一种双流场顶燃式热风炉燃烧器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种双流场顶燃式热风炉燃烧器，包括由拱顶和筒体组成的燃烧器本体，拱顶内部设置有顶部空气喷咀，顶部空气喷咀通过变径管和顶部空气管道连接；筒体内部设置有空气环道和空气喷孔，空气环道通过空气入口短管与环状空气围管连通，空气围管位于筒体外部；筒体内部设置有煤气环道和煤气喷孔，煤气环道通过煤气入口短管与环状煤气围管连通，煤气围管位于筒体外部；煤气围管位于空气围管和顶部空气管道之间。本实用新型两层煤气喷孔形成向下运动的煤气管状旋流，顶部空气喷咀喷射空气与煤气管状旋流混合后到达空气喷孔部位与空气进一步混合，保证空气和煤气的充分混合，煤气、空气各自至少3个入口进入环道，使气体流量分布均匀。
【专利说明】一种双流场顶燃式热风炉燃烧器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于高炉炼铁【技术领域】，涉及一种双流场顶燃式热风炉燃烧器。
【背景技术】
[0002]高风温、低投资、长寿命是现代热风炉的基本特征。理论研究和生产实践表明，采用顶燃式热风炉结构，可以提高热风炉热效率、降低设备投资、延长热风炉寿命。
[0003]顶燃式热风炉是最具发展潜力的热风炉。顶燃式热风炉的核心技术是燃烧器，决定着顶燃式热风炉的寿命。国内对于顶燃式热风炉燃烧器的结构设计方面还存在一些问题，在借鉴卡鲁金式热风炉的基础上出现了多种形式的顶燃式热风炉，效果参差不齐。
[0004]卡鲁金热风炉燃烧器采用旋流燃烧器，空煤气先预混然后在燃烧室燃烧。但两者距离较近，空气破坏了煤气的旋转流场，造成预混预燃产生的烟气与未燃煤气和空气掺混而阻碍煤气与空气进一步混合，使得燃烧条件恶化。同时燃烧产生的高温烟气在锥段燃烧室中形成向下的旋流流动，旋转气流在离心作用下，沿着壁面区域流速高而中心区域流速低，导致气流的边缘压力高而中心压力低。随着切向速度的增大,旋流强度增高,就会在气流中心产生回流区域。回流区域的产生进一步增强了气体混合燃烧的效果，这是卡鲁金热风炉的关键。但也导致了燃烧室截面上的速度分布不均匀，由于烟气进入蓄热室的速度不均匀造成传热的不同。
[0005]无旋流的顶燃式热风炉燃烧器，其产生的流场是不稳定的，不能形成稳定而对称的流场结构。气流从燃烧室到达蓄热室拱顶后，进入拱顶扩张锥段，无旋流流场因气流无法依附扩张的壁面流动，进入锥段气流的静压通常是中部最高而周向低，并且最高压力更不能严格对称，故形成偏析气流是必然的。这样的烟气进入蓄热室，必然会降低格子砖的利用率和传热效果。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于提供了一种双流场顶燃式热风炉燃烧器，该燃烧器使煤气和空气达到充分混合，完全燃烧。
[0007]本实用新型所采用的技术方案是，一种双流场顶燃式热风炉燃烧器，包括由拱顶和筒体组成纵截面呈倒U形的燃烧器本体，拱顶内部设置有顶部空气喷咀，顶部空气喷咀位于拱顶的对称轴处，顶部空气喷咀内部的前端安装有旋流器，顶部空气喷咀通过变径管和顶部空气管道连接；
[0008]筒体内部设置有空气环道和若干个空气喷孔，若干个空气喷孔均为相同的直孔，每个空气喷孔均与空气环道连通，空气环道通过空气入口短管与环状的空气围管连通，空气围管位于筒体外部；
[0009]筒体内部设置有煤气环道和若干个煤气喷孔，若干个煤气喷孔均为相同的斜孔，每个煤气喷孔均与煤气环道连通，煤气环道通过煤气入口短管与环状的煤气围管连通，煤气围管位于筒体外部；
[0010]煤气围管与空气围管均水平设置，煤气围管位于空气围管和变径管之间，空气围管和顶部空气管道与空气管道连通，煤气围管与煤气管道连通。
[0011]本实用新型的特点还在于，
[0012]空气围管、空气入口短管、空气环道和每个空气喷孔均位于同一水平面。
[0013]若干个空气喷孔沿筒体的径向均匀设置。
[0014]煤气围管、煤气入口短管和煤气环道均位于同一水平面，若干个煤气喷孔同向分成平行的上下两层，每个煤气喷孔均水平设置，上下两层的若干个煤气喷孔交错布置。
[0015]煤气入口短管和空气入口短管至少均匀水平设置3个。
[0016]顶部空气管道与变径管的大径端焊接，顶部空气喷咀与变径管的小径端焊接。
[0017]本实用新型的有益效果是:通过在燃烧器本体内设有两层煤气喷孔、空气喷孔和顶部空气喷咀，两层煤气喷孔在混合室壁面导向作用下，形成向下运动的煤气管状旋流，顶部空气喷咀喷射空气到煤气管状旋流的中心，与煤气管状旋流初步混合后一同向下运动到空气喷孔处，到达空气喷孔部位与空气进一步混合，这样能够保证空气和煤气的充分混合，保证燃烧室内完全燃烧，并且在蓄热体上能够形成速度相对均匀的流场。
