一种旋流内混合导流上喷多孔体助燃的热风炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种旋流内混合导流上喷多孔体助燃的热风炉，可有效解决煤气与空气混合速率低、不均匀，燃烧强度低、温度低、燃烧不完全的问题，技术方案是，燃烧室墙体是球形拱顶状，其内锥形堆放有助燃陶瓷多孔体，燃烧器墙体的圆筒体上垂直其轴线对应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分别垂直连接砌筑在燃烧器墙体内的煤气分配环道与空气分配环道，煤气分配环道的内侧环墙上环形均布有多个矩形截面的煤气喷嘴通道，空气分配环道的内侧环墙上均布有多个矩形截面的空气喷嘴通道，燃烧室墙体与燃烧器墙体结合部位设有垂直其轴线的热风出口管，本实用新型高效、高温、均速、高热强度，节省燃料、节约投资，减少环境污染。
【专利说明】一种旋流内混合导流上喷多孔体助燃的热风炉
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及热风炉，特别是用于为高炉提供高温鼓风的一种旋流内混合导流上喷多孔体助燃的热风炉。
【背景技术】
[0002]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风温，而最终达到高效、节能、环保、增产的目的。为此，在热风炉中必须实现优化的燃烧过程与强化的传热过程相结合炉内过程。这就涉及到燃烧装置的结构、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；而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)，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，进而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；由于蓄热体的结构与布置均难以按照流场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。因此，其改进和创新势在必行。
【发明内容】
[0003]针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本实用新型之目的就是提供一种旋流内混合导流上喷多孔体助燃的热风炉，可有效解决煤气与空气混合速率低、混合不均匀，燃烧强度低、燃烧温度低、燃烧不完全、燃烧室空间大和燃烧器结构复杂的问题。
[0004]本实用新型解决的技术方案是，包括燃烧室墙体、燃烧室、热风出口管，燃烧器墙体、煤气进气管、空气进气管、煤气分配环道、空气分配环道、煤气喷嘴通道、空气喷嘴通道、煤气与空气预混合环道和预混气喷口，燃烧室墙体是球形拱顶状，其内锥形堆放有助燃陶瓷多孔体，燃烧室墙体和其下部的圆筒体状的燃烧器墙体连成一体，并被支撑在炉壳上，燃烧器墙体的圆筒体上垂直其轴线对应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分别垂直连接砌筑在燃烧器墙体内的煤气分配环道与空气分配环道，煤气分配环道的内侧环墙上环形均布有多个矩形截面的煤气喷嘴通道，其离开煤气分配环道的内侧环墙后，以水平径向与砌筑在燃烧器墙体内的煤气与空气预混合环道相连通，空气分配环道的内侧环墙上环形均布有多个矩形截面的空气喷嘴通道，其离开空气分配环道的内侧环墙后，以水平倾斜状与砌筑在燃烧器墙体内的煤气与空气预混合环道相连通，煤气与空气预混合环道为矩形截面，顶部设置水平周向均布的倾斜向上的预混气喷口，燃烧室墙体与燃烧器墙体结合部位设有垂直其轴线的热风出口管，燃烧器墙体的下部圆筒体内侧设置有与圆筒形的蓄热室墙体外侧互相间滑移套接的阶梯缝式迷宫密封连接结构；在圆筒形的蓄热室墙体下部水平设置支撑蓄热体的多孔板状的炉箅子，蓄热室内有自炉箅子向上由格子砖或耐火球堆砌至燃烧器上端面的多孔蓄热体；炉箅子下部的蓄热室墙体及炉底之间的内部空间构成冷风室，冷风室处墙体两侧分别有垂直相通的烟气出口管和冷风进口管。[0005]本实用新型结构新颖独特，是在现有热风炉炉型结构基础上的创新，能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。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为本实用新型的剖面主视图。
