo)流擋塊8，以形成煤氣與空氣的同向流動(dòng)與 混合；預(yù)混氣流噴嘴4的一端與噴射氣流的分配兼預(yù)混合環(huán)道5內(nèi)壁面相通，另一端則開口 于預(yù)燃室內(nèi)壁；預(yù)混氣流噴嘴4是沿預(yù)燃室內(nèi)壁周向布置，其縱截面為高度大而寬度小的 矩形開口，并與預(yù)燃室內(nèi)壁面成的α =1° 60°旋切角度，其中，在實(shí)施時(shí)，最好旋切角 度是15度、30度、45度，噴嘴的橫截面是進(jìn)口大而出口小，且順著氣流流動(dòng)方向逐步收縮而 成；預(yù)混氣流噴嘴4的數(shù)目根據(jù)燃燒裝置的熱負(fù)荷大小、噴嘴流速選擇、以及燃燒裝置的直 徑大小而定，一般在20 60個(gè)之間選擇。在燃燒裝置用于熱風(fēng)爐時(shí)，燃燒裝置對(duì)稱設(shè)置在燃燒室的頂部，且燃燒室設(shè)計(jì)成 逐漸擴(kuò)大的錐形結(jié)構(gòu)，以便于旋轉(zhuǎn)氣流在其中形成回流渦旋，起到穩(wěn)定火焰與穩(wěn)定氣流的 作用；在燃燒裝置與燃燒室之間采用熱應(yīng)力分隔的迷宮連接方式，且將燃燒裝置獨(dú)立支撐 在熱風(fēng)爐爐殼上，以利于熱風(fēng)爐整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。在燃燒裝置用于工業(yè)爐窯時(shí)，應(yīng)將燃燒裝置安裝在工業(yè)爐窯的燃燒段的爐墻上， 讓燃燒裝置的噴出端以不同角度朝向爐膛空間，并一起組成了工業(yè)爐的燃燒段。布置在燃 燒段上燃燒裝置的個(gè)數(shù)、位置及大小由工業(yè)爐的熱負(fù)荷和溫度要求而定，其固定方法可采 用多種形式。但燃燒裝置本體的結(jié)構(gòu)形態(tài)是不變的。總之，本實(shí)用新型以簡單而合理的結(jié)構(gòu)，有效地解決了燃燒裝置噴射氣流混合效 果差、燃燒不穩(wěn)定與燃燒強(qiáng)度低、燃燒氣流速度溫度分布不均或不可控等關(guān)鍵問題，能有效 地保證熱風(fēng)爐、工業(yè)爐窯等高效、均溫、高熱強(qiáng)度、且安全與穩(wěn)定地運(yùn)行；繼而實(shí)現(xiàn)節(jié)省燃料、節(jié)約投資、降低廢氣溫度與排放量、減少環(huán)境污染的良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
權(quán)利要求一種環(huán)道旋流預(yù)混噴射短焰燃燒裝置，包括有煤氣進(jìn)氣管、空氣進(jìn)氣管、噴嘴和墻體，墻體上部為球頂圓筒下開口結(jié)構(gòu)，其特征在于，圓筒墻體(1)和半球形拱頂(2)構(gòu)成氣流旋轉(zhuǎn)燃燒的預(yù)燃室(3)；圓筒墻體(1)內(nèi)壁上環(huán)狀布置矩形截面的預(yù)混氣流噴嘴(4)，旋切與預(yù)燃室(3)連通；預(yù)混氣流噴嘴的另一端與設(shè)置在筒體(1)內(nèi)的噴射氣流的分配兼預(yù)混合環(huán)道(5)相通，噴射氣流的分配兼預(yù)混合環(huán)道(5)與對(duì)稱布置的煤氣進(jìn)氣管(6)和空氣進(jìn)氣管(7)相連通，在兩種進(jìn)氣管與噴射氣流的分配兼預(yù)混合環(huán)道(5)連接處設(shè)置有導(dǎo)流擋塊(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)道旋流預(yù)混噴射短焰燃燒裝置，其特征在于，預(yù)混氣流噴 嘴(4)是沿預(yù)燃室內(nèi)壁周向布置，其縱截面為高度大而寬度小的矩形開口 ；噴嘴的橫截面 是進(jìn)口大而出口小，順著氣流流動(dòng)方向呈漸縮式結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)道旋流預(yù)混噴射短焰燃燒裝置，其特征在于，預(yù)混氣流 噴嘴(4)為20-60個(gè)，其與預(yù)燃室(3)的旋切角度為1-60度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)道旋流預(yù)混噴射短焰燃燒裝置，其特征在于，旋切角度為 15度或30度或45度。
專利摘要本實(shí)用新型涉及環(huán)道旋流預(yù)混噴射短焰燃燒裝置，有效解決煤氣與空氣在環(huán)形通道中旋流快速混合，高強(qiáng)度旋流燃燒，且形成可控的旋轉(zhuǎn)煙氣流場(chǎng)及小空間的快速預(yù)混與噴射短焰燃燒，提高燃燒溫度與強(qiáng)度的問題，其結(jié)構(gòu)是，墻體上部為球頂圓筒下開口結(jié)構(gòu)，圓筒墻體和半球形拱頂構(gòu)成氣流旋轉(zhuǎn)燃燒的預(yù)燃室；圓筒墻體內(nèi)壁上環(huán)狀布置矩形截面的預(yù)混氣流噴嘴旋切與預(yù)燃室連通；預(yù)混氣流噴嘴的另一端與設(shè)置在筒體內(nèi)的噴射氣流的分配兼預(yù)混合環(huán)道相通，噴射氣流的分配兼預(yù)混合環(huán)道與對(duì)稱布置的煤氣進(jìn)氣管和空氣進(jìn)氣管相連通，在兩種進(jìn)氣管與噴射氣流的分配兼預(yù)混合環(huán)道連接處設(shè)置有導(dǎo)流擋塊，本實(shí)用新型有效解決了低熱值煤氣燃燒不穩(wěn)定、燃燒強(qiáng)度小、燃燒溫度低等問題。
文檔編號(hào)F23D14/02GK201706496SQ20102004125
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者劉世聚, 印民, 李月慧, 陳維漢 申請(qǐng)人:劉世聚