专利名称：煤气多喷嘴气流冲击空气射流混合的燃烧装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高炉热风炉用的一种煤气多喷嘴气流冲击空气射流混合的燃烧
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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，高效而强化的燃烧过程就是十分必要的，这就涉及到燃烧装置性能的好坏。纵观目前使用的各种气体燃烧装置，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、燃烧气流组织不当(气流分布不均)、燃烧气流特征随负荷变动(即可控性差)等问题。尤其是内燃式热风炉，火井似的燃烧室还为燃烧脉动创造了环境，成为这一类热风炉不仅燃烧不充分、不完全而且会导致燃烧室火井出现问题，使得气流短路而出现拱顶温度低热风温度不高的致命弱点。因此，改变火井燃烧方式、改变燃烧器结构、以及改变燃烧器的位置和气流组织，成为内燃式热风炉技术改造的重点问题。
发明内容针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本实用新型之目的就是提供一种煤气多喷嘴气流冲击空气射流混合的燃烧装置，可有效解决内燃式热风炉燃烧不充分、不完全，导致燃烧室出现火井，气流短路而出现拱顶温度低，热风温度不高的问题。本实用新型解决的技术方案，包括由燃烧室墙体、球形拱顶燃烧室、燃烧器、蓄热室、格子砖蓄热体、煤气进气管、煤气分配环道、煤气喷嘴、空气进气通道、隔墙、热风通道和蓄热室墙体组成的燃烧装置，燃烧室墙体的内部空间为球形拱顶燃烧室，球形拱顶燃烧室的下部一侧有圆形或椭圆形截面的燃烧器，另一侧有蓄热室，燃烧器和蓄热室紧密组合在一起构成圆筒形，燃烧器的下部有热风通道，热风通道和蓄热室之间有隔墙，燃烧器内部有两端大中间小的渐缩式的空气进气通道，燃烧器的墙体内有煤气分配环道，煤气分配环道的内侧壁上有和空气进气通道水平相连通的煤气喷嘴，煤气分配环道的外侧壁上有伸出燃烧器墙体外的煤气进气管，蓄热室置于蓄热室墙体内，蓄热室内部从下到上堆砌有格子砖蓄热体，热风通道与炉体下部的空气进口(图中未画出)相连通，燃烧室墙体经无应力传递的迷宫连接结构分别与燃烧器的墙体和蓄热室墙体相连接。本实用新型提出一种高炉内燃式热风炉用的与煤气多喷嘴水平喷射冲击空气上喷射流而对冲快速混合，并借助射流回流预热而稳焰燃烧，且造成格子砖中实现部分燃烧过程的预混燃烧模式的燃烧装置，有效克服内燃式热风炉混合不佳、燃烧不稳定、燃烧温度低、燃烧效率不高、热风温度上不去等关键问题，从而提高燃烧效率、节约能源、并向高炉提供稳定的高温的鼓风。
[0006]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1、2所示，本实用新型包括由燃烧室墙体I、球形拱顶燃烧室2、燃烧器3、蓄热室9、格子砖蓄热体11、煤气进气管4、煤气分配环道5、煤气喷嘴6、空气进气通道7、隔墙8、热风通道13和蓄热室墙体10组成的燃烧装置，燃烧室墙体I的内部空间为球形拱顶燃烧室2，球形拱顶燃烧室的下部一侧有圆形或椭圆形截面的燃烧器3，另一侧有蓄热室9，燃烧器和蓄热室紧密组合在一起构成圆筒形，燃烧器的下部有热风通道13，热风通道和蓄热室之间有隔墙8，燃烧器内部有两端大中间小的渐缩式的空气进气通道7，燃烧器的墙体 内有煤气分配环道5，煤气分配环道的内侧壁上有和空气进气通道7水平相连通的煤气喷嘴6，煤气分配环道的外侧壁上有伸出燃烧器墙体外的煤气进气管4，蓄热室9置于蓄热室墙体10内，蓄热室内部从下到上堆砌有格子砖蓄热体11，热风通道与炉体下部的空气进口(图中未画出)相连通，燃烧室墙体I经无应力传递的迷宫连接结构12分别与燃烧器的墙体和蓄热室墙体10相连接。