专利名称：煤气与空气混合均布喷嘴上喷回流预热燃烧的热风炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于为高炉提供高温鼓风的一种煤气与空气混合均布喷嘴上喷回流预热燃烧的热风炉。
背景技术：
当前，高炉热风炉从节能降耗上考虑要求在燃烧低热值高炉煤气下获得高性能和高效益，而最终达到高效、节能、环保、增产的目的。为此，在热风炉中完成强化的燃烧过程与高效的传热过程，并使之有机地结合起来就是达到上述目标的必要条件，这就涉及到燃烧装置性能、蓄热体结构与布置、以及气流流场的组织。纵观目前使用的各种热风炉，其气体燃烧装置均以煤气与空气在燃烧空间中混合、预热、着火燃烧模式为主，这种模式总是存在混合不均、燃烧不完全、燃烧室空间大、燃烧器结构复杂等问题；其燃烧室与蓄热室中的气流组织安排不当(流速选择、气流分配与控制、旋流与回流状态的应用等)、这会导致燃烧室中燃烧气流的特征变化大、气流不稳定、燃烧强度低，也会引起蓄热室中气流分布不均，降低传热效果与蓄热体的利用率；其蓄热体的结构与布置均难以按照流畅结构和负荷状态选取，从而整体影响热风炉的性能和实际使用效果。
发明内容针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种煤气与空气混合均布喷嘴上喷回流预热燃烧的热风炉，有效克服煤气与空气燃烧室混合燃烧模式容易出现煤气与空气混合速率低、混合不均匀，以及由此导致的燃烧强度低、燃烧不完全及需要的燃烧室空间和燃烧器结构复杂等问题。本实用新型解决的技术方案是，包括燃烧室墙体、回流燃烧室、煤气进气管、空气进气管、煤气与空气的预混合环道、预混气喷嘴、预混气导向环槽、蓄热室及堆砌其中的蓄热体、热风炉墙体、炉箅子及其支撑柱、冷风室、烟气出口管和冷风进口管、热风出口管，燃烧室墙体是由上面的球形拱顶和下面的圆筒体组合为一体构成，燃烧室墙体的上部空间为回流燃烧室，燃烧室墙体的圆筒体上垂直其轴线布置有煤气进气管和空气进气管，煤气进气管和空气进气管垂直或倾斜连接砌筑在燃烧室墙体内的预混合环道，预混合环道的截面为矩形，内侧环墙的中部沿环道周向均匀设置数十个矩形截面的预混气喷嘴，预混气喷嘴弯曲向上接预混气导向环槽的环形底面，预混气导向环槽置于回流燃烧室的底部，截面呈上部开口的倒梯形状，燃烧室墙体的侧面环墙上或者在球形拱顶的顶部设有热风出口管，回流燃烧室的下部有蓄热室，蓄热室下部有置于圆筒形的热风炉墙体内的炉箅子及支撑柱，蓄热室为燃烧室墙体内的下部空间和炉箅子上方的热风炉墙体的内部空间，蓄热室内有自炉箅子向上面堆砌至回流燃烧室内的第一蓄热体、第二蓄热体、第三蓄热体，冷风室是炉箅子下部的热风炉墙体的内部空间，冷风室侧墙上有烟气出口管和冷风进口管，热风炉墙体和燃烧室墙体经迷宫连接结构连接在一起。使用该热风炉能实现在燃烧装置中煤气与空气通过预混合环道而快速混合，并从环道内侧墙均布的预混气喷嘴弯曲向上通过预混气导向环槽而进入回流燃烧室，完成充分预混合的气体经回流高温烟气预热后集中且快速稳定地燃烧，从而有效解决了低热值煤气燃烧不稳定、燃烧强度弱、燃烧温度低等关键问题；将煤气与空气间的边混合边燃烧的占用大量燃烧空间的长焰燃烧方式改变为回流预热预混气流的快速与高强度燃烧方式。鉴于燃烧过程集中在回流燃烧室内完成，这样就极大地节省了热风炉的燃烧空间，有效降低其制作成本。显然，采用这种无焰燃烧方式既提高了燃烧的完全程度又缩小了燃烧室空间，且还能达到一定程度的借助大回流而实现局部自身预热。由于燃烧空间的缩小、燃烧强度的提高以及自预热环境，燃烧温度会有效提高，进而也有效提升上部蓄热体的温度，为提供高风温创造了极为有利的条件。蓄热体采用格孔互通的结构或者采用耐火球，因其对气流的调压均流作用比较强，能有效提高蓄热体的利用率和增强热交换过程，蓄热室的空间高度也会因此而降低。尤其是在热风炉的送风阶段，蓄热体的调压均流作用对于改善冷风气流分布的均匀性效果更为明显。因此，该热风炉相对于其他采用气体燃烧类型的燃烧装置的热 风炉而言，采用预混气上喷回流预热的高强度燃烧，并结合蓄热体的高效率传热，就能极大地改善了热风炉的热工性能，实现热风炉的高效、高风温、与节能环保。此外，结构的进一步的简化与紧凑不仅会带来了投资费用的节省，也为热风炉结构的稳定提供了基础条件。
