一种防堵塞弥散式蓄热燃烧系统的制作方法

本发明涉及热工技术领域，尤其涉及一种具备防堵塞功能的蓄热式余热回收加热助燃空气的弥散式蓄热燃烧系统。

背景技术：

弥散式燃烧是采取助燃空气速度高于燃料速度的射流方式将燃料(通过火口通道，通常燃料和极少部分助燃空气混合以保持火焰稳定)和助燃空气(通过气流通道)分开注入炉内，快速助燃空气气流卷吸燃料和炉内燃烧产物，稀释反应区的含氧体积浓度，获得浓度为3～15％(体积)的低氧气氛。燃料在这种高温低氧气氛中逐渐与氧气结合燃烧，并伴随进行诸如裂解等重组过程，造成与预混燃烧和扩散燃烧过程完全不同的热力学条件，在与贫氧气体作延缓状燃烧下释出热能，不再存在传统燃烧过程中出现的局部高温高氧区。这是一种有待大量研究的新的燃烧方式。

由于弥散式燃烧带来了节能和低nox排放的效果，为解决大气污染，降低用户生产成本提供了及其低成本的一种新的技术方案，故一经推出，就以很快的速度在燃烧技术领域推广。但是，与传统预混式技术的燃烧过程在烧嘴内部进行不同，弥散式燃烧是通过火口通道输送燃料、气流通道输送助燃空气，燃料与氧气的混合和燃烧过程是借用炉膛进行的。这一特点会导致两类严重情况：

第一类情况：如果炉膛内的物料堆叠太多，比如顶掀盖的熔铝炉投料是将炉顶揭开，从炉膛上方一次性投入全部原料，由于材料落下堆积的过程是无法控制的，这时：

1、材料占据了弥散式燃烧需要的炉膛空间，空气和燃料无法按预定的方式混合，影响燃料充分燃烧；

2、蓄热式燃烧系统的气流通道循环用于氧气供给和烟气排出。当气流通道为空气供应通道时，被严重堵塞后严重影响助燃空气的供应，影响燃烧质量。当气流通道为烟气排出通道时，被严重堵塞后烟气无法排出炉膛，炉膛压力超标且余热无法回收；

3、火口通道负责燃料供应和火焰稳定，当火口通道被堵塞时，燃料无法混合甚至造成安全隐患。

第二类情况：在熔铝等工业中，物料在熔化和炼制过程中产生很多成分复杂的灰，如果炉膛内的物料接近或紧贴风口，当气流通道进行排风时，成分复杂的灰和小块物料很容易被吸入气流通道，如图1所示，加快了气流通道的积灰堆积速度。气流通道积灰过多后会严重影响燃烧系统和余热回收系统性能，甚至导致系统无法工作。

实践证明，弥散式燃烧系统如果用在其它如使用固体原料的熔铝炉、钢加热炉、陶瓷炉等也有类似情况，严重影响了弥散式燃烧技术的推广使用，甚至很多已经采用了弥散式燃烧技术的企业由于以上问题的存在不得不拆除弥散式燃烧系统恢复原来高nox排放、高能耗的预混式燃烧系统。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种防堵塞弥散式蓄热燃烧系统，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明公开了一种防堵塞弥散式蓄热燃烧系统，包括炉墙和由所述炉墙围成的炉膛，该炉墙上设置有贯通到所述炉膛内的气流通道和火口通道，所述气流通道和/或火口通道靠近所述炉膛的一侧形成有截面增大以防止堵塞所述气流通道和/或火口通道的扩张口。

进一步的，所述扩张口的截面面积向所述炉膛的方向呈增大趋势。

进一步的，所述气流通道设置在所述火口通道的两侧，所述气流通道和火口通道均形成有所述扩张口。

进一步的，所述气流通道的扩张口为截面积大于气流通道截面积的喇叭状开口，且所述扩张口倾斜向所述炉膛底部设置。

进一步的，所述火口通道的扩张口为截面积大于火口通道截面积的喇叭状开口，且所述扩张口倾斜向所述炉膛底部设置。

进一步的，所述扩张口的上方边界面与立面的交线与水平面的夹角为θ3,θ3满足：-15°≤θ3≤30°。

进一步的，所述扩张口的下方边界面与立面的交线与水平面的夹角为θ4，θ4满足：5°≤θ4≤50°。

进一步的，所述扩张口的左边界面与横面的交线与立面夹角为θ1，所述扩张口的右边界面与横面的交线与立面夹角为θ2,θ1满足：-10°≤θ1≤60°,θ2满足：-10°≤θ2≤60°。

