专利名称：一种对冲强旋预混燃烧装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气体燃料燃烧的装置，特别是一种对冲强旋预混燃烧装置， 它作为一种燃烧装置应用于工业加热的热风炉及工业炉窑上。
二背景技术：
燃烧器是燃烧类工业炉窑设备所不可缺少的核心装置，其性能与结构优良与否直 接影响到炉窑的燃料利用率、热效率、以及是否满足节能环保的要求。目前，就燃烧低热值 煤气(如高炉煤气、发生炉煤气)的各种燃烧器而言，其混合燃烧模式可分为扩散燃烧(长 焰燃烧)、半预混燃烧、及预混燃烧(短焰燃烧)三种形式，其对应的燃烧器结构也各不相 同，如煤气集中喷射与空气四周多流股喷射切入的套筒型或矩型的扩散燃烧结构、煤气与 空气分层喷射混合燃烧结构、煤气与空气交错喷射混合燃烧结构、煤气与空气预先混合的 内预混喷射燃烧结构、以及新近发展的煤气与空气交错向上喷射混合燃烧气流折返的燃烧 器结构等。总之，工业炉窑的燃烧器已经完成从套筒燃烧器，逐步过渡到梳篦形空气喷嘴的 矩形燃烧器的转换，并发展到环形多喷嘴喷射旋流混合回流预热稳焰燃烧技术或者环形多 喷嘴交错上喷预混燃烧后气流折返预热稳焰强化燃烧技术。随着燃烧技术的发展，使低热 值煤气的燃烧强度与火焰的稳定性都得到了较大的提高，再配合上煤气与助燃空气的预热 使得燃烧温度也不断增高、燃烧效率也逐步提升。但纵观现有的煤气燃烧器，仍然存在燃烧 器结构复杂、燃烧气流分配不均、燃烧气流的可控性差等问题，而一些使用在工业炉上的发 生炉煤气的燃烧器，由于仍然采用结构简单的燃烧器，致使燃烧强度不高、气流分配紊乱、 煤气与空气混合不佳等，由此而导致燃烧不完全或燃烧不稳定、热负荷调节性能差等问题 出现。因此，改进燃烧装置结构，使其与炉膛空间形成合理可控的流场结构，实现高强度燃 烧与均勻高效传热的完美结合，应该是燃烧器发展的方向。
三
实用新型内容针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本实用新型之目的就是提供一种对冲强旋 预混燃烧装置，有效解决煤气与空气射流在相互对冲强旋中快速预混与高强度燃烧，且形 成可控的旋转烟气流场及基于小空间的快速预混燃烧，能有效降低空气过量系数、提高燃 烧温度与燃烧强度、进而简化结构与减轻燃烧装置重量的问题，它是一种煤气与空气的多 喷嘴环形相对布置旋切喷射预混燃烧的燃烧装置，故称之为对冲强旋预混燃烧装置，其结 构是，包括有煤气进气管、空气进气管、喷嘴和墙体，墙体上部为球顶圆筒状下开口结构，圆 筒墙体1与半球形拱顶2构成气流对冲旋转的预燃室3，圆筒墙体1内壁上对应布置矩形截 面的煤气喷嘴4与空气喷嘴5，两种喷嘴的喷口端在预燃室3内壁上，并与预燃室3内壁以 旋切角度相连通，煤气喷嘴的另一端与设置在圆筒墙体1内的煤气半环道6相通，空气喷嘴 与设置在圆筒墙体1内的空气半环道7相通；两个半环道是由圆形环道对称的两块隔墙10 分割并兼构成气流的分配环道，两个半环道分别接煤气进气管8和空气进气管9。使用上述燃烧装置时，煤气通过进气管8进入半环道6后单向流动进入煤气喷嘴4，然后喷射进入预燃室；同时，空气通过进气管9进入其半环道7后单向流动进入空气喷嘴 5，然后喷射进入预燃室3，两股气流进入预燃室3后产生强烈的旋转气流，相互快速混合， 经预燃室高温烟气预热后着火燃烧，并以强旋的方式进入燃烧室，继续完成混合与燃烧过 程，由于喷嘴有旋切角度、喷嘴流速与喷嘴形状，有效实现两种气流的快速混合与高强度燃 烧，从而提高燃烧温度与有效控制燃烧过程，并保持足够的旋流强度在燃烧室中形成回流 涡旋，以实现火焰与气流的稳定可控。也就是说，本实用新型燃烧装置能顺利实现煤气与空 气的喷射旋流预混与预热、以及高强度稳定燃烧，从而有效解决了低热值煤气燃烧不稳定、 燃烧强度小、燃烧温度低等关键问题，明显优于分层喷射混合燃烧装置与交错喷射混合燃 烧装直ο
图1为本实用新型燃烧装置整体剖面图。图2为图1中A-A向剖面俯视图。
