专利名称：工业炉窑用反吹式外预混高速均流燃烧器的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃烧器，特别是一种工业炉窑用反吹式外预混高速均流燃烧器。二、 背景技术燃烧器是燃烧类炉窑设备所不可缺少的核心装置，其性能与结构优良与否 直接影响到炉窑的燃料利用率、热效率、以及是否满足节能环保的要求。目前， 广泛使用的各种燃烧器，不外乎有燃烧固体粉末的粉煤燃烧器、燃烧液体燃料 的高压或低压喷嘴燃烧器、以及燃烧气体的扩散燃烧或者预混(半预混)燃烧 的燃烧器。各种燃烧器针对不同的行业领域，都有长足的发展与创新，在各种 燃料燃烧炉中发挥其各自的作用。对于釆用扩散燃烧方式的燃烧器已经完成从 套简式燃烧器，逐步过渡到梳篦形空气喷嘴的矩形燃烧器的转换，并发展到环 形多喷嘴喷射旋流混合回流预热稳焰燃烧技术或者环形多喷嘴交错上喷预混燃 烧后气流折返预热稳焰强化燃烧技术。随着燃烧技术的发展，使低热值煤气的 燃烧强度与火焰的稳定性都得到了较大的提高，再配合上煤气与助燃空气的预 热使得燃烧温度也不断增高、燃烧效率也逐步提升。但纵观现有的煤气燃烧器， 尤其是使用在工业炉上的发生炉煤气的燃烧器，由于结构的不合理以及与燃烧 室的配合的不当，时常造成煤气与空气混合不佳和(或)气流分布的不均匀， 由此而导致燃烧不完全或燃烧不稳定、热负荷调节性能差等问题出现。因此， 改进燃烧装置的结构，并使其与炉膛空间形成合理流场结构，以实现高强度燃 烧与均匀高效传热的完美结合，应该是燃烧器发展的方向和需要解决的技术问 题和需要解决的技术问题。三、 发明内容针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明提出一种煤气与空气的喷嘴 环形交错布置反向喷射预混燃烧后折返从燃烧器中部均匀喷出高温射流的一种 工业炉窑用反吹式外预混高速均流燃烧器，可有效解决燃烧器的充分燃烧与均 匀高效传热，提高生产效率的问题，其解决的技术方案是，包括有燃烧器体， 燃烧室、空气入口管和煤气入口管，燃烧器体内下部有能使气流折返的燃烧室， 燃烧室半球形壁面中设置有空气分配腔室，其上端内壁面上均匀引出空气喷嘴管经转折向下到达喷嘴端面；在燃烧器体上部圆简壁内设有同轴的矩形截面的 煤气分配环道，其内环道上均匀引出煤气喷嘴管，并经转折向下到达喷嘴端面; 在喷嘴端面上有煤气喷嘴和空气喷嘴呈环形交错首尾相接布置，形成圆环形的 燃烧器喷嘴，在煤气分配环道上接有装在燃烧器体外壁上的煤气入口管，空气 分配腔同装有燃烧器体下部顶端上的空气入口管相接；在燃烧器出口通道上设 置有三角形截面的环形稳焰槽。本发明燃烧器能顺利实现煤气与空气的喷射预混、回流预热、稳定燃烧， 从而有效解决了低热值煤气燃烧不稳定、燃烧强度低、燃烧温度不高等关键问 题。四
图1为本发明燃烧器剖面主视图。图2为本发明燃烧器的煤气入口管处截面俯视图。图3为本发明燃烧器的喷嘴喷出端面处截面仰视图。五具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式
