CN203215674U

CN203215674U - 带内置热风管的喷嘴正交喷射混合蓄热体中燃烧的燃烧器

Info

Publication number: CN203215674U
Application number: CN2013201753818U
Authority: CN
Inventors: 陈云鹤; 马广斌; 杨海涛
Original assignee: ZHENGZHOU HONGRUI REFRACTORY MATERIAL CO Ltd
Current assignee: Henan Yuxing Hot Blast Stove Engineering Technology Co., Ltd.
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2023-04-10

Abstract

本实用新型涉及带内置热风管的喷嘴正交喷射混合蓄热体中燃烧的燃烧器，有效解决燃烧装置结构复杂，出口管易损坏，需要大的燃烧空间，气体混合不均匀、燃烧不充分、污染环境、浪费能源等问题，球形拱顶下部有圆筒形墙体，内为回流燃烧室，圆筒形墙体内的圆筒形热风通道墙体的内腔为热风通道，圆筒形墙体内的出口段内有蓄热多孔体，外侧有煤气和空气进气管，和煤气进气管连接的煤气分配环道顶部有煤气喷嘴，煤气喷嘴接混合气流导向口，和空气进气管连接的空气分配环道上有空气喷嘴，空气喷嘴接混合气流导向口，球形拱顶支撑在支撑托圈上，本实用新型节省炉窑燃烧空间，成本低，有效提高燃烧温度，结构简化，克服了热风管道容易损坏的问题。

Description

带内置热风管的喷嘴正交喷射混合蓄热体中燃烧的燃烧器

技术领域

本实用新型涉及高炉热风炉及其它工业窑炉用的一种带内置热风管的喷嘴正交喷射混合蓄热体中燃烧的燃烧器。

背景技术

当前，高炉热风炉和其它工业炉窑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与高效益，而最终达到高效、节能、环保、增产的目的。为此，高效而强化的燃烧过程就是十分必要的，这就涉及到燃烧装置性能的好坏。纵观目前使用的各种气体燃烧装置，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、燃烧气流组织不当（气流分布不均）、燃烧气流特征随负荷变动（即可控性差）等问题。对于燃烧室中气流混合燃烧的模式，关键的是快速均匀的混合、回流预热而均匀迅速地在空间或多孔介质中燃烧，使燃烧过程得以在燃烧装置中完成，使得完成燃烧的空间进一步缩小，从而有效减少热利用设备的容积，使得热风炉和其它工业窑炉的制作成本明显下降。如将这样的燃烧装置应用到相应的热风炉中，除能实现高强度的无焰或短焰燃烧外，还能通过置于燃烧装置中的多孔介质结构而完成调压均流、高效助燃、增强传热的功能。然而，时至今日大多数工业炉窑的燃烧装置由于结构上存在的缺陷，至今仍没有解决燃烧装置结构复杂，需要较大的燃烧空间，气体混合不均匀、燃烧不充分、污染环境、浪费能源等问题。此外，热风炉热风管道设置在燃烧室墙壁上极易损坏，成为热风炉损坏的几率最大热风炉结构。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型提供一种带内置热风管的喷嘴正交喷射混合蓄热体中燃烧的燃烧器，可有效解决燃烧装置结构复杂，热风出口管极易损坏，热风炉需要较大的燃烧空间，气体混合不均匀、燃烧不充分、污染环境、浪费能源等问题。

本实用新型解决的技术方案是，球形拱顶的下部连接有圆筒形墙体，球形拱顶内为回流燃烧室，圆筒形墙体的一侧内面有紧靠的圆筒形热风通道墙体，圆筒形热风通道墙体的内腔为和上部的回流燃烧室相连通的热风通道，圆筒形热风通道墙体以外的圆筒形墙体内的空间为出口段，出口段内填充有蓄热多孔体，蓄热多孔体向上延伸至回流燃烧室内，圆筒形墙体外侧垂直其中心轴线，布置有上下相邻的煤气进气管和空气进气管，煤气进气管垂直或倾斜连接圆筒形墙体内的煤气分配环道，煤气分配环道的横截面为矩形、纵剖面为弓形，煤气分配环道顶部有多个沿环道周向均匀分布的水平径向的矩形截面的煤气喷嘴，煤气喷嘴周向的宽度至少是垂直方向高度的2倍，煤气喷嘴径向接混合气流导向口的底部，空气进气管垂直或倾斜连接圆筒形墙体内横截面为矩形、纵剖面为弓形的空气分配环道，空气分配环道上部有多个沿环道周向均匀分布的矩形截面的空气喷嘴，空气喷嘴弯曲向上呈收口状，并垂直接入混合气流导向口的底部，混合气流导向口位于回流燃烧室的底部，上部开口的横截面为扇面形，纵截面为倒梯形，球形拱顶的下部支撑在圆筒形墙体上部外周的支撑托圈上，与砌筑在圆筒形墙体上部的密封环墙构成上下相滑移、内外相重叠状的密封连接结构。

