一种单层多孔泡沫陶瓷板部分预混气体燃料燃烧器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种燃烧器，具体地说是涉及一种单层多孔泡沫陶瓷板部分预混气体 燃料燃烧器。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的迅猛发展，能源和环境问题越来越成为人们关注的重点。我国经 济快速发展需要消耗大量的能源，同时要兼顾环境保护，走人类与自然协调发展的可持续 发展道路。然而我国面临着能源供需矛盾突出、环境污染日趋严重和生态遭到持续破坏等 一系列问题，日益严重的能源和环境问题也已成为制约我国经济发展的瓶颈之一。目前我 国工业生产中气体燃料的燃烧主要是以自由火焰为特征的大气式燃烧，该种燃烧方式的 不足主要体现在：火焰面附近的温度梯度陡而且分布不均，局部高温区的存在会生成大量 NOx，从而造成大气严重污染；燃烧反应完成需要较大的空间；热效率低，气体的导热性能 和辐射性能较差；燃烧稳定性比较差，燃烧负荷调节能力小。考虑到我国的能源及环境形 势，我国燃烧设备的节能减排需求必将更加强烈。
[0003] 相比于以自由火焰为特征的空间燃烧技术，多孔介质燃烧技术是最近十余年国际 燃烧技术领域发展的一种全新的燃烧方式，这种燃烧没有明火焰，NOx和C0等污染物的生 成显著降低。由于整体温度的显著提高和辐射传热的增加，燃烧热利用效率大大提高。另 外多孔介质燃烧技术对使用低热值燃料，如高炉煤气、有机废气等具有明显优势。由于集 节能、减排、环保于一身，多孔介质燃烧技术被国际燃烧界誉为"21世纪最有发展前途的燃 烧技术"，多孔介质燃烧器是一种高效节能的燃烧器。因此，发展一种单层多孔泡沫陶瓷板 部分预混气体燃料燃烧器具有极大的市场潜力。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了克服现有燃烧器在工业应用中的加热不均匀，加热效率低， 能耗及污染物排放高等问题，而提供一种高性能的单层多孔泡沫陶瓷板部分预混气体燃料 燃烧器，用于改善加热质量，提高加热效率，减少污染物排放，节约能源。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采取的技术措施是：提供一种单层多孔泡沫陶瓷板部 分预混气体燃料燃烧器，包括冷却腔、泡沫陶瓷板、壳底板、混合气进口和冷却风进口，所述 的冷却腔和壳底板构成燃烧器壳体，壳体内由上至下依次设置泡沫陶瓷板、蜂窝陶瓷板、耐 热钢支架、顶层布风板、底层布风板和支撑柱；
[0006] 在壳底板中心安装有混合气进口，燃气与部分空气先通过三通管混合后从混合气 进口进入壳体内腔，在壳底板中还设有内锥形取压管；在壳底板内侧焊接有支撑柱，在支撑 柱上通过螺钉、弹簧垫片，平垫圈安装有底层布风板；
[0007] 所述的冷却腔用于冷却四周的腔体，防止腔体温度过高导致变形；所述的冷却腔 在底部两侧各设有一个冷却风进口，在冷却腔的内侧壁中下部设有一个凸台，使冷却腔上 部内腔小，下部内腔大；在冷却腔内侧壁凸台处通过矩形环状垫片安放顶层布风板，在顶层 布风板上安放有耐热钢支架，冷却腔内侧壁在凸台其中的两侧与耐热钢支架之间各设有一 排二次风进口，两侧的二次风进口的孔口相对、交错布置；所述冷空气通过冷却风进口进 入冷却腔中，冷空气通过折流板的导流作用，折流后从二次风进口进入顶层布风板与蜂窝 陶瓷板之间的空腔中，与从混合气进口进入的部分预混合的空、燃气再次混合；燃烧所需 70%?75%的空气量，当量比为1，通过二次风进口进入；
[0008] 所述的耐热钢支架上平面框架形状与燃烧器一致，框架中间焊有十字架结构，十 字架结构用于更好的支撑上方的蜂窝陶瓷板；
[0009] 所述的蜂窝陶瓷板的外形为槽状，槽边框为蜂窝陶瓷板无孔区，槽底面为蜂窝陶 瓷板有孔区，蜂窝陶瓷板有孔区中的小孔平均孔径为2mm，孔为交叉排列的直通孔；槽状蜂 窝陶瓷板内放置有多孔泡沫陶瓷板；