作详细的描述。 由图1-图3给出，本发明包括有燃烧器体，燃烧室、空气入口管和煤气入口管，燃烧器体内下部有能使气流折返的燃烧室1，燃烧室半球形壁面中设置有 空气分配腔室2，其上端内壁面上均句引出空气喷嘴管3经转折向下到达喷嘴端 面4;在燃烧器体5上部圆筒壁内设有同轴的矩形截面的煤气分配环道6，其内 环道上均勾引出煤气喷嘴管7，并经转折向下到达喷嘴端面4;在喷嘴端面4上 有煤气喷嘴7a和空气喷嘴3a呈环形交错首尾相接布置，形成圆环形的燃烧器 喷嘴，在煤气分配环道6上接有装在燃烧器体5外壁上的煤气入口管S，空气分 配腔室2同装有燃烧器体5下部顶端上的空气入口管9相接；在燃烧器体出口 通道上设置有三角形截面的环形稳焰槽10。为了保证使用效果，所说的燃烧器体5为一端封闭的圆简形杯状结构，其封闭端为半球形空间的燃烧室l，半球形部分的燃烧器体内中空部分构成半球形 空气分配腔室2，其上部水平截面上沿周向引出均勻分布的空气喷嘴管3,并90°折返向下与燃烧器喷嘴端面4上的空气喷嘴3a相连通；半球形空间的燃烧室l上部的燃烧室圆简形燃烧器体5内有环形的呈矩形截面煤气分配环道6，其上 部有连通的沿周向均匀分布的煤气喷嘴管7,煤气喷嘴管折返90°向下同喷嘴 端面4上的煤气喷嘴7a相连通；煤气喷嘴与空气喷嘴在燃烧器喷嘴端面上呈交 错排列且首尾相接的圆环形状；煤气入口管8与煤气分配环道6垂直连接；空 气入口管9从燃烧室下顶部接入半球形空气分配腔室2;环形稳焰槽10在燃烧 器体内通道的壁面上挖切，呈三角形环状槽。 这里有必要指出
空气喷嘴管3或煤气喷嘴管7的数目根据燃烧器的热负荷大小以及燃烧器 的直径而定， 一般各自在20 40个之间对应选择；空气喷嘴管3或煤气喷嘴管7 的进入燃烧室的角度会在相对中轴线0。 30°的角度范围内改变；空气喷嘴管 3或煤气喷嘴管7与空气喷嘴3a或煤气喷嘴7a的截面几何形状选择可以是圆形 或矩形，喷嘴截面可以向燃烧室逐步收缩到适当大小。
在燃烧器用于工业炉窑时，应将燃烧器安装在工业炉窑的燃烧段的炉墙上， 让燃烧器的喷出端以不同角度朝向炉膛空间，并一起组成了工业炉的燃烧段。 布置在燃烧段上燃烧器的个数、位置及大小由工业炉的热负荷和温度要求而定， 其固定方法可采用多种形式。但燃烧器本体的结构形态是不变的。
环形稳焰槽IO是在燃烧器内通道的壁面上挖切的三角形环状槽，其目的是 在高负荷下起稳焰作用；应按照燃烧器负荷变化范围调整其形状、大小、与位 置，其截面可以是三角形可以是矩形不等。
使用上述燃烧器时，煤气与空气进入各自的气流分配环道或腔室，预热之 后经由各自的的喷嘴管进入燃烧室，在相互混合的同时进一步受到回流烟气的 预热而着火燃烧，燃烧后烟气经燃烧室阻挡而折返从环形燃烧器的中部空间向 上流出而进入炉膛空间。在此过程中下行的混合气流与上行的烟气流之间会形 成一个回流涡旋，在其作用下上行气流会向四周分开而形成类似于管内流动的 速度分布后进入炉膛空间。高温回流烟气也能使下行的混合气流得到充分预热， 致使混合气体提前着火燃烧而增强燃烧强度，并因持续作用而使燃烧火焰稳定。 由于上升折返气流流场对燃烧的强化作用及对出口气流的均匀作用而形成燃烧 器出口气流的速度与温度的双均匀。燃烧器出口处的环形稳焰槽io在高负荷运行时能够使没有充分燃烧而可燃混气得以完全燃烧，以保证燃烧过程在燃烧器 中完成。由于燃烧器的空气分配腔室与煤气分配环道既起到冷却燃烧器壁面的 作用又能使气流被预热，这会提高煤气与空气的温度而促进着火燃烧与提高热 流用率。
总之，本发明以简单而合理的结构，有效地解决了燃烧器喷射气流混合不佳、 燃烧不充分、燃烧气流速度温度分布不均等关键问题，能有效地保证工业炉窑
高效、均温、等热强度、且安全与稳定地运行；因而能实现节省燃料、节约投 资、降低废气温度与排放量、减少环境污染的良好的经济和社会效益。
权利要求
