CN204690029U - 一种煤气与空气缝隙气膜冲击混合预热燃烧的热风炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及煤气与空气缝隙气膜冲击混合预热燃烧的热风炉，有效提高混合速率与均匀程度，提高燃烧温度的问题，燃烧室墙体内有套筒状蓄热块体，内壁与蓄热室墙体套接，外壁上的煤气与空气进气管接煤气与空气分配环道，煤气环道上的煤气缝隙喷嘴接煤气空气混合环缝，空气环道上的空气缝隙喷嘴接空气混合环缝，两个环缝连通，顶部经预混气预热环道与燃烧室连通，预混气预热环道上有环形调节挡板，燃烧室墙体上有热风出口管，蓄热室墙体装在炉底上，炉底上的支撑柱上有炉箅子，炉箅子上有蓄热体，下部冷风室外壁上有烟气出口管和冷风进口管，本实用新型混合均匀，燃烧强度高，强化了传热均匀性，提高了蓄热块体热利用率。

Description

一种煤气与空气缝隙气膜冲击混合预热燃烧的热风炉

技术领域

本实用新型涉及热风炉，特别是用于为热利用设备提供高热风温度的一种煤气与空气缝隙气膜冲击混合预热燃烧的热风炉。

背景技术

当前，高炉热风炉出于高效、节能、环保、增产的目的，要求热风炉必须实现优化的燃烧过程与强化的传热过程相结合炉内过程。纵观目前使用的各种高炉热风炉,其气体燃烧装置均以煤气与空气在燃烧室混合与预热而着火燃烧为主，蓄热体中燃烧技术也逐步被应用。但是燃烧与传热过程的粗放仍然是不能很好地实现在低热值煤气燃烧下的高热风温度，以及热风炉整体的节能环保与高效降耗。因此，细化混合燃烧、均匀气流分布、强化传热过程成为热风炉研发的重要方向。

发明内容

本实用新型提供一种煤气与空气缝隙气膜冲击混合预热燃烧的热风炉，可以有效提高煤气与空气混合速率与均匀程度，改善燃烧过程与提高燃烧温度等技术问题。

本实用新型解决的技术方案是，包括燃烧室墙体、燃烧室、热风出口管、煤气进气管、煤气分配环道、煤气缝隙喷嘴，空气进气管、空气分配环道、空气缝隙喷嘴、空气混合环缝，煤气空气混合环缝、预混气预热环道及上部的环形调节挡板，燃烧室墙体为顶部的半球状拱顶与下部的圆筒体同轴连接在一起的组合体，燃烧室墙体的下端经托圈固定支撑在蓄热室墙体的外炉壳上，燃烧室墙体内为燃烧室，燃烧室内呈阶梯状堆砌有套筒状蓄热块体，蓄热室墙体内为蓄热室，燃烧室墙体下部内侧墙体的内壁与蓄热室墙体的上部外壁经阶梯式的迷宫密封式结构套接在一起，构成相互间呈可滑移状结构，燃烧室墙体的下部外壁上垂直其轴线自上向下布置有煤气进气管与空气进气管，煤气进气管与空气进气管分别垂直连接砌筑在燃烧室墙体内的煤气分配环道与空气分配环道，煤气分配环道内侧环墙上均布有水平径向的煤气缝隙喷嘴，煤气缝隙喷嘴垂直接通煤气空气混合环缝的侧壁下部，空气分配环道内侧环墙上均布有水平径向的空气缝隙喷嘴，空气缝隙喷嘴垂直接通空气混合环缝的侧壁下部，煤气空气混合环缝和空气混合环缝为环形的缝隙，同轴设置在燃烧室墙体内，煤气空气混合环缝的底部和空气混合环缝的顶部相连通，煤气空气混合环缝的顶部与上部的预混气预热环道同轴相连，预混气预热环道的上口部与燃烧室相连通，预混气预热环道的上口部上方设置有环形调节挡板，空气缝隙喷嘴和煤气缝隙喷嘴的轴向尺寸均为周向尺寸的4-6倍，空气混合环缝和煤气空气混合环缝的轴向尺寸为径向尺寸的6-8倍，燃烧室墙体外壁上设置有与预混气预热环道连通的热风出口管，蓄热室墙体砌筑在炉底上，炉底上设置有支撑炉箅子的支撑柱，支撑柱上有炉箅子，炉箅子上的蓄热室内堆砌有正六边形棱柱状的蓄热体，炉箅子下部的蓄热室墙体与炉底围成的内部空间为冷风室，冷风室的外壁上有烟气出口管和冷风进口管。

