一种单层多孔泡沫陶瓷板全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全预混气体燃 料燃烧器。
【背景技术】
[0002] 随着我国工业的不断发展，日益严重的能源和环境问题已成为制约我国经济发展 的瓶颈之一。一方面，我国能源紧缺和环境污染问题突出；另一方面，我国的能源利用水平 相对发达国家还比较低，突出表现为：能源利用率低，能源利用质量低，燃烧过程污染物排 放多。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，这种 传统的预混燃烧具有很薄的自由火焰，其燃烧不可避免地会有温度分布不均、燃烧区域狭 小、污染物排放高等缺点，这主要是由于气体的导热性能和辐射性能较差，气体流场难以达 到均匀分布，气体传热不充分。燃烧化学反应在一个很窄的区域内进行，燃烧室的其它空间 不发生化学反应，所以燃烬度和污染物排放量较高。而在燃烧区域内加入导热系数和辐射 率较高的固体多孔介质材料则可以改变这一缺陷。相对于自由火焰为特征的有焰预混燃烧 来说，多孔介质预混燃烧是一项燃烧途径完全不同的燃烧方式。预混气体在多孔介质中的 燃烧具有很多优点：如具有较小的贫燃极限、较高的燃烧速率和稳定性、负荷调节范围广、 燃烧强度高、燃烧器体积小、完全燃烧等，燃烧产物中污染物如NOx、CO等的含量非常少。因 此，需要开发多孔介质燃烧器，特别是发展一种单层多孔泡沫陶瓷板全预混气体燃料燃烧 器具有极大的市场潜力。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了克服现有工业应用中的燃烧器加热不均匀，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、且节约能源的单层多孔泡沫陶瓷板全预 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。
[0004] 为实现上述目的，本发明采取的技术措施是：提供一种单层多孔泡沫陶瓷板全预 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的壳体，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；
[0005] 在壳底板中心安装有混合气进口，燃气与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；
[0006] 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，在冷却腔上表面四周设有一圈冷却风出口，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；
[0007] 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 字架结构用于更好地支撑上方的蜂窝陶瓷板；
[0008] 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；
[0009] 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。
[0010] 所述冷却腔、壳底板材料采用耐高温合金钢，耐热钢支架、顶层和底层布风板材料 采用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。
[0011] 所述的多孔泡沫陶瓷板中的孔为无序孔，平均孔径为〇. 5~1mm，孔隙率为75%~ 85%〇
[0012] 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。
[0013] 所述的燃烧器在空气为常温下，空气流量：1. 5~65m3/h;天然气流量：0. 1~ 6. 5m3/h;当量比：0? 6 ~1. 0;燃烧强度：150 ~300kW/m2。
[0014] 所述的燃烧器为燃烧器单体使用，或是由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。
[0015] 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。
[0016] 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，能适用于高热值气体燃料，如天然气等燃气燃烧。本发明中 泡沫陶瓷板为燃烧区域，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100_\100_~360_父360_。但 是陶瓷板越大，越不容易保持燃烧温度的均匀性，且越容易破碎。
[0017] 本发明中的燃烧器外壳材料采用耐热钢焊接成空心结构。燃烧器气体流动和燃烧 的轴向截面为正方形，矩形、也可以为圆形或其它多边形。
[0018] 本发明的单层多孔泡沫陶瓷板全预混气体燃料燃烧器具有如下的优点：
[0019] ①应用本发明的燃烧器可以燃烧热值变化范围在800~6000kcal/m3,甚至燃烧热 值更高的气体燃料，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40ppm，一氧化碳低于25ppm。
[0020] 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】
[0021] 图1为本发明单层多孔泡沫陶瓷板全预混气体燃料燃烧器的轴向剖面结构示意 图。
[0022] 图2为图1的俯视示意图。
[0023] 图3本发明中的耐热钢支架上平面框架结构示意图。
[0024] 图4为本发明中的顶层布风板结构示意图。
[0025] 图5为本发明中的底层布风板结构示意图。
[0026] 图6为本发明中蜂窝陶瓷板结构主视示意图。
[0027] 图7为图6俯视示意图。
[0028] 图8为图7中局部结构放大示意图。
[0029] 上述图中：1_冷却腔、2-泡沫陶瓷板、3-耐热钢支架、4-顶层布风板、5-底层布风 板、6-螺钉、7-弹簧垫片、8-平垫圈、9-蜂窝陶瓷板、10-矩形环状垫片、11-支撑柱、12-冷 却风进口、13-壳底板、14-混合气进口、15-冷却风出口、16-内锥形取压管、51-底层布风板 无孔区，52-底层布风板有孔区、91-蜂窝陶瓷板无孔区，92-蜂窝陶瓷板有孔区。
【具体实施方式】
[0030] 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。
[0031] 实施例1 :本发明提供一种单层多孔泡沫陶瓷板全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。四种规格的 燃烧器可以单体使用，也可以通过多组排列组合，可应用于钢铁或机械行业热处理炉。燃烧 器结构如图