本实用新型能有效解决众多炉窑燃烧装置结构复杂，或需要较大的燃烧空间，且气体混合不均匀、燃烧不充分、污染环境、浪费能源等的问题（尤其是高炉热风炉和以热利用为主的窑炉），能实现煤气与空气的扁平射流正交快速混合，并经混合气流导向口上行进入回流燃烧室及其中的蓄热多孔体中，彻底完成混合气体的高温预热与集中且快速稳定的高强度燃烧，从而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长焰燃烧模式改变为回流的预混气流的高速与高强度燃烧模式。由于燃烧过程集中在燃烧装置内完成，这样就极大地节省了炉窑的燃烧空间，有效降低其制作成本。显然，采用这种无焰的多孔体中燃烧的方式既提高了燃烧过程的完全程度又省去了炉窑的燃烧室，且还能达到借助蓄热多孔体中的回流而实现自身预热，有效提高燃烧温度。正因为如此，该燃烧器对于燃烧热值低的煤气而言就具有极大的优势。因此，本实用新型相对于其它采用气体燃烧类型的燃烧装置而言，不仅自身在较为简单的结构下实现了气流快速正交预混、蓄热多孔体中回流烟气的高温预热、与高强度燃烧，而且对工业炉窑整体结构的简化和特性改善都起到了很重要的作用。此外，热风管道的内置也有效克服了热风管道容易损坏，以及与热风利用装置之间管路连接的问题。

附图说明

图1为本实用新型的剖面主视图。

图2为本实用新型图1的A-A向剖面俯视图。

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和图2所示，本实用新型球形拱顶1的下部连接有圆筒形墙体2，球形拱顶1内为回流燃烧室3，圆筒形墙体2的一侧内面有紧靠的圆筒形热风通道墙体14，圆筒形热风通道墙体的内腔为和上部的回流燃烧室相连通的热风通道13，圆筒形热风通道墙体以外的圆筒形墙体2内的空间为出口段12，出口段内填充有蓄热多孔体4，蓄热多孔体4向上延伸至回流燃烧室内，圆筒形墙体2外侧垂直其中心轴线，布置有上下相邻的煤气进气管5和空气进气管6，煤气进气管垂直或倾斜连接圆筒形墙体2内的煤气分配环道7，煤气分配环道的横截面为矩形、纵剖面为弓形，煤气分配环道7顶部有多个沿环道周向均匀分布的水平径向的矩形截面的煤气喷嘴9，煤气喷嘴9周向的宽度至少是垂直方向高度的2倍，煤气喷嘴9径向接混合气流导向口11的底部，空气进气管6垂直或倾斜连接圆筒形墙体内横截面为矩形、纵剖面为弓形的空气分配环道8，空气分配环道8上部有多个沿环道周向均匀分布的矩形截面的空气喷嘴10，空气喷嘴10弯曲向上呈收口状，并垂直接入混合气流导向口11的底部，混合气流导向口11位于回流燃烧室3的底部，上部开口的横截面为扇面形，纵截面为倒梯形，球形拱顶1的下部支撑在圆筒形墙体2上部外周的支撑托圈16上，与砌筑在圆筒形墙体2上部的密封环墙15构成上下相滑移、内外相重叠状的密封连接结构。