本实用新型是在现有热风炉炉型结构基础上的创新。由于是采用了缝隙射流缝隙混合的方式，且继而采用缝隙预热预混气的流动方式，使得混合均匀的预热环形缝隙射流向上进入燃烧室后折返进入套筒蓄热体（又称套筒状蓄热块体）中时能够快速高强度燃烧，且燃烧过程变得十分均匀。由于燃烧过程绝大部分在套筒状蓄热块体中进行，即使部分没有很好混合的煤气与空气也能在其中完成进一步的混合、预热及燃烧。同时，在蓄热块体中存在的燃烧与热烟气的回流，更能有效提高燃烧温度，进而提高蓄热块体的温度，为实现高温送风创造了极为有利的条件。由于气流上行折返形成的回流涡旋作用，使得蓄热块体中气流的分布变得均匀，加上套筒状蓄热块体结构较强的气流互通作用，也使得蓄热块体中气流分布进一步变得均匀，从而提高了蓄热体中热交换的均匀性与蓄热体的热利用率得以提高。在热风炉的送风过程中，通过炉箅子进入蓄热室中气流也因其蓄热块体布置与均压均流的作用而逐步变得分布均匀，在往上的过程中更因温度的提高和蓄热室的收缩而得到进一步的均匀化，尤其是到热风流出蓄热体时还必须经过预混气预热室才能进入热风出口管，这也进一步使得蓄热块体中气流的分布更加区域分布均匀。因此，该热风炉借助缝隙射流冲击混合，以及蓄热室顶部（燃烧室中）套筒蓄热块体的堆砌，有效实现煤气与空气的强烈而均匀的混合与在蓄热块体中的均匀而高强度的稳定燃烧，以及其下的均压与均流蓄热块体的应用极大地强化其传热的均匀性与有效提高蓄热块体的热利用率。

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中A-A截面图。

图3为本实用新型图1中B-B截面图。

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。

如图1-图3所示，本实用新型包括，包括燃烧室墙体1a、燃烧室2、热风出口管13、煤气进气管4、煤气分配环道6、煤气缝隙喷嘴8，空气进气管3、空气分配环道5、空气缝隙喷嘴7、空气混合环缝9，煤气空气混合环缝9a、预混气预热环道10及上部的环形调节挡板10a，燃烧室墙体1a为顶部的半球状拱顶与下部的圆筒体同轴连接在一起的组合体，燃烧室墙体的下端经托圈18固定支撑在蓄热室墙体1b的外炉壳上，燃烧室墙体1a内为燃烧室2，燃烧室内呈阶梯状堆砌有套筒状蓄热块体11，蓄热室墙体1b内为蓄热室，燃烧室墙体下部内侧墙体的内壁与蓄热室墙体1b的上部外壁经阶梯式的迷宫密封式结构套接在一起，构成相互间呈可滑移状结构，燃烧室墙体的下部外壁上垂直其轴线自上向下布置有煤气进气管4与空气进气管3，煤气进气管4与空气进气管3分别垂直连接砌筑在燃烧室墙体1a内的煤气分配环道6与空气分配环道5，煤气分配环道6内侧环墙上均布有水平径向的煤气缝隙喷嘴8，煤气缝隙喷嘴垂直接通煤气空气混合环缝9a的侧壁下部，空气分配环道5内侧环墙上均布有水平径向的空气缝隙喷嘴7，空气缝隙喷嘴垂直接通空气混合环缝9的侧壁下部，煤气空气混合环缝9a和空气混合环缝9为环形的缝隙，同轴设置在燃烧室墙体1a内，煤气空气混合环缝9a的底部和空气混合环缝9的顶部相连通，煤气空气混合环缝9a的顶部与上部的预混气预热环道10同轴相连，预混气预热环道的上口部与燃烧室2相连通，预混气预热环道10的上口部上方设置有环形调节挡板10a，空气缝隙喷嘴和煤气缝隙喷嘴的轴向尺寸均为周向尺寸的4-6倍，空气混合环缝9和煤气空气混合环缝9a的轴向尺寸为径向尺寸的6-8倍，燃烧室墙体1a外壁上设置有与预混气预热环道10连通的热风出口管13，蓄热室墙体1b砌筑在炉底1c上，炉底1c上设置有支撑炉箅子的支撑柱14b，支撑柱上有炉箅子14a，炉箅子上的蓄热室内堆砌有正六边形棱柱状的蓄热体，炉箅子下部的蓄热室墙体1b与炉底1c围成的内部空间为冷风室15，冷风室的外壁上有烟气出口管16和冷风进口管17。