图I为本实用新型的剖面主视图。图2为本实用新型图I中A-A部截面图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作详细说明。如图I、图2所示，本实用新型包括燃烧室墙体I、回流燃烧室2、煤气进气管3、空气进气管4、煤气与空气的预混合环道5、预混气喷嘴6、预混气导向环槽6a、蓄热室8及堆砌其中的蓄热体、热风炉墙体7、炉箅子9及其支撑柱9a、冷风室10、烟气出口管13和冷风进口管12、热风出口管14，燃烧室墙体I是由上面的球形拱顶和下面的圆筒体组合为一体构成，燃烧室墙体的上部空间为回流燃烧室2，燃烧室墙体I的圆筒体上垂直其轴线布置有煤气进气管3和空气进气管4，煤气进气管和空气进气管垂直或倾斜连接砌筑在燃烧室墙体I内的预混合环道5，预混合环道的截面为矩形，内侧环墙的中部沿环道周向均匀设置数十个矩形截面的预混气喷嘴6，预混气喷嘴弯曲向上接预混气导向环槽6a的环形底面，预混气导向环槽置于回流燃烧室2的底部，截面呈上部开口的倒梯形状，燃烧室墙体I的侧面环墙上或者在球形拱顶的顶部设有热风出口管14，回流燃烧室2的下部有蓄热室8，蓄热室下部有置于圆筒形的热风炉墙体7内的炉箅子9及支撑柱9a，蓄热室8为燃烧室墙体I内的下部空间和炉箅子上方的热风炉墙体7的内部空间，蓄热室8内有自炉箅子9向上面堆砌至回流燃烧室2内的第一蓄热体8a、第二蓄热体Sb、第三蓄热体Sc，冷风室10是炉箅子9下部的热风炉墙体7的内部空间，冷风室侧墙上有烟气出口管13和冷风进口管12，热风炉墙体7和燃烧室墙体I经迷宫连接结构15连接在一起。所述的燃烧室墙体I为金属外壳内砌筑耐高温(1300°C 1500°C)的耐火材料层构成，耐火材料层由重质耐材(如硅砖或红柱石高铝砖)内层、轻质耐材(轻硅砖或高铝聚轻砖)外层和外层外面的陶瓷纤维棉与喷涂层组合在一起构成；所述的煤气进气管3和空气进气管4是金属管内用耐火材料(如高铝砖或粘土砖)砌筑成的圆形通道，煤气进气管3置于空气进气管4的上部，煤气进气管和空气进气管分别沿燃烧室墙体的圆筒体周向均匀布置有I 3个；所述的回流燃烧室2为呈蘑菇形空间的蘑菇头形状；所述的煤气进气管3和空气进气管4均以O 30°的角度连接预混合环5，预混合环道内侧环墙中部有40 80个沿环道周向均匀分布的预混气喷嘴6，预混气喷嘴的一端为预混合环道内侧环墙上开的矩形孔，另一端弯曲垂直向上接预混气导向环槽6a的环形底面上的矩形孔；所述的预混气导向环槽6a是耐高温抗冲击的耐火材料(如红柱石高铝砖、堇青石-莫来石砖等)砌筑成的上部开口的倒梯形截面的圆形环槽；所述的炉箅子9是由耐热铸铁制成的多孔体，置于耐热铸铁制成的支撑柱9a上，支撑柱置于冷风室10内；所述的热风出口管14是用耐高温且性能稳定的耐火材料(如低蠕变高铝砖、红柱石刚玉砖等)砌筑而成；所述的热风炉墙体7是在金属外壳内壁上砌筑耐火材料(从上到下分别为娃质砖或红柱石质砖，高招质砖及粘土质砖)而成的圆筒体，和燃烧室墙体I相连接的热风炉墙体的中段16为逐渐收缩的锥形圆筒，锥形圆筒的锥面与底面的夹角大于60°，热风炉墙体与燃烧室墙体I之间采用可滑移的迷宫连接结构15连接；所述的第一蓄热体8a为娃质格子砖或耐火球,第二蓄热体8b 为红柱石高招格子砖或耐火球，第三蓄热体8c为红柱石粘土格子砖或耐火球,第一蓄热体8a、第二蓄热体Sb和第三蓄热体Sc的格孔均为锥形，格孔间有互通的沟槽；所述的烟气出口管13和冷风进口管12为金属管内用耐火材料(通常为粘土砖)砌筑的与热风炉墙体7联成一体的结构，热风炉墙体7的金属外壳和底部的圆盘形炉底11固定在一起，圆盘形炉底上铺设井字形网格的工字钢，并与置于炉箅子9下部的支撑柱9a固定在一起；所述的炉箅子、热风炉墙体与炉底构成的空间是冷风室，热风炉墙体和燃烧室墙体在燃烧室直段(设置预混合环道和预混气喷嘴的部位)有一段插入式连接(或重叠)，采用了可相互滑移的迷宫连接结构。