所述的球形拱顶1和圆筒形墙体2均是由金属外壳内壁上砌筑1300℃～1500℃的耐火材料层构成，耐火材料层是由重质耐材内层和重质耐材内层外面的陶瓷纤维棉及陶瓷纤维棉外面的喷涂层依次组合在一起构成的复合层；所述的圆筒形热风通道墙体14由2-3层厚度200mm以上的1300℃～1500℃的耐火材料层紧密砌筑在一起构成的复合层，外直径≤圆筒形墙体2内直径的一半，顶部低于或等于密封环墙15的高度；所述的煤气进气管5在空气进气管6的上方，两者均是在金属圆管内壁上用高铝质耐火砖或粘土质耐火砖砌筑构成的圆形通道，煤气进气管和空气进气管分别沿着圆筒形墙体的周向均布有1～2个；所述的煤气进气管5以0～30度的倾斜角度接通煤气分配环道7，煤气分配环道7上水平设置的煤气喷嘴9有15-40个（以均匀分配气流）；所述的空气进气管6以0～30度的倾斜角度接通空气分配环道8，空气分配环道上的空气喷嘴10是一端和空气分配环道相连通，另一端水平转折向上接混合气流导向口11底部的矩形孔，空气喷嘴与煤气喷嘴的数量相互对应相等；所述的混合气流导向口11的开口平面位于回流燃烧室3的底部和圆筒形墙体2的内侧顶端，周向宽度大于或等于煤气喷嘴9和空气喷嘴10最宽的一个，混合气流导向口靠近蓄热多孔体的一侧面呈倾斜状，上下两个表面呈水平状或呈倾斜状，均用以调节混合气流的流动方向；所述的煤气分配环道7和空气分配环道8均呈有缺口的环形，两端分别与圆筒形热风通道墙体14的外壁两边呈滑移式靠接在一起；所述的蓄热多孔体4为由蜂窝格子砖、耐火球或圆筒形的格子砖堆砌呈上部锥形、下部圆柱形的蓄热体构成，由抗粘附耐高温的硅质材料、堇青石--莫来石材料或刚玉—莫来石材料制成；所述的空气喷嘴10和煤气喷嘴9均为扁长状，两者扁长的程度相互一致，煤气喷嘴9的宽度大于或等于空气喷嘴10的宽度，两种喷嘴均为耐温1400以上的抗热震性强的红柱石高铝砖或堇青石-莫来石砖砌筑构成的扁长空心体。

本实用新型的整体外形为下部开口的球形顶的筒状结构，当煤气与空气分别进入各自的进气管后，煤气流入煤气分配环道7再由煤气喷嘴9形成高速水平扁平喷射的气流进入混合气流导向口11底部；同时空气流入空气分配环道8再由空气喷嘴10形成高速垂直上行的气流进入混合气流导向口11的底部；在混合气流导向口11中两种气流相遇且在有限的空间中快速正交冲击流动与迅速相互混合，并经上部开口导向后向上进入回流燃烧室3，且沿着蓄热多孔体向上流动，同时逐步进入蓄热多孔体的上部中，在此，煤气与空气的混合气流继续强烈混合、快速预热、迅速着火与燃烧；随着气流完成燃烧过程并产生较高的燃烧温度的烟气后进入燃烧装置的蓄热多孔体的下部中，之后形成速度分布与温度分布双均匀（均流均温）的高温气流经出口段流出燃烧装置，之后再进入炉窑的热利用空间；对于热风炉就是进入蓄热多孔体下部的装有蓄热体（格子砖或耐火球）的蓄热室；当炉窑采用燃烧加热与送风放热的周期运行时，热风可通过内置的热风通道向下流出燃烧器，之后再进入相应的热利用设备（或高炉、或竖炉、或窑炉等）。

总之，本实用新型采用紧凑而独特的燃烧装置结构，应用煤气从均布喷嘴水平喷射的气流与空气从均布喷嘴上喷气流在混合气流导向口中强烈而快速混合、在蓄热多孔体中回流预热稳焰、高强度燃烧的燃烧技术，实现进入燃烧室预混气流在多孔体中快速回流预热、迅速着火与强烈燃烧，最后形成均流、均温、与高速的进入蓄热室或热利用空间的烟气流。该燃烧装置克服了常规气体燃烧装置存在的气流混合不均、燃烧不完全、火焰不稳定、燃烧强度低、燃烧气流分布不均匀、气流结构不可控等燃烧过程中的关键问题。使用这种燃烧装置能够有效地保证工业炉窑高效、高温、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，具有良好的经济效益与社会效益。

Claims

1.一种带内置热风管的喷嘴正交喷射混合蓄热体中燃烧的燃烧器，其特征在于，球形拱顶（1）的下部连接有圆筒形墙体（2），球形拱顶（1）内为回流燃烧室（3），圆筒形墙体（2）的一侧内面有紧靠的圆筒形热风通道墙体（14），圆筒形热风通道墙体的内腔为和上部的回流燃烧室相连通的热风通道（13），圆筒形热风通道墙体以外的圆筒形墙体（2）内的空间为出口段（12），出口段内填充有蓄热多孔体（4），蓄热多孔体（4）向上延伸至回流燃烧室内，圆筒形墙体（2）外侧垂直其中心轴线，布置有上下相邻的煤气进气管（5）和空气进气管（6），煤气进气管垂直或倾斜连接圆筒形墙体（2）内的煤气分配环道（7），煤气分配环道的横截面为矩形、纵剖面为弓形，煤气分配环道（7）顶部有多个沿环道周向均匀分布的水平径向的矩形截面的煤气喷嘴（9），煤气喷嘴（9）周向的宽度至少是垂直方向高度的2倍，煤气喷嘴（9）径向接混合气流导向口（11）的底部，空气进气管（6）垂直或倾斜连接圆筒形墙体内横截面为矩形、纵剖面为弓形的空气分配环道（8），空气分配环道（8）上部有多个沿环道周向均匀分布的矩形截面的空气喷嘴（10），空气喷嘴（10）弯曲向上呈收口状，并垂直接入混合气流导向口（11）的底部，混合气流导向口（11）位于回流燃烧室（3）的底部，上部开口的横截面为扇面形，纵截面为倒梯形，球形拱顶（1）的下部支撑在圆筒形墙体（2）上部外周的支撑托圈（16）上，与砌筑在圆筒形墙体（2）上部的密封环墙（15）构成上下相滑移、内外相重叠状的密封连接结构。