所述的燃烧室墙体1a为金属外壳内壁上砌筑耐高温1300℃～1500℃的耐火材料层构成，耐高温的耐火材料层由抗热震性强的红柱石高铝砖或堇青石-莫来石砖构成的内层、轻质耐火材料构成的外层，以及外层外面的陶瓷纤维棉与喷涂层自内向外组合在一起构成。

所述的热风出口管13为耐高温且性能稳定的红柱石-莫来石砖构成的圆筒状通道。

所述的煤气进气管4和空气进气管3是在金属管内壁上砌筑耐火材料（如高铝砖或粘土砖）构成的圆形通道，煤气进气管4和空气进气管3分别垂直连接设置在燃烧室墙体1a内的矩形截面的煤气分配环道6和空气分配环道5的外侧环墙，煤气分配环道6和空气分配环道5均由是红柱石高铝砖砌筑构成的环形通道。

所述的空气缝隙喷嘴7和煤气缝隙喷嘴8的截面均为矩形，分别以水平径向或倾斜20°～40°接通空气混合环缝9和煤气空气混合环缝9a，空气混合环缝9和煤气空气混合环缝9a的纵截面均为矩形。

所述的环形调节挡板10a的下端与靠燃烧室墙体1a内壁的预混气预热环道10一侧上端交汇，环形调节挡板的上端向蓄热室墙体上部的外壁方向倾斜15°～30°。

所述的蓄热室墙体1c是在金属外壳内壁上自上到下依次砌筑红柱石质砖、高铝质砖、粘土质砖构成筒状结构，蓄热室墙体的上部为小圆筒体、中部为自下向上呈渐缩状的圆锥筒体，下部为大圆筒体，小圆筒体的截面积为大圆筒体的截面积的1/2～1/3,圆锥筒体的锥度（锥度为中心轴与斜锥面的夹角）为10°～30°。

所述的蓄热体是由从上到下依次堆砌的硅质格子砖12a、红柱石高铝质格子砖12b和红柱石粘土质格子砖12c构成，硅质格子砖的上表面和套筒状蓄热块体11的底面接触，蓄热体为正六边形的均布通孔的蜂窝状结构。

所述的套筒状蓄热块体11为圆筒形的硅质格子砖，在燃烧室内自下向上依次堆砌呈纵截面为阶梯状递减的锥台形（套筒状蓄热块体为现有技术，专利号为201320176659.3）。