五具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作详细说明。由图1、2所示，本实用新型燃烧装置为上端封闭的圆筒形墙体结构，其封闭端为 半球形拱顶2，由耐火材料砌筑而成，其中空部分为预燃室3，其圆筒壁中砌筑半环状的矩 形截面的煤气分配环道6和空气分配环道7，煤气分配环道6的一端与煤气进口管8相连 通，空气分配环道7的一端与空气进口管9相连通；煤气喷嘴4与空气喷嘴5的一端分别 与各自的环道内侧相通，另一端开口于预燃室内壁，煤气喷嘴4与空气喷嘴5是相对布置， 煤气喷嘴与空气喷嘴的纵截面均为高度大而宽度小的矩形开口，并与预燃室内壁面成1-60 度的旋切角度(α = 1° 60°，最好为15度、30度、45度)，其横截面是渐缩结构，进口大 出口小，顺着气流流动方向逐步收缩；煤气喷嘴4或空气喷嘴5的数目根据燃烧装置的热负 荷大小、喷嘴流速选择、以及燃烧装置的直径大小而定，一般各自在10 30个之间对应选 择；煤气分配环道6与空气分配环道7是由一个圆形环道对称由两块隔墙10分割成的半环 状，两块隔墙两边为煤气喷嘴4和空气喷嘴5的壁面。在燃烧装置用于热风炉时，燃烧装置对称设置在热风炉燃烧室的顶部，燃烧室为 逐渐扩大的锥形结构，以便于旋转气流在其中形成回流涡旋，起到稳定火焰与稳定气流的 作用；燃烧装置与燃烧室之间为热应力分隔的迷宫连接结构，将燃烧装置独立支撑在热风 炉炉壳上(图中未画出)，以利于热风炉整体结构的稳定。在燃烧装置用于工业炉窑时，应将燃烧装置安装在工业炉窑的燃烧段的炉墙上， 让燃烧装置的喷出端以不同角度朝向炉膛空间，并一起组成了工业炉的燃烧段。布置在燃 烧段上燃烧装置的个数、位置及大小由工业炉的热负荷和温度要求而定，其固定方法可采 用多种形式。但燃烧装置本体的结构形状是不变的。总之，本实用新型以简单而合理的结构，有效地解决了燃烧装置喷射气流混合效 果差、燃烧不稳定与燃烧强度低、燃烧气流速度温度分布不均或不可控等关键问题，能有效 地保证热风炉、工业炉窑等高效、均温、高热强度、且安全与稳定地运行；继而实现节省燃 料、节约投资、降低废气温度与排放量、减少环境污染的良好的经济和社会效益。
权利要求一种对冲强旋预混燃烧装置，包括有煤气进气管、空气进气管、喷嘴和墙体，其特征在于，墙体上部为球顶圆筒状下开口结构，圆筒墙体(1)与半球形拱顶(2)构成气流对冲旋转的预燃室(3)，圆筒墙体(1)内壁上对应布置矩形截面的煤气喷嘴(4)与空气喷嘴(5)，两种喷嘴的喷口端在预燃室(3)内壁上，并与预燃室(3)内壁以旋切角度相连通，煤气喷嘴的另一端与设置在圆筒墙体(1)内的煤气半环道(6)相通，空气喷嘴与设置在圆筒墙体(1)内的空气半环道(7)相通；两个半环道是由圆形环道对称的两块隔墙(10)分割并兼构成气流的分配环道，两个半环道分别接煤气进气管(8)和空气进气管(9)。
2.根据权利要求1所述的对冲强旋预混燃烧装置，其特征在于，所述的煤气喷嘴(4)与 空气喷嘴(5)其纵截面均为高度大而宽度小的矩形开口，其横截面是进口大出口小沿气流 方向呈渐缩状。
3.根据权利要求1或2所述的对冲强旋预混燃烧装置，其特征在于，所述的煤气喷嘴 (4)与空气喷嘴(5)的数目均为对应的10-30个。
4.根据权利要求1所述的对冲强旋预混燃烧装置，其特征在于，所述的两块隔墙(10) 两边为煤气喷嘴(4)和空气喷嘴(5)的壁面。
5.根据权利要求1所述的对冲强旋预混燃烧装置，其特征在于，所述的旋切角度为15 度或30度或45度。
专利摘要本实用新型涉及对冲强旋预混燃烧装置，有效解决煤气与空气射流在相互对冲强旋中快速预混与高强度燃烧，有效降低空气过量系数、提高燃烧温度与强度、简化结构的问题，结构是，墙体上部为球顶圆筒状下开口结构，圆筒墙体与半球形拱顶构成气流对冲旋转的预燃室，圆筒墙体内壁上对应布置煤气喷嘴与空气喷嘴，两种喷嘴的喷口端在预燃室内壁上以旋切角度相连通，煤气喷嘴的另一端与设置在圆筒墙体内的煤气半环道相通，空气喷嘴与设置在圆筒墙体内的空气半环道相通；两个半环道是由圆形环道对称的两块隔墙分割并兼构成气流的分配环道，两个半环道分别接煤气进气管和空气进气管，本实用新型有效解决了低热值煤气燃烧不稳定、燃烧强度小、燃烧温度低等问题。
文档编号F23D14/58GK201615484SQ20102004125
公开日2010年10月27日 申请日期2010年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者刘世聚, 印民, 李月慧, 陈维汉 申请人:刘世聚