2.根据权利要求1所述的带内置热风管的喷嘴正交喷射混合蓄热体中燃烧的燃烧器，其特征在于，所述的球形拱顶（1）和圆筒形墙体（2）均是由金属外壳内壁上砌筑1300℃～1500℃的耐火材料层构成，耐火材料层是由重质耐材内层和重质耐材内层外面的陶瓷纤维棉及陶瓷纤维棉外面的喷涂层依次组合在一起构成的复合层。

3.根据权利要求1所述的带内置热风管的喷嘴正交喷射混合蓄热体中燃烧的燃烧器，其特征在于，所述的圆筒形热风通道墙体（14）由2-3层厚度200mm以上的1300℃～1500℃的耐火材料层紧密砌筑在一起构成的复合层，外直径≤圆筒形墙体（2）内直径的一半，顶部低于或等于密封环墙（15）的高度。

4.根据权利要求1所述的带内置热风管的喷嘴正交喷射混合蓄热体中燃烧的燃烧器，其特征在于，所述的煤气进气管（5）在空气进气管（6）的上方，两者均是在金属圆管内壁上用高铝质耐火砖或粘土质耐火砖砌筑构成的圆形通道，煤气进气管和空气进气管分别沿着圆筒形墙体的周向均布有1～2个。

5.根据权利要求1所述的带内置热风管的喷嘴正交喷射混合蓄热体中燃烧的燃烧器，其特征在于，所述的煤气进气管（5）以0～30度的倾斜角度接通煤气分配环道（7），煤气分配环道（7）上水平设置的煤气喷嘴（9）有15-40个。

6.根据权利要求1所述的带内置热风管的喷嘴正交喷射混合蓄热体中燃烧的燃烧器，其特征在于，所述的空气进气管（6）以0～30度的倾斜角度接通空气分配环道（8），空气分配环道上的空气喷嘴（10）是一端和空气分配环道相连通，另一端水平转折向上接混合气流导向口（11）底部的矩形孔，空气喷嘴与煤气喷嘴的数量相互对应相等。

7.根据权利要求1所述的带内置热风管的喷嘴正交喷射混合蓄热体中燃烧的燃烧器，其特征在于，所述的混合气流导向口（11）的开口平面位于回流燃烧室（3）的底部和圆筒形墙体（2）的内侧顶端，周向宽度大于或等于煤气喷嘴（9）和空气喷嘴（10）最宽的一个，混合气流导向口靠近蓄热多孔体的一侧面呈倾斜状，上下两个表面呈水平状或呈倾斜状。

8.根据权利要求1所述的带内置热风管的喷嘴正交喷射混合蓄热体中燃烧的燃烧器，其特征在于，所述的煤气分配环道（7）和空气分配环道（8）均呈有缺口的环形，两端分别与圆筒形热风通道墙体（14）的外壁两边滑移式靠接在一起。

9.根据权利要求1所述的带内置热风管的喷嘴正交喷射混合蓄热体中燃烧的燃烧器，其特征在于，所述的蓄热多孔体（4）为由蜂窝格子砖、耐火球或圆筒形的格子砖堆砌呈上部锥形、下部圆柱形的蓄热体构成。

10.根据权利要求1所述的带内置热风管的喷嘴正交喷射混合蓄热体中燃烧的燃烧器，其特征在于，所述的空气喷嘴（10）和煤气喷嘴（9）均为扁长状，两者扁长的程度相互一致，煤气喷嘴（9）的宽度大于或等于空气喷嘴（10）的宽度，两种喷嘴均为耐温1400℃以上的抗热震性强的红柱石高铝砖或堇青石-莫来石砖砌筑构成的扁长空心体。