所述的烟气出口管16和冷风进口管17为金属管内壁上砌筑粘土质耐火砖构成圆形通道，烟气出口管、冷风进口管均与冷风室15相连通。

本实用新型实施时，空气与煤气通过各自的分配环道内侧引出均布的空气缝隙喷嘴7和煤气缝隙喷嘴8，由空气缝隙喷嘴喷出的空气经空气混合环缝9形成平直或旋流的向上进入煤气空气混合环缝9a的底部，由煤气缝隙喷嘴喷出的煤气进入煤气空气混合环缝9a与其底部喷出的空气旋流气膜垂直对冲或倾斜对冲而形成向上的混合极为均匀的旋流预混气膜，随之进入预混气预热环道，经初步快速预热之后经环形调节挡板10a作用，而以向上倾角进入燃烧室2，继续受回流烟气预热而逐步进入燃烧状态，折返进入套筒蓄热块体11中迅速完成燃烧过程。在高温烟气继续向下进入下部堆砌的硅质格子砖12a、红柱石高铝质格子砖12b和红柱石粘土质格子砖12c中时，由于硅质格子砖12a、红柱石高铝质格子砖12b和红柱石粘土质格子砖12c均有气流互通结构，使得其气流分布得到进一步的均化，蓄热块体与气流间的热交换变得更加均匀和有强度，从而形成从上到下的截面温度均匀分布蓄热体结构。低温烟气最后通过冷风室15进入烟气出口管16而流出，结束热风炉的燃烧与传热过程。在送风阶段，冷风经冷风进口管17进入冷风室15，通过炉箅子14a进入上部的蓄热体中，经过蓄热室内蓄热体的格孔互通结构与堆砌缝隙结构的共同作用，冷风气流在逐步被加热的同时气流速度的分布也逐渐变得均匀，加之本已在燃烧过程中得到均匀化的蓄热体的均匀的温度分布与均匀气流分布间的传热作用，就能使冷风的整个加热过程十分均匀，尤其热风在上行过程中蓄热室的逐渐收缩更加有利于气流的均匀与有效强化蓄热块体与气流间的传热，以及顶部热风必须经预混气预热环道10再进入热风出口管13，从而有效防止送风过程中气流的偏析的出现，以及由此引起的热风平均温度的降低。

本实用新型提出了一种薄膜气流冲击混合的与蓄热体中调压均流及烟气回流预热燃烧的新结构的热风炉，以实现气流之间更加充分与均匀的混合及蓄热体中高强度的预混燃烧，通过以上实施例的实施过程的描述与分析，该实用新型所述是热风炉技术是一种更为有效和更为细致的解决热风炉内流动、混合、传热与燃烧过程的可行的技术方案，能有效实现热风炉燃烧装置的更为均匀快速的混合与均匀合理的流动，以及快速而均匀的稳定燃烧，在炉内蓄热块体的协助下极大地强化与均匀传热过程与提高热利用效率。因此，采用该技术方案能够实现热风炉的高效、高热强度与高送风温度，并且达到了节省燃料、降低废气温度、减少有害气体排放量的良好效果。

Claims (10)

1.一种煤气与空气缝隙气膜冲击混合预热燃烧的热风炉，包括燃烧室墙体（1a）、燃烧室（2）、热风出口管（13）、煤气进气管（4）、煤气分配环道（6）、煤气缝隙喷嘴（8），空气进气管（3）、空气分配环道（5）、空气缝隙喷嘴（7）、空气混合环缝（9），煤气空气混合环缝（9a）、预混气预热环道（10）及上部的环形调节挡板（10a），燃烧室墙体（1a）为顶部的半球状拱顶与下部的圆筒体同轴连接在一起的组合体，燃烧室墙体的下端经托圈（18）固定支撑在蓄热室墙体（1b）的外炉壳上，燃烧室墙体（1a）内为燃烧室（2），燃烧室内呈阶梯状堆砌有套筒状蓄热块体（11），蓄热室墙体（1b）内为蓄热室，燃烧室墙体下部内侧墙体的内壁与蓄热室墙体（1b）的上部外壁经阶梯式的迷宫密封式结构套接在一起，构成相互间呈可滑移状结构，燃烧室墙体的下部外壁上垂直其轴线自上向下布置有煤气进气管（4）与空气进气管（3），煤气进气管（4）与空气进气管（3）分别垂直连接砌筑在燃烧室墙体（1a）内的煤气分配环道（6）与空气分配环道（5），煤气分配环道（6）内侧环墙上均布有水平径向的煤气缝隙喷嘴（8），煤气缝隙喷嘴垂直接通煤气空气混合环缝（9a）的侧壁下部，空气分配环道（5）内侧环墙上均布有水平径向的空气缝隙喷嘴（7），空气缝隙喷嘴垂直接通空气混合环缝（9）的侧壁下部，煤气空气混合环缝（9a）和空气混合环缝（9）为环形的缝隙，同轴设置在燃烧室墙体（1a）内，煤气空气混合环缝（9a）的底部和空气混合环缝（9）的顶部相连通，煤气空气混合环缝（9a）的顶部与上部的预混气预热环道（10）同轴相连，预混气预热环道的上口部与燃烧室（2）相连通，预混气预热环道（10）的上口部上方设置有环形调节挡板（10a），空气缝隙喷嘴和煤气缝隙喷嘴的轴向尺寸均为周向尺寸的4-6倍，空气混合环缝（9）和煤气空气混合环缝（9a）的轴向尺寸为径向尺寸的6-8倍，燃烧室墙体（1a）外壁上设置有与预混气预热环道（10）连通的热风出口管（13），蓄热室墙体（1b）砌筑在炉底（1c）上，炉底（1c）上设置有支撑炉箅子的支撑柱（14b），支撑柱上有炉箅子（14a），炉箅子上的蓄热室内堆砌有正六边形棱柱状的蓄热体，炉箅子下部的蓄热室墙体（1b）与炉底（1c）围成的内部空间为冷风室（15），冷风室的外壁上有烟气出口管（16）和冷风进口管（17）。