[0007]图2为本实用新型图1中A-A截面图。
[0008]图3为本实用新型图1中B-B向视图。
【具体实施方式】
[0009]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作详细说明。
[0010]如图1、图2及图3所示，本实用新型包括燃烧室墙体la、燃烧室2、热风出口管17，燃烧器墙体、煤气进气管3、空气进气管4、煤气分配环道5、空气分配环道6、煤气喷嘴通道
7、空气喷嘴通道8、煤气与空气预混合环道9和预混气喷口 9a，其特征在于，燃烧室墙体Ia是球形拱顶状，其内锥形堆放有助燃陶瓷多孔体11，燃烧室墙体Ia和其下部的圆筒体状的燃烧器墙体Ib连成一体，并被支撑在炉壳上，燃烧器墙体Ib的圆筒体上垂直其轴线对应布置有煤气进气管3和空气进气管4，煤气进气管3和空气进气管4分别垂直连接砌筑在燃烧器墙体内的煤气分配环道5与空气分配环道6，煤气分配环道5的内侧环墙上环形均布有多个矩形截面的煤气喷嘴通道7，其离开煤气分配环道5的内侧环墙后，以水平径向与砌筑在燃烧器墙体内的煤气与空气预混合环道9相连通，空气分配环道6的内侧环墙上环形均布有多个矩形截面的空气喷嘴通道8，其离开空气分配环道6的内侧环墙后，以水平倾斜状与砌筑在燃烧器墙体内的煤气与空气预混合环道9相连通，煤气与空气预混合环道9为矩形截面，顶部设置水平周向均布的倾斜向上的预混气喷口 9a，燃烧室墙体Ia与燃烧器墙体结合部位设有垂直其轴线的热风出口管17，燃烧器墙体Ib的下部圆筒体内侧设置有与圆筒形蓄热室墙体Ic外侧互相间滑移套接的阶梯缝式迷宫密封连接结构18 ;在圆筒形的蓄热室墙体Ic下部水平设置支撑蓄热体12的多孔板状的炉箅子13，蓄热室10内有自炉箅子向上由格子砖或耐火球堆砌至燃烧器上端面的多孔蓄热体12 ;炉箅子13下部的蓄热室墙体Ic及炉底Id之间的内部空间构成冷风室14，冷风室处墙体两侧分别有垂直相通的烟气出口管16和冷风进口管15，冷风室墙体是圆筒状蓄热室墙体的延伸而炉底Id是其端部封头。
[0011]为保证使用效果，所述的燃烧室墙体Ia和燃烧器墙体Ib为金属外壳内壁上砌筑耐高温1300°C?1500°C的耐火材料层构成，耐火材料层由重质耐火材料低蠕变高铝砖或红柱石高铝砖构成的内层、优质轻质耐火材料构成的外层，以及外层外面的陶瓷纤维棉与喷涂层组合在一起构成，上部锥形堆放助燃陶瓷多孔体11，助燃陶瓷多孔体由高温热震性能好、防粘附的砖形格子组成，其下部属蓄热室10的一部分，为第一蓄热体12a，相互能实现格子砖格孔间的互通或气流间的互通，热风出口管17与燃烧室墙体垂直连接，采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；
[0012]所述的煤气进气管3和空气进气管4是在金属管内壁上砌筑耐火材料高铝砖或粘土砖构成的圆形通道，煤气进气管3空气进气管4分别设置在燃烧器筒体的下部与上部，煤气进气管3和空气进气管4分别垂直连接在燃烧器墙体Ib内的矩形截面的煤气分配环道5和空气分配环道6的外侧环墙上；
[0013]所述的煤气分配环道5和空气分配环道6内侧环墙上分别设置有多个环形周向均匀分布的水平接出的煤气喷嘴通道7和空气喷嘴通道8，其截面均为扇形或矩形，煤气喷嘴通道7以水平径向从煤气与空气混合环道9的底部接入，空气喷嘴通道8以水平倾角O?45°从煤气与空气混合环道9的外侧环墙下部接入；