使用该热风炉时，煤气与空气分别进入各自的进气管后，分别从上下进入预混合环道5，在其中两种气流相遇且迅速相互混合，再由预混气喷嘴6形成高速上喷的气流进入预混气导向环槽6a，并从上部的开口向上进入回流燃烧室2，随着上喷气流的折返，整个气 流流场就形成一个涡环结构，成为气流强烈混合、快速预热、迅速着火与燃烧的环境；随着气流完成燃烧过程并产生较高的燃烧温度后，烟气以均匀分布的流场结构依次进入蓄热室8中的蓄热体8a、8b及8c，待完成热交换之后进入冷风室10，并通过烟气出口管13离开热风炉。热风炉完成燃烧过程阶段之后进入送风阶段，此时冷鼓风从冷风进口管12进入冷风室10，再通过炉箅子9依次进入蓄热室8中的蓄热体8c、8b及8a中，并与之进行热交换，吸收热量之后逐步变成热鼓风，并进入回流燃烧室2，再通过热风出口管14送往高炉。上述的燃烧阶段与送风阶段在一座热风炉中交替地进行，形成周期性的运行状态。当两座以上的热风炉交替地完成燃烧阶段与送风阶段时，可以实现连续不断地向高炉输送热鼓风。通常热风炉是三座或四座组成一个连续向高炉送风的热风炉系统，以更稳定的方式向高炉提供热鼓风。由上述可知，对于燃烧室中气流混合燃烧的模式，关键是快速均匀的混合、回流预热而均匀迅速的燃烧，使燃烧过程得以在燃烧装置中完成，使得完成燃烧的空间得到进一步缩小；在此基础上进一步选择蓄热体，通常是用格子砖，可通过格子砖的结构改进来调整其中的气流流动特征，实现蓄热体中均匀的气流分布和增强传热-蓄热过程。总之，本实用新型所述的热风炉采用紧凑而独特的燃烧室结构，实现煤气与空气在预混合环道中快速均匀预混后从环形均布喷嘴上喷，在燃烧室形成回流预热、迅速着火与强烈燃烧，并借助回流蜗旋的自身预热作用有效提高局部燃烧温度，造成高强度燃烧的有利环境，最后形成均流、均温、与高速的进入蓄热室的烟气流。蓄热室中的蓄热体采用直径小孔间距大且格孔与格孔互通的新型格子砖或耐火球，以便于调整气流分布与增强气流与之的传热过程。使用这种结构的热风炉能够有效实现热风炉的高效、高温、均速、高热强度、且安全与稳定地运行，继而达到节省燃料、节约投资、降低废气温度与有害气体的排放量、减少环境污染的良好效果。权利要求1.一种煤气与空气混合均布喷嘴上喷回流预热燃烧的热风炉，包括燃烧室墙体(I)、回流燃烧室(2 )、煤气进气管(3 )、空气进气管(4)、煤气与空气的预混合环道(5 )、预混气喷嘴(6)、预混气导向环槽(6a)、蓄热室(8)及堆砌其中的蓄热体、热风炉墙体(7)、炉箅子(9)及其支撑柱(9a)、冷风室(10)、烟气出口管(13)和冷风进口管(12)、热风出口管(14)，其特征在于，燃烧室墙体(I)是由上面的球形拱顶和下面的圆筒体组合为一体构成，燃烧室墙体的上部空间为回流燃烧室(2)，燃烧室墙体(I)的圆筒体上垂直其轴线布置有煤气进气管(3)和空气进气管(4)，煤气进气管和空气进气管垂直或倾斜连接砌筑在燃烧室墙体(I)内的预混合环道(5)，预混合环道的截面为矩形，内侧环墙的中部沿环道周向均匀设置数十个矩形截面的预混气喷嘴(6)，预混气喷嘴弯曲向上接预混气导向环槽(6a)的环形底面，预混气导向环槽置于回流燃烧室(2)的底 部，截面呈上部开口的倒梯形状，燃烧室墙体(I)的侧面环墙上或者在球形拱顶的顶部有热风出口管(14)，回流燃烧室(2)的下部有蓄热室(8)，蓄热室下部有置于圆筒形的热风炉墙体(7)内的炉箅子(9)及支撑柱(9a)，蓄热室(8)为燃烧室墙体(I)内的下部空间和炉箅子上方的热风炉墙体(7)的内部空间，蓄热室(8)内有自炉箅子(9)向上面堆砌至回流燃烧室(2)内的第一蓄热体(8a)、第二蓄热体(Sb)、第三蓄热体(8c)，冷风室(10)是炉箅子(9)下部的热风炉墙体(7)的内部空间，冷风室侧墙上有烟气出口管(13 )和冷风进口管(12 )，热风炉墙体(7 )和燃烧室墙体(I)经迷宫连接结构(15)连接在一起。
