一种带有空气冷却装置的石灰窑用燃烧梁的制作方法

本发明属于燃烧装备技术领域，涉及一种石灰窑用的燃烧梁，具体涉及一种带有空气冷却装置的燃烧梁。

背景技术：

梁式石灰窑具有造价低、能耗低、生产能力强、工作弹性大以及燃料适应面宽等一系列优点，被广泛的应用于冶金、化工等用途的石灰生产。采用梁式石灰窑进行石灰生产时，石灰石等原料从窑顶落下，依次经过窑体内的预加热区、煅烧区、冷却区，最后从窑底部的出料口产出。石灰石的分解温度在900℃左右，煅烧温度在1000℃～1200℃之间，主要是在温度较高的煅烧区完成煅烧。为了达到煅烧温度，梁式石灰窑的煅烧区装有燃烧梁，燃烧梁主要包括空气通道、燃料通道和冷却介质通道，空气喷口和燃料喷嘴组成燃烧梁的烧嘴，烧嘴向窑体内喷射燃料和助燃空气，二者发生燃烧反应形成高温火焰，并释放大量热量用于石灰石的煅烧。由于燃烧梁安装在温度较高的煅烧区域，且煅烧区域温度远高于燃烧梁材料的许用温度，因此，燃烧梁的壁面整体上采用中空的结构，在中空的腔体内通入流动的冷却介质对处在高温环境中的梁体壁面进行冷却。

为了避免石灰出现过烧或生烧的情况，要求煅烧区的热量分布尽可能的均匀，因此，梁式石灰窑广泛采用在窑体煅烧区的同一高度面上装若干根燃烧梁、在煅烧区的不同高度面上装若干排燃烧梁的结构布局，并在燃烧梁的两个侧墙(安装在石灰窑体中的燃烧梁)或单个侧墙(镶嵌在石灰窑墙体里的燃烧梁)上开设若干个烧嘴，火焰的喷射方向垂直于石灰石原料的下落方向，称为侧烧方式，使火焰以达到火焰覆盖面积大的效果，实现煅烧区热量分布均匀的目的。

石灰石原料大都为形状不规范的块状，从窑顶下落的过程中，如果不采用专门的措施，石灰石原料会对燃烧梁的侧墙进行冲刷，缩短了燃烧梁的使用寿命；此外，石灰石原料还容易进入燃烧梁开设在侧墙上的烧嘴内，时间长了将对烧嘴造成堵塞，严重影响了石灰窑的可靠、安全运行。为了避免上述的问题，对于采用侧烧方式的燃烧梁，在梁的上部设有宽度大于燃烧梁宽度的遮挡板，从燃烧梁的横截面来看，燃烧梁为“T”形结构；或者，燃烧梁的上部宽度大于下部宽度，从燃烧梁的横截面来看，燃烧梁为上宽下窄的倒梯形结构；采用这两种结构方式能够减少石灰石原料对燃烧梁侧墙的冲刷及避免石灰石原料进入烧嘴内。

在燃烧过程中，燃料和助燃空气是以较高的速度喷射进入窑体内进行燃烧，燃料气体多采用电石炉气、焦炉煤气等化工产业的副产品，含有一定量的粉尘颗粒；而对于固体燃料而言，其本身就是颗粒状的燃料。对于“T”形结构或上宽下窄的倒梯形结构的燃烧梁，侧墙的烧嘴紧靠具有遮挡作用的燃烧梁上部，烧嘴喷出的气流中夹杂的颗粒会对该部分进行冲刷和磨蚀，且燃料、空气喷出后会在烧嘴附近形成高温火焰，此外，石灰石原料在下落过程中也会对该部分进行冲刷；经过长时间的冲刷和磨蚀，在高温火焰作用下，该部分很容易被烧蚀损坏，使得中空腔体内的冷却介质泄漏，导致停工检修或更换燃烧梁。