[0014]所述的煤气与空气预混合环道9其横截面为矩形，顶部设置水平沿环道辐射状均布的预混气喷口 9a，其横截面为矩形或扇形的扁状阶梯状缝隙，喷口方向为倾斜向上，上述部位的材料均由抗热震性能良好的耐火制品砌筑；
[0015]所述的蓄热室墙体Ic是在金属外壳内壁从上到下分别砌筑耐火的硅质砖或红柱石质砖、高招质砖、粘土质砖构成的圆筒体；所述的多孔蓄热体12由不同格子砖或耐火球从上到下依次排列在蓄热室中构成的第一蓄热体12a、第二蓄热体12b和第三蓄热体12c组成，第一蓄热体12a为娃质格子砖或娃质耐火球,第二蓄热体12b为红柱石高招格子砖或致密高招耐火球，第三蓄热体12c为红柱石粘土格子砖或高招耐火球,格子砖的格孔为锥形圆孔，格孔与格孔之间以及格子砖与格子砖之间均有互通的沟槽结构，堆砌蓄热体的炉箅子13是由耐热铸铁制成的多孔体，置于耐热铸铁制成的支撑柱之上；
[0016]所述的烟气出口管16和冷风进口管15为金属管内壁上砌筑耐火粘土砖构成，并与蓄热室下部墙体Ic连成一体,蓄热室墙体Ic与圆盘形的炉底Id固定在一起,炉底内设置有加强稳定性的井字形槽工字钢，炉底上固定有置于炉箅子13下部的支撑柱。
[0017]本实用新型使用时，在燃烧器中煤气与空气通过各自的分配环道内侧引出均布的煤气喷嘴通道7和空气喷嘴通道8，分别从底部和外侧面进入煤气与空气预混合环道9，在其中相互混合形成预混气流，由于煤气喷嘴通道7为倾斜接入，会在煤气与空气预混合环道9中形成回旋的预混气流，之后再从空气预混合环道9a顶部的预混气喷口倾斜向上喷出而进入燃烧室2 ;这样的预混气流或半预混气流就成为周向分布较为均匀的倾斜上行气流，在经回流高温烟气预热后折返进入堆放在燃烧室中锥形的助燃陶瓷多孔体11中完成燃烧过程；燃烧后的大部分高温烟气向下进入蓄热室内堆砌的蓄热体中，在进行均匀地热交换之后从烟气出口管流出。热风炉采用这种流动燃烧方式后，就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燃烧方式改变为这种环道内旋流混合、槽形喷嘴扁平射流均匀倾斜上喷，经旋流回流预热而高强度燃烧的燃烧方式，以及燃烧室助燃多孔体的应用，既提高了燃烧的完全程度又缩小了燃烧室空间，且借助气流上行折返形成的一部分处在助燃陶瓷多孔体中的回流涡旋，既能实现火焰(燃烧)的稳定又能达到强化预热煤气与空气预混气流而提高局部燃烧温度的目的。因此，相对于采用其他气体燃烧装置的热风炉而言，由于本实用新型提出的燃烧装置是通过预混合环道混合而实现快速预混、助燃多孔体中回流预热稳焰与高强度燃烧，以及均匀进入蓄热体中气流分布有利于实现热风炉蓄热室中的高效率传热，这就能极大地改善采用本燃烧装置的热风炉的热工性能，使得热风炉能在燃烧低热值煤气的条件下，在煤气与空气均不预热的条件下，具备了高效、高风温、与节能环保的功能。此夕卜，结构的进一步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。
【权利要求】
1.一种旋流内混合导流上喷多孔体助燃的热风炉，包括燃烧室墙体(la)、燃烧室(2)、热风出口管(17)，燃烧器墙体、煤气进气管(3)、空气进气管(4)、煤气分配环道(5)、空气分配环道(6)、煤气喷嘴通道(7)、空气喷嘴通道(8)、煤气与空气预混合环道(9)和预混气喷口(9a)，其特征在于，燃烧室墙体(Ia)是球形拱顶状，其内锥形堆放有助燃陶瓷多孔体(11 )，燃烧室墙体(Ia)和其下部的圆筒体状的燃烧器墙体(Ib)连成一体，并被支撑在炉壳上，燃烧器墙体(Ib)的圆筒体上垂直其轴线对应布置有煤气进气管(3)和空气进气管(4)，煤气进气管(3)和空气进气管(4)分别垂直连接砌筑在燃烧器墙体内的煤气分配环道(5)与空气分配环道(6)，煤气分配环道(5)的内侧环墙上环形均布有多个矩形截面的煤气喷嘴通道(7)，其离开煤气分配环道(5)的内侧环墙后，以水平径向与砌筑在燃烧器墙体内的煤气与空气预混合环道(9)相连通，空气分配环道(6)的内侧环墙上环形均布有多个矩形截面的空气喷嘴通道(8)，其离开空气分配环道(6)的内侧环墙后，以水平倾斜状与砌筑在