2.根据权利要求1所述的煤气与空气缝隙气膜冲击混合预热燃烧的热风炉，其特征在于，所述的燃烧室墙体（1a）为金属外壳内壁上砌筑耐高温1300℃～1500℃的耐火材料层构成，耐高温的耐火材料层由抗热震性强的红柱石高铝砖或堇青石-莫来石砖构成的内层、轻质耐火材料构成的外层，以及外层外面的陶瓷纤维棉与喷涂层自内向外组合在一起构成。

3.根据权利要求1所述的煤气与空气缝隙气膜冲击混合预热燃烧的热风炉，其特征在于，所述的热风出口管（13）为耐高温且性能稳定的红柱石-莫来石砖构成的圆筒状通道。

4.根据权利要求1所述的煤气与空气缝隙气膜冲击混合预热燃烧的热风炉，其特征在于，所述的煤气进气管（4）和空气进气管（3）是在金属管内壁上砌筑耐火材料构成的圆形通道，煤气进气管（4）和空气进气管（3）分别垂直连接设置在燃烧室墙体（1a）内的矩形截面的煤气分配环道（6）和空气分配环道（5）的外侧环墙，煤气分配环道（6）和空气分配环道（5）均由是红柱石高铝砖砌筑构成的环形通道。

5.根据权利要求1所述的煤气与空气缝隙气膜冲击混合预热燃烧的热风炉，其特征在于，所述的空气缝隙喷嘴（7）和煤气缝隙喷嘴（8）的截面均为矩形，分别以水平径向或倾斜20°～40°接通空气混合环缝（9）和煤气空气混合环缝（9a），空气混合环缝（9）和煤气空气混合环缝（9a）的纵截面均为矩形。

6.根据权利要求1所述的煤气与空气缝隙气膜冲击混合预热燃烧的热风炉，其特征在于，所述的环形调节挡板（10a）的下端与靠燃烧室墙体（1a）内壁的预混气预热环道（10）一侧上端交汇，环形调节挡板的上端向蓄热室墙体上部的外壁方向倾斜15°～30°。

7.根据权利要求1所述的煤气与空气缝隙气膜冲击混合预热燃烧的热风炉，其特征在于，所述的蓄热室墙体（1b）是在金属外壳内壁上自上到下依次砌筑红柱石质砖、高铝质砖、粘土质砖构成筒状结构，蓄热室墙体的上部为小圆筒体、中部为自下向上呈渐缩状的圆锥筒体，下部为大圆筒体，小圆筒体的截面积为大圆筒体的截面积的1/2～1/3,圆锥筒体的锥度为10°～30°。

8.根据权利要求1所述的煤气与空气缝隙气膜冲击混合预热燃烧的热风炉，其特征在于，所述的蓄热体是由从上到下依次堆砌的硅质格子砖（12a）、红柱石高铝质格子砖（12b）和红柱石粘土质格子砖（12c）构成，硅质格子砖的上表面和套筒状蓄热块体（11）的底面接触，蓄热体为正六边形的均布通孔的蜂窝状结构。

9.根据权利要求1所述的煤气与空气缝隙气膜冲击混合预热燃烧的热风炉，其特征在于，所述的套筒状蓄热块体（11）为圆筒形的硅质格子砖，在燃烧室内自下向上依次堆砌呈纵截面为阶梯状递减的锥台形。

10.根据权利要求1所述的煤气与空气缝隙气膜冲击混合预热燃烧的热风炉，其特征在于，所述的烟气出口管（16）和冷风进口管（17）为金属管内壁上砌筑粘土质耐火砖构成圆形通道，烟气出口管、冷风进口管均与冷风室（15）相连通。