进一步的，所述扩张口的深度为200mm-700mm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过在气流通道和火口通道与炉膛的交接处设置一个扩张口，从而，一方面即使是更大的物料也不能堵塞气流通道和火口通道的出口，也可使燃料或者气流从更多的物料间隙中通过，提升燃烧的效率；另一方面，也避免了炉膛内的物料接近或者紧贴气流通道(用作排风通道时)，造成灰尘和小块物料吸入其中、严重影响燃烧和余热回收的问题。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1是现有技术公开的弥散式蓄热燃烧系统的立面为剖面的剖视示意图；

图2是本发明优选实施例公开的防堵塞弥散式蓄热燃烧系统的俯视示意图；

图3是本发明优选实施例公开的防堵塞弥散式蓄热燃烧系统中火口立面为剖面的剖视图；

图4是本发明优选实施例公开的防堵塞弥散式蓄热燃烧系统中以风口立面为剖面的剖视图；

图5是本发明优选实施例公开的防堵塞弥散式蓄热燃烧系统中以风口横面为剖面的剖视图。

图例说明：

1、炉膛；2、炉墙；3、炉门；4、气流通道扩张口；5、气流通道；6、火口通道；7、火口通道扩张口；8、燃料输送管；9、火焰；10、固体物料；11、上方边界面与立面的交线；12、水平面；13、下方边界面与立面的交线；14、左边界面与横面的交线；15、立面；16、右边界面与横面的交线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图2-图5所示，本发明公开了一种防堵塞弥散式蓄热燃烧系统，包括炉墙2和由炉墙2围成的炉膛1，炉墙2上设置有炉门3，该炉墙2上设置有贯通到炉膛1内的气流通道5和火口通道6，燃料输送管8插接在火口通道6内，在其燃料出口形成火焰9。其中，火口通道6内插接有燃料输送管8，用于向炉膛1内输送燃料，气流通道5为对称设置在火口通道6的左右两侧，通过四通阀和鼓风机使其交替循环作为给风通道和排风通道，从而回收燃烧后的热量。在本实施例中，气流通道5和火口通道6靠近炉膛1的一侧形成一内截面积增大的扩张口，即气流通道5端部的气流通道扩张口4和火口通道6输出端的火口通道扩张口7，具体的，气流通道扩张口4和火口通道扩张口7倾斜朝向炉膛1的底部设置。从而，一方面即使是更大的物料也不能堵塞气流通道5和火口通道6的出口，也可使燃料或者气流从更多的固体物料10间隙中通过，提升燃烧的效率；另一方面，也避免了炉膛1内的固体物料10接近或者紧贴气流通道5(用作排风通道时)、造成灰尘和小块物料吸入其中、严重影响燃烧和余热回收的问题。

在本实施例中，为了更好的表述气流通道扩张口4和火口通道扩张口7的结构，定义了用作参考的立面15和横面，立面15为通过气流通道5或火口通道6的中心线和与其相交的一条垂线确定的平面，图4即为以此面为剖面的剖视图；而横面为通过气流通道5或火口通道6的中心线和与其垂直相交的一条水平线确定的平面，图5即为以此面为剖面的剖视图，其中，扩张口的上方边界面与立面的交线11与水平面12的夹角为θ3，扩张口的下方边界面与立面的交线13与水平面12的夹角为θ4，扩张口的左边界面与横面的交线14与立面15夹角为θ1，扩张口的右边界面与横面的交线16与立面15夹角为θ2，在本实施例中，θ1＝15°，θ2＝15°，θ3＝7°，θ4＝35°。

在本实施例中，具体设置时，气流通道5为圆形，截面直径为φ280；气流通道扩张口4为方形，其底部尺寸为500×450，其面积大于气流通道5的面积的3倍。气流通道5与气流通道扩张口4之间过渡转接处截面圆形到方形的过渡设计为突变形状，如图4。火口通道扩张口7为截面积大于火口通道6截面积的喇叭状开口，火口通道扩张口7截面也设计为方形；气流通道扩张口4和火口通道扩张口7的深度为500mm。

当然，根据流体力学中流体的流道过渡突变比渐变产生较大的压力损失的原理，如果系统有要求降低气流压力损失，本实施例中气流通道5与气流通道扩张口4之间过渡转接处截面圆形到方形也可增加一段小的喇叭状渐变式转接，即转接处气流通道5圆形的直径逐渐增加到3倍左右与气流通道扩张口4底部方形截面平滑转接。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。