燃烧器墙体内的煤气与空气预混合环道(9)相连通，煤气与空气预混合环道(9)为矩形截面，顶部设置水平周向均布的倾斜向上的预混气喷口(9a)，燃烧室墙体(Ia)与燃烧器墙体结合部位设有垂直其轴线的热风出口管(17)，燃烧器墙体(Ib)的下部圆筒体内侧设置有与圆筒形的蓄热室墙体(Ic)外侧互相间滑移套接的阶梯缝式迷宫密封连接结构(18);在圆筒形的蓄热室墙体(Ic)下部水平设置支撑蓄热体(12)的多孔板状的炉箅子(13)，蓄热室(10)内有自炉箅子向上由格子砖或耐火球堆砌至燃烧器上端面的多孔蓄热体(12);炉箅子(13)下部的蓄热室墙体(Ic)及炉底(Id)之间的内部空间构成冷风室(14)，冷风室处墙体两侧分别有垂直相通的烟气出口管(16)和冷风进口管(15)。
2.根据权利要求1所述的旋流内混合导流上喷多孔体助燃的热风炉，其特征在于，所述的燃烧室墙体(Ia)和燃烧器墙体(Ib)为金属外壳内壁上砌筑耐高温1300°C~1500°C的耐火材料层构成，耐火材料层由重质耐火材料低蠕变高铝砖或红柱石高铝砖构成的内层、优质轻质耐火材料构成的外层，以及外层外面的陶瓷纤维棉与喷涂层组合在一起构成，上部锥形堆放助燃陶瓷多孔体(11)，助燃陶瓷多孔体由高温热震性能好、防粘附的砖形格子组成，其下部属蓄热室(10)的一部分，为第一蓄热体(12a)，相互能实现格子砖格孔间的互通或气流间的互通，热风出口管(17)与燃烧室墙体垂直连接。`
3.根据权利要求1所述的旋流内混合导流上喷多孔体助燃的热风炉，其特征在于，所述的煤气进气管(3)和空气进气管(4)是在金属管内壁上砌筑耐火材料高铝砖或粘土砖构成的圆形通道，煤气进气管(3)空气进气管(4)分别设置在燃烧器筒体的下部与上部，煤气进气管(3)和空气进气管(4)分别垂直连接在燃烧器墙体(Ib)内的矩形截面的煤气分配环道(5)和空气分配环道(6)的外侧环墙上。
4.根据权利要求1所述的旋流内混合导流上喷多孔体助燃的热风炉，其特征在于，所述的煤气分配环道(5)和空气分配环道(6)内侧环墙上分别设置有多个环形周向均匀分布的水平接出的煤气喷嘴通道(7)和空气喷嘴通道(8)，其截面均为扇形或矩形，煤气喷嘴通道7以水平径向从煤气与空气混合环道(9)的底部接入，空气喷嘴通道(8)以水平倾角O~45°从煤气与空气混合环道(9)的外侧环墙下部接入。
5.根据权利要求1所述的旋流内混合导流上喷多孔体助燃的热风炉，其特征在于，所述的煤气与空气预混合环道(9)其横截面为矩形，顶部设置水平沿环道辐射状均布的预混气喷口(9a)，其横截面为矩形或扇形的扁状阶梯状缝隙，喷口方向为倾斜向上。
6.根据权利要求1所述的旋流内混合导流上喷多孔体助燃的热风炉，其特征在于，所述的蓄热室墙体(Ic)是在金属外壳内壁从上到下分别砌筑耐火的娃质砖或红柱石质砖、高铝质砖、粘土质砖构成的圆筒体；所述的多孔蓄热体(12)由不同格子砖或耐火球从上到下依次排列在蓄热室中构成的第一蓄热体(12a)、第二蓄热体(12b)和第三蓄热体(12c)组成，第一蓄热体(12a)为硅质格子砖或硅质耐火球，第二蓄热体(12b)为红柱石高铝格子砖或致密高招耐火球，第三蓄热体(12c)为红柱石粘土格子砖或高招耐火球,格子砖的格孔为锥形圆孔，格孔与格孔之间以及格子砖与格子砖之间均有互通的沟槽结构，堆砌蓄热体的炉箅子(13)是由耐热铸铁制成的多孔体，置于耐热铸铁制成的支撑柱之上。
7.根据权利要求1所述的旋流内混合导流上喷多孔体助燃的热风炉，其特征在于，所述的烟气出口管(16)和冷风进口管(15)为金属管内壁上砌筑耐火粘土砖构成，并与蓄热室下部墙体(Ic)连成一体，蓄热室墙体(Ic)与圆盘形的炉底(Id)固定在一起，炉底内设置有加强稳定性的井字 形槽工字钢，炉底上固定有置于炉箅子(13)下部的支撑柱。
【文档编号】C21B9/08GK203513710SQ201320648192
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】陈维汉, 陈云鹤, 杨海涛 申请人:陈维汉