[0010] 所述的多孔泡沫陶瓷板为燃烧区域，混匀后的混合气体通过蜂窝陶瓷板后在多孔 泡沫陶瓷板内部及表面燃烧。
[0011] 所述冷却腔、壳底板材料采用耐高温合金钢，耐热钢支架和布风板材料选用 0Crl8Ni9钢，顶层和底层布风板上有孔，平均孔径为2mm，孔为直通孔、交叉排列；多孔泡沫 陶瓷板的材料为氧化锆或碳化硅，蜂窝陶瓷板采用轻质A1203蜂窝陶瓷板。
[0012] 所述的多孔泡沫陶瓷板的孔为无序孔，平均孔径为0. 5?1mm，孔隙率为75%? 85%〇
[0013] 所述的燃烧器在空气为常温下，一次风空气流量：0. 3?9. 5m3/h;二次风空气流 量：1?55m3/h;燃气流量：0? 1?6. 5m3/h;当量比：0? 6?1. 0 ;燃烧强度：150?300kW/m2。[0014] 所述燃烧气体燃料为天然气、高炉煤气、焦炉煤气、高焦混合煤气或石油液化气。
[0015] 所述的燃烧器为燃烧器单体使用，或是若干个燃烧器单体拼成工艺所需形状的燃 烧器组合体共同使用。
[0016] 所述的若干个燃烧器单体组成组合燃烧器时，使用过程中更换燃烧器单体时，不 会影响其他燃烧器单体的工作。
[0017] 本发明中燃烧区陶瓷板的材料为氧化锆或碳化硅，为多孔介质材料陶瓷板，具有 良好的耐高温特性，不易烧坏，以适用于高热值气体燃料，如天然气等燃烧。泡沫陶瓷板属 于燃烧区，陶瓷板燃烧温度不超过1100°c，陶瓷板大小取决于被加热对象以及陶瓷生产厂 家的生产能力，厚度为35?50mm，无序孔大小为20?40ppi(即每英寸上有20?40个 孔），孔隙率为75%?85%。陶瓷板尺寸为100mmX100mm?360mmX360mm。陶瓷板越大， 越不容易保持燃烧温度的均匀性，且越容易破碎。燃烧器外壳材料采用耐热钢焊接成空心 结构。
[0018] 本发明的燃烧器具体尺寸根据蜂窝陶瓷板长度和冷却腔的厚度确定，也根据燃烧 器横截面形状确定。本发明中的燃烧器的横截面形状也可以根据使用的要求制成为圆形， 矩形或者其他多边形。
[0019] 本发明的单层多孔泡沫陶瓷板部分预混气体燃料燃烧器具有如下优点：
[0020] ①应用本发明的燃烧器可以燃烧热值变化范围在800?6000kcal/m3甚至以上的 气体燃料，燃烧强度：150?300kW/m2,燃烧效果：未燃烃，氮化物和硫化物含量低于35ppm， 一氧化碳低于25ppm。
[0021] ②本发明燃烧器可单体使用，或是若干个燃烧器单体拼成任意形状的燃烧器组合 体共同使用，可广泛应用于冶金、化工、能源、机械等行业。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明部分预混气体燃料燃烧器的轴向剖面结构示意图。
[0023] 图2为图1的A-A向剖视图。
[0024] 图3为本发明中的耐热钢支架结构示意图。
[0025] 图4为本发明中的顶层布风板结构示意图。
[0026] 图5为本发明中底层布风板结构示意图。
[0027] 图6为本发明中蜂窝陶瓷板结构主视示意图。
[0028] 图7为图6俯视不意图。
[0029] 图8为图7中局部结构放大示意图。
[0030]上述图中：1-冷却腔，2-泡沫陶瓷板，3-蜂窝陶瓷板，4-耐热钢支架，5-顶层布 风板，6-底层布风板，7-螺钉，8-弹簧垫片、9-平垫圈，10-折流板，11-二次风进口，12-矩 形环状垫片，13-支撑柱，14-冷却风进口，15-壳底板，16-混合气进口，17-内锥形取压管， 31-蜂窝陶瓷板无孔区，32-蜂窝陶瓷板有孔区，61-底层布风板无孔区，62-底层布风板有 孔区。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的实施不限于此。
[0032] 实施例1 :本发明提供一种单层多孔泡沫陶瓷板部分预混气体燃料燃烧器，本实 施例提供四种规格的燃烧器，燃烧器的横截面形状为方形，气体燃料使用天然气