现有的技术中专利申请号为201020046147.1的专利文献中，在上宽下窄的倒梯形结构的燃烧梁的整个外表面除去烧嘴处，均设置一层耐高温耐磨隔热层；专利公开号为CN201330225Y的专利文献中，在“T”形结构的燃烧梁的烧嘴口周围火焰和烧嘴喷出物触及到的部位设有耐磨层。上述两个专利都有下述问题：很难可靠地将耐高温耐磨隔热层或耐磨层固定安装在燃烧梁梁体上；对于已投产的石灰窑，如果更换该燃烧梁，需要对现有窑体上的燃烧梁安装孔的大小进行调整；耐高温耐磨隔热层或耐磨层的加工比较困难；耐高温耐磨隔热层或耐磨层的材料、加工、安装成本比较高；存在耐高温耐磨隔热层或耐磨层部分损坏后，整个燃烧梁都需要维修或更换的风险。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种带有空气冷却装置的石灰窑用燃烧梁，可以弱化烧嘴喷出的气流中夹杂的颗粒对燃烧梁顶墙的冲刷作用，并减小高温火焰对燃烧梁顶墙的烧蚀作用，从而提高燃烧梁的使用寿命。

本发明所采用的技术方案如下：

一种带有空气冷却装置的石灰窑用燃烧梁，包括梁体以及位于梁体内部的燃料管道、烧嘴，其中梁体限定了空气通道；烧嘴包括燃料管道上设置的燃料喷嘴以及开设在梁体对应燃料喷嘴位置上的与空气通道相连通的助燃空气管道，梁体上的助燃空气管道附近，开设有与空气通道相连通的冷却空气管道。

梁体由梁体顶墙、梁体侧墙、梁体底墙组成，梁体顶墙、梁体侧墙、梁体底墙可以全部或部分的设置为中空结构，墙体内侧限定有冷却介质流通空腔。

烧嘴可以在梁体侧墙的单侧开设，也可以在双侧开设。

冷却空气管道设置在助燃空气管道上方或四周。

冷却空气管道可以为一个整体，也可以离散分布。

梁体的横截面可以为“T”形、矩形或梯形。

梁体顶墙壁面可以由多块金属板焊接而成，也可以由一块金属板整体造型而成。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：

1、在烧嘴与梁体顶墙之间设置冷却空气管道，喷射出的空气可以有效地压制烧嘴喷出的带有颗粒的气流，减小了对梁体顶墙的冲刷作用，从而提高燃烧梁的使用寿命；

2、在烧嘴与梁体顶墙之间设置冷却空气管道，喷射出的空气可以有效的对梁顶的底板及侧板进行冷却，并防止高温火焰直接触及该部分，尤其是底板与侧板交接处，减小了烧蚀作用，从而提高燃烧梁的使用寿命；

3、在烧嘴与梁体顶墙之间设置冷却空气管道，结构简单，容易加工，成本较低；

4、在烧嘴与梁体顶墙之间设置冷却空气管道，不会改变燃烧梁的总体结构尺寸，不需要对现有窑体上燃烧梁的安装孔进行调整，能够直接在现有石灰窑上安装。

附图说明

图1为本发明提供的一种带有空气冷却装置的石灰窑用燃烧梁的横截面示意图。

图2为本发明带有整体式冷却空气管道的燃烧梁烧嘴附近区域局部放大图。

图3为本发明带有离散式冷却空气管道的燃烧梁烧嘴附近区域局部放大图。

图4为本发明提供的一种带有空气冷却装置的石灰窑用燃烧梁的工作原理图。

图中符号说明如下：1-梁体；2-梁体顶墙；3-梁体侧墙；4-梁体底墙；5-冷却介质流通空腔；6-梁体顶墙底板；7-梁体顶墙上板；8-梁体顶墙侧板；9-梁体侧墙内壁；10-梁体侧墙外壁；11-梁体底墙内壁；12-梁体底墙外壁；13-燃料管道；14-空气通道；15-助燃空气管道；16-燃料喷嘴；17-烧嘴；18-冷却空气管道；19-梁顶底侧板交接处；20-冷却空气流；21-火焰。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理、结构和具体实施方式做进一步的说明。