1、一种工业炉窑用反吹式外预混高速均流燃烧器，包括有燃烧器体，燃烧室、空气入口管和煤气入口管，其特征在于，燃烧器体内下部有能使气流折返的燃烧室(1)，燃烧室半球形壁面中设置有空气分配腔室(2)，其上端内壁面上均匀引出空气喷嘴管(3)经转折向下到达喷嘴端面(4)；在燃烧器体(5)上部圆筒壁内设有同轴的矩形截面的煤气分配环道(6)，其内环道上均匀引出煤气喷嘴管(7)，并经转折向下到达喷嘴端面(4)，在喷嘴端面(4)上有煤气喷嘴(7a)和空气喷嘴(3a)呈环形交错首尾相接布置，形成圆环形的燃烧器喷嘴，在煤气分配环道(6)上接有装在燃烧器体(5)外壁上的煤气入口管(8)，空气分配腔室(2)同装有燃烧器体(5)下部顶端上的空气入口管(9)相接；在燃烧器体出口通道上设置有三角形截面的环形稳焰槽(10)。
2. 根据权利要求l所述的工业炉窑用反吹式外预混高速均流燃烧器，其特 征在于，所说的燃烧器体(5)为一端封闭的圆筒形杯状结构，其封闭端为半球 形空间的燃烧室(1),半球形部分的燃烧器体内中空部分构成半球形空气分配 腔室(2)，其上部水平截面上沿周向引出均勾分布的空气喷嘴管(3)，并90° 折返向下与燃烧器喷嘴端面(4)上的空气喷嘴(3a)相连通。
3. 根据权利要求1或2所述的工业炉窑用反吹式外预混高速均流燃烧器， 其特征在于，所说的燃烧室(1)上部的燃烧室圆简形燃烧器体(5)内有环形 的呈矩形截面煤气分配环道(6)，其上部有连通的沿周向均匀分布的煤气喷嘴 管(7),煤气喷嘴管折返90。向下同喷嘴端面(4)上的煤气喷嘴(7a)相连通。
4. 根据权利要求l所述的工业炉窑用反吹式外预混高速均流燃烧器，其特 征在于，所说的煤气喷嘴与空气喷嘴在燃烧器喷嘴端面上呈交错排列且首尾相 接的圆环形状。
5. 根据权利要求l所述的工业炉窑用反吹式外预混高速均流燃烧器，其特 征在于，所说的煤气入口管(8)与煤气分配环道(6)垂直连接，空气入口管(9)从燃烧室下顶部接入半球形空气分配腔室(2)。
6. 根据权利要求l所述的工业炉窑用反吹式外预混高速均流燃烧器，其特 征在于，所说的空气喷嘴管(3)或煤气喷嘴管(7)为20 40个，进入燃烧室 的角度为相对中轴线0 30° 。
7. 根据权利要求l所述的工业炉窑用反吹式外预混高速均流燃烧器，其特 征在于，所说的空气喷嘴管(3)或煤气喷嘴管(7)与空气喷嘴(3a)或煤气 喷嘴(7a)的截面是圆形或矩形，并向燃烧室呈逐步收缩状。
全文摘要
本发明涉及工业炉窑用反吹式外预混高速均流燃烧器，有效解决燃烧器的充分燃烧与均匀高效传热，提高生产效率的问题，其结构是，燃烧器体内下部有燃烧室，其半球形壁面中有空气分配腔室，其上端内壁面上有空气喷嘴管至喷嘴端面，燃烧器体上部圆筒壁内有同轴的矩形截面的煤气分配环道及相连的煤气喷嘴管至喷嘴端面，喷嘴端面上有煤气喷嘴和空气喷嘴呈环形交错首尾相接，煤气分配环道上有装在燃烧器体外壁上的煤气入口管，空气分配腔室同空气入口管相接，在燃烧器出口通道上设置有三角形截面的环形稳焰槽，本发明能顺利实现煤气与空气的喷射预混、回流预热、稳定燃烧，有效解决低热值煤气燃烧不稳定、燃烧强度低、燃烧温度不高的关键问题。
文档编号F23D14/02GK101403502SQ20081023110
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月27日 优先权日2008年11月27日
发明者刘世聚, 刘力铭, 张正涛, 王承庆, 郭立鹏, 陈维汉 申请人:河南省豫兴热风炉工程技术有限公司