[0018]煤气入口短管和空气入口短管至少均匀水平设置3个，使煤气、空气各自至少有3个入口进入环道，使煤气和空气气体流量分布均匀，可以使空气和煤气均匀地分布到空气喷孔和煤气喷孔上，使气体流量均匀程度在±95%以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型一种双流场顶燃式热风炉燃烧器的结构示意图；
[0020]图2是图1的剖视图；
[0021]图3是图2中A-A的剖视图；
[0022]图4是图2中B-B的剖视图。
[0023]图中，1.煤气围管，2.煤气入口短管，3.煤气环道，4.煤气喷孔，5.空气围管，
6.空气入口短管，7.空气环道，8.空气喷孔，9.顶部空气管道，10.顶部空气喷咀，11.旋流器，12.燃烧器本体，13.空气管道，14.拱顶，15.筒体，16.煤气管道，17.混合室，18.燃烧室，19.变径管。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0025]本实用新型提供了一种双流场顶燃式热风炉燃烧器，如图1和图2所示，包括由拱顶14和筒体15组成纵截面呈倒U形的燃烧器本体12，拱顶14内部设置有顶部空气喷咀10，顶部空气喷咀10位于拱顶14的对称轴处，顶部空气喷咀10内部的前端安装有旋流器11，顶部空气管道9与变径管19的大径端焊接，顶部空气喷咀10与变径管19的小径端焊接。
[0026]顶部空气管道9内部砌筑一层重质耐火砖，顶部空气喷咀10和旋流器11都采用耐热高温合金制作；
[0027]筒体15内部设置有空气环道7和若干个空气喷孔8，若干个空气喷孔8均为相同的直孔，每个空气喷孔8均与空气环道7连通，空气环道7通过空气入口短管6与环状的空气围管5连通，空气围管5位于筒体15外部；
[0028]筒体15内部设置有煤气环道3和若干个煤气喷孔4,若干个煤气喷孔4均为相同的斜孔，每个煤气喷孔4均与煤气环道3连通，煤气环道3通过煤气入口短管2与环状的煤气围管I连通，煤气围管I位于筒体15外部；
[0029]煤气围管I与空气围管5均水平设置，煤气围管I位于空气围管5和变径管19之间，空气围管5和顶部空气管道9与空气管道13连通，煤气围管I与煤气管道16连通；煤气围管I与煤气入口短管2内部都砌筑一层耐火材料；
[0030]煤气围管I和空气围管5内部都砌筑一层重质耐火砖。
[0031 ] 混合室17是由燃烧器本体12所围成的内部空间构成；
[0032]燃烧室18是由燃烧器本体12下部耐火砌体围成的圆台形空间构成；
[0033]如图3所不,煤气围管1、煤气入口短管2和煤气环道3均位于同一水平面,若干个煤气喷孔4均为相同的斜孔，若干个煤气喷孔4同向分成平行的上下两层，每个煤气喷孔4均水平设置，上下两层的若干个煤气喷孔4交错布置；煤气入口短管2至少均匀水平设置3个。
[0034]如图4所示，若干个空气喷孔8沿筒体15的径向均匀设置，空气入口短管6至少均匀水平设置3个；空气围管5、空气入口短管6、空气环道7和每个空气喷孔8均位于同一水平面；空气围管5与空气入口短管6内部都砌筑一层耐火材料；
[0035]本实用新型一种双流场顶燃式热风炉燃烧器中零部件的作用:
[0036]煤气围管I通过煤气管道16连接煤气管网，提供燃烧所需煤气。
[0037]煤气入口短管2连接煤气围管I和煤气环道3，可使煤气环道3内气流分布均匀。
[0038]煤气环道3为若干个煤气喷孔4分配煤气。
[0039]若干个煤气喷孔4均为相同的斜孔，若干个煤气喷孔4分成两层，若干个煤气喷孔4将煤气流分割成小股流，并沿一定的角度喷射，形成旋转煤气流。
[0040]空气围管5通过空气管道13外接助燃风机，提供燃烧所需空气。
[0041]空气入口短管6连接空气围管5和空气环道7，可使空气环道7内气流分布均匀。
[0042]空气环道7为若干个空气喷孔8分配空气。
[0043]若干个空气喷孔8将空气流分割成小股流，并以筒体15中心轴为交点喷射，与煤气燃烧。
[0044]顶部空气喷咀10:产生空气射流，加强了煤气旋流中心压力，使燃烧烟在蓄热体上能够形成速度相对均匀的流场。
[0045]旋流器11稳定射流流场。
[0046]混合室17为空气和煤气混合与初步燃烧提供空间。
[0047]燃烧室18为空气和煤气主要燃烧空间。