图1为本发明提供的一种带有空气冷却装置的石灰窑用燃烧梁的横截面示意图，从图中可以看到一种带有空气冷却装置的石灰窑用燃烧梁包括梁体(1)以及位于梁体(1)内部的燃料管道(13)、烧嘴(17)；梁体(1)由梁体顶墙(2)、梁体侧墙(3)、梁体底墙(4)组成，梁体顶墙(2)、梁体侧墙(3)、梁体底墙(4)限定空气通道(14)；梁体顶墙(2)、梁体侧墙(3)、梁体底墙(4)为中空结构，内设冷却介质流通空腔(5)；梁体顶墙底板(6)、梁体顶墙上板(7)、梁体顶墙侧板(8)限定梁体顶墙(2)的冷却介质流通空腔(5)，梁体顶墙底板(6)、梁体顶墙侧板(8)可以焊接成一体，也可以由一块金属板整体造型，如直接煨成一体或机加工成一体；梁体侧墙内壁(9)、梁体侧墙外壁(10)限定梁体侧墙(3)的冷却介质流通空腔(5)；梁体底墙内壁(11)、梁体底墙外壁(12)限定梁体底墙(4)的冷却介质流通空腔(5)；冷却介质在梁体顶墙(2)、梁体侧墙(3)、梁体底墙(4)内的空腔内流通，用于冷却处在高温环境中的梁体(1)；梁体(1)内装有燃料管道(13)，燃料管道(13)设有燃料喷嘴(16)；梁体侧墙(3)设有助燃空气管道(15)，助燃空气管道(15)与梁体侧墙内壁(9)、梁体侧墙外壁(10)连接，与空气通道(14)连通；燃料喷嘴(16)与助燃空气管道(16)构成烧嘴(17)；烧嘴(17)可以在梁体侧墙(3)的单侧开设，也可以在双侧开设；在梁体顶墙底板(6)与烧嘴(17)之间的梁体侧墙(3)上设有冷却空气管道(18)，或者冷却空气管道(18)开设在烧嘴(17)的四周，冷却空气管道(18)与梁体侧墙内壁(9)、梁体侧墙外壁(10)连接，与空气通道(14)连通；冷却空气管道(18)可以为一个整体，也可以离散分布，图2为整体式冷却空气管道(18)在T型燃烧梁上的实施方案，若干个烧嘴(17)共同对应一个整体式的冷却空气管道(18)，同样可以将整体式冷却空气管道应用在矩形或梯形燃烧梁上；图3为离散式冷却空气管道(18)在T型燃烧梁上的实施方案，同样可以将整体式冷却空气管道(18)应用在矩形或梯形燃烧梁上，离散分布的冷却空气管道(18)可以与烧嘴(17)一一对应，也可以一个烧嘴(17)对应多个冷却空气管道(18)；梁体(1)的横截面可以为“T”形、矩形或梯形。

本发明的工作原理如下：

空气进入梁顶底板(6)、梁体侧墙内壁(9)、梁体底墙内壁(11)限定的空气通道(14)中分成两部分进入石灰窑体内，一部分作为助燃用空气通过在梁体侧墙(3)上开设的助燃空气管道(15)进入，一部分作为冷却用空气通过在梁体顶墙底板(6)与烧嘴(17)之间的梁体侧墙(3)上开设的冷却空气管道(18)进入；梁体(1)内装有燃料管道(13)，燃料管道(13)设有燃料喷嘴(16)，燃料通过燃料喷嘴(16)向助燃空气管道(15)喷射，燃料喷嘴(16)与助燃空气管道(15)共同构成烧嘴(17)，烧嘴(17)喷出的助燃空气和燃料发生燃烧化学反应，形成高温的火焰，用于煅烧从窑顶下落的石灰石原料；由于梁体(1)大部分都处在石灰窑体内的高温煅烧区，梁体顶墙(2)、梁体侧墙(3)、梁体底墙(4)为中空结构，内设冷却介质流通空腔(5)，冷却介质在其中循环流通，带走梁体(1)的热量，对梁体(1)进行冷却保护。

图4为本发明提供的一种带有空气冷却装置的石灰窑用燃烧梁的工作原理图，从冷却空气管道(18)喷出的冷却空气流(20)会对梁体顶墙(2)外部进行冷却，并可以压制从烧嘴(17)喷出的火焰(21)向梁体顶墙(2)方向的扩张，防止火焰(21)直接触及该部分；并可以弱化烧嘴(17)喷出的气流中夹带的颗粒物对该部分的径向冲刷作用，尤其是梁体顶墙底侧板交接处(19)，减小了对这些区域的冲刷和烧蚀作用，提高了燃烧梁的使用寿命。