2.根据权利要求I所述的煤气与空气混合均布喷嘴上喷回流预热燃烧的热风炉，其特征在于，所述的燃烧室墙体(I)为金属外壳内砌筑耐高温的耐火材料层构成，耐火材料层由重质耐材内层、轻质耐材外层和外层外面的陶瓷纤维棉与喷涂层组合在一起构成。
3.根据权利要求I所述的煤气与空气混合均布喷嘴上喷回流预热燃烧的热风炉，其特征在于，所述的煤气进气管(3)和空气进气管(4)是金属管内用耐火材料砌筑成的圆形通道，煤气进气管(3)置于空气进气管(4)的上部，煤气进气管和空气进气管分别沿燃烧室墙体的圆筒体周向均匀布置有I 3个。
4.根据权利要求I所述的煤气与空气混合均布喷嘴上喷回流预热燃烧的热风炉，其特征在于，所述的煤气进气管(3)和空气进气管(4)均以O 30°的角度连接预混合环道(5)，预混合环道内侧环墙中部有40 80个沿环道周向均匀分布的预混气喷嘴(6)，预混气喷嘴的一端为预混合环道内侧环墙上开的矩形孔，另一端弯曲垂直向上接预混气导向环槽(6a)的环形底面上的矩形孔。
5.根据权利要求I所述的煤气与空气混合均布喷嘴上喷回流预热燃烧的热风炉，其特征在于，所述的预混气导向环槽(6a)是耐高温抗冲击的耐火材料砌筑成的上部开口的倒梯形截面的圆形环槽。
6.根据权利要求I所述的煤气与空气混合均布喷嘴上喷回流预热燃烧的热风炉，其特征在于，所述的炉箅子(9)是由耐热铸铁制成的多孔体，置于耐热铸铁制成的支撑柱(9a)上，支撑柱置于冷风室(10)内。
7.根据权利要求I所述的煤气与空气混合均布喷嘴上喷回流预热燃烧的热风炉，其特征在于，所述的热风炉墙体(7)是在金属外壳内壁上砌筑耐火材料而成的圆筒体，和燃烧室墙体(I)相连接的热风炉墙体的中段(16)为逐渐收缩的锥形圆筒，锥形圆筒的锥面与底面的夹角大于60°。
8.根据权利要求I所述的煤气与空气混合均布喷嘴上喷回流预热燃烧的热风炉，其特征在于，所述的第一蓄热体(8a)为硅质格子砖或耐火球，第二蓄热体(8b)为红柱石高铝格子砖或耐火球，第三蓄热体(8c)为红柱石粘土格子砖或耐火球，第一蓄热体(8a)、第二蓄热体(Sb)和第三蓄热体(Sc)的格孔均为锥形，格孔间有互通的沟槽。
9.根据权利要求I所述的煤气与空气混合均布喷嘴上喷回流预热燃烧的热风炉，其特征在于，所述的烟气出口管(13)和冷风进口管(12)为金属管内用耐火材料砌筑的与热风炉墙体(7)联成一体的结构，热风炉墙体(7)的金属外壳和底部的圆盘形炉底(11)固定在一起，圆盘形炉底上铺设井字形网格的工字钢，并与置于炉箅子(9)下部的支撑柱(9a)固定在一起。
专利摘要本实用新型涉及煤气与空气混合均布喷嘴上喷回流预热燃烧的热风炉，有效克服混合燃烧模式混合速率低、不均匀，燃烧强度低、不完全及燃烧空间和结构复杂等问题，燃烧室墙体的上部空间为回流燃烧室，燃烧室墙体上的煤气和空气进气管连接预混合环道，预混合环道中部的预混气喷嘴接预混气导向环槽，预混气导向环槽置于回流燃烧室的底部，燃烧室墙体上有热风出口管，回流燃烧室下部的蓄热室下有炉箅子及支撑柱，蓄热室内有第一、第二、第三蓄热体，炉箅子下部的冷风室上有烟气出口管和冷风进口管，热风炉墙体和燃烧室墙体经迷宫连接结构连接在一起，该热风炉实现了热风炉的高效、高风温、与节能环保，结构简化，投资费用节省。
文档编号C21B9/02GK202415584SQ20122002566
公开日2012年9月5日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者刘辉凯, 陈维汉 申请人:陈维汉