[0048]本实用新型一种双流场顶燃式热风炉燃烧器的工作原理是:煤气经由煤气管道16进入煤气围管I，通过相连的三个煤气入口短管2进入煤气环道3，煤气在煤气环道3中顺着两层均匀分布的若干个煤气喷孔4喷入混合室17，在混合室17壁面导向作用下，形成向下运动的煤气管状旋流。
[0049]助燃空气则分为两部分进入混合室17:助燃风机提供的空气经由空气管道13经达到燃烧器本体12。第一部分经由顶部空气管道9到达拱顶14，顶部空气管道9和顶部空气喷咀10连接，空气最后通过顶部空气喷咀10产生的空气射流，空气射流喷射到煤气管状旋流的中心，初步混合后一同向下运动。另一部分进入空气围管5，通过相连的三个空气入口短管6进入空气环道7，空气在空气环道7中顺着内壁上均匀分布的若干个空气喷孔8在水平面上以筒体15的中心轴为中心径向喷入混合室17，向煤气管状旋流的中心喷射，这样能够保证空气和煤气的充分混合，空气和煤气的充分混合以旋流形式进入燃烧室18，旋流在离心作用下沿燃烧室18壁面运动区域流速高而中心区域流速低，导致气流的边缘压力高而中心压力低。在燃烧室18内煤气管状旋流和空气射流起到互补的作用。空气射流强化旋流中心压力，使得燃烧室18内燃烧烟气进入蓄热体的圆周面上压力和流速趋于均匀；另一方面煤气管状旋流减弱了空气射流的强度，避免高温烟气与蓄热体直接接触以及中心压力和流量高于周向气流偏析的问题。
[0050]一种双流场顶燃式热风炉燃烧器，通过在燃烧器本体12内设有两层煤气喷孔4、空气喷孔8和顶部空气喷咀10，两层煤气喷孔4在混合室17壁面导向作用下，形成向下运动的煤气管状旋流，顶部空气喷咀10喷射空气到煤气管状旋流的中心，与煤气管状旋流初步混合后一同向下运动到空气喷孔8处，到达空气喷孔8部位与空气进一步混合，这样能够保证空气和煤气的充分混合，保证燃烧室18内完全燃烧，并且在蓄热体上能够形成速度相对均匀的流场。
[0051]煤气入口短管2和空气入口短管6至少均匀水平设置3个，使煤气、空气各自至少有三个入口进入环道，使煤气和空气气体流量分布均匀，可以使空气和煤气均匀地分布到空气喷孔8和煤气喷孔4上，使气体流量均匀程度在±95%以上。
【权利要求】
1.一种双流场顶燃式热风炉燃烧器，其特征在于:包括由拱顶(14)和筒体(15)组成纵截面呈倒U形的燃烧器本体(12)，拱顶(14)内部设置有顶部空气喷咀(10)，顶部空气喷咀(10)位于拱顶(14)的对称轴处，顶部空气喷咀(10)内部的前端安装有旋流器(11)，顶部空气喷咀(10)通过变径管(19)和顶部空气管道(9)连接； 所述筒体(15)内部设置有空气环道(7)和若干个空气喷孔(8)，若干个空气喷孔(8)均为相同的直孔，每个空气喷孔(8)均与空气环道(7)连通，空气环道(7)通过空气入口短管(6)与环状的空气围管(5)连通，空气围管(5)位于筒体(15)外部； 所述筒体(15)内部设置有煤气环道(3)和若干个煤气喷孔(4)，若干个煤气喷孔(4)均为相同的斜孔，每个煤气喷孔(4)均与煤气环道(3)连通，煤气环道(3)通过煤气入口短管⑵与环状的煤气围管⑴连通，煤气围管⑴位于筒体(15)外部； 所述煤气围管(1)与所述空气围管(5)均水平设置，煤气围管(1)位于空气围管(5)和变径管(19)之间，所述空气围管(5)和顶部空气管道(9)与空气管道(13)连通，煤气围管⑴与煤气管道(16)连通。
2.根据权利要求1所述的一种双流场顶燃式热风炉燃烧器，其特征在于:所述空气围管(5)、空气入口短管(6)、空气环道(7)和每个空气喷孔(8)均位于同一水平面。
3.根据权利要求2所述的一种双流场顶燃式热风炉燃烧器，其特征在于:所述若干个空气喷孔(8)沿筒体(15)的径向均匀设置。
4.根据权利要求3所述的一种双流场顶燃式热风炉燃烧器，其特征在于:所述煤气围管(1)、煤气入口短管(2)和煤气环道(3)均位于同一水平面，若干个煤气喷孔(4)同向分成平行的上下两层，每个煤气喷孔(4)均水平设置，上下两层的若干个煤气喷孔(4)交错布置。
5.根据权利要求4所述的一种双流场顶燃式热风炉燃烧器，其特征在于:所述煤气入口短管(2)和空气入口短管(6)至少均匀水平设置3个。
6.根据权利要求5所述的一种双流场顶燃式热风炉燃烧器，其特征在于:所述顶部空气管道(9)与变径管(19)的大径端连接，顶部空气喷咀(10)与变径管(19)的小径端连接。
【文档编号】C21B9/10GK204080004SQ201420459179
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】张晨 申请人:陕西钢铁集团有限公司