所述的燃烧室墙体I是由具有高温热稳定性的耐火材料制成的半球形；所述的煤气分配环道5的截面为矩形，内侧壁上部周向均匀分布有截面为矩形的煤气喷嘴6，喷射方向对着燃烧器中心，煤气分配环道的外侧壁下部有煤气进气管4 ;所述的蓄热室9为月牙形，蓄热室9内从下至上堆砌有由不同耐火材料制成的格子砖蓄热体11，上部为硅质格子砖，中部为红柱石高铝格子砖、下部为粘土质格子砖，格子砖蓄热体的上部伸进球形拱顶燃烧室2内，堆放呈月牙形截面的锥体，中部和下部堆放呈和蓄热室形状相匹配的月牙形截面的柱体；所述的迷宫连接结构12为由砌筑缝隙的阶梯形环缝组合在一起构成，阶梯形环缝内填塞有纤维棉毡；所述的热风通道13的截面形状大小和燃烧器的截面形状大小相同。具体实施时，煤气从煤气进气管4进入后进入煤气分配环道5，再经对称均布的煤气喷嘴6与由炉体下部的空气进口经热风通道进入到空气进气通道7中的空气射流垂直相遇，在相互冲击的流动过程中完成或部分完成两种气流的快速相互混合，并从上部开口向上进入球形拱顶燃烧室2，在向上气流与顶部折返气流的相互作用下，在球形拱顶燃烧室中形成折返回流流场，成为气流强烈混合、快速预热、迅速着火与燃烧的环境；随之燃烧气流进入锥形堆放的格子砖蓄热体11，并借助高温蓄热为其提供的大量的接触面且在高温预热下上迅速完成燃烧过程并产生较高的燃烧温度，之后进入下部的格子砖蓄热体中；此时，经格子砖蓄热体堆放的形状和格子砖蓄热体结构特征的共同作用，使得蓄热室截面上的气流分布已经变得均匀，这就极大地改善了热风炉格子砖蓄热体的利用率。由于热风炉燃烧装置是周期性运行，在送风阶段热风会流经燃烧室中的格子砖蓄热体使其温度逐步达到热风温度，并经空气进气通道向下进入热风通道，此外，燃烧室中堆砌的格子砖蓄热体在完成送风之后仍然温度很高，当转入燃烧阶段时这部分热量就成为初期预热预混气流的热量，从而使得燃烧过程具有了自身预热高强度燃烧的特征。这就有效提高了初期燃烧过程的燃烧温度并能快速使燃烧过程在较高的温度下进行，有利于在相应的燃烧时间内将格子砖蓄热体烧透(储蓄更多的热量)，这也就保证了送风过程达到稳定而持续输送高风温的效果。本实用新型通过格子砖蓄热体堆放形式的改变来产生更加均匀的烟气流场和提高传热强度，从而彻底克服常规格子砖蓄热体通孔率低、气流分布不均、传热效果差的缺点。此外，燃烧装置的结构因去掉了复杂的燃烧器喷嘴的特殊结构而得到有效简化，而部分格子砖中燃烧过程的实现既省去了燃烧空间又提高了高温区格子砖的温度和增加高温蓄热量，而且使得热风炉的制作成本也能明显下降。使内燃式热风炉摆脱负荷调节功能差、热风温度不高、热效率低的状态，成为结构稳定、高效节能与高风温的热工装置。由上述可知，该燃烧装置整体外形为钟罩状结构，由上部的球形拱顶燃烧室和下部的圆形或椭圆形截面的燃烧器与月牙形截面的蓄热室构成。在球形拱顶燃烧室内有月牙形截面的锥形堆放的格子砖蓄热体，蓄热室内有堆放成柱状的格子砖蓄热体，燃烧器设置在原热风炉火井燃烧室的上部，其墙体上垂直其轴线布置有煤气进气管，并与设置在燃烧器墙体内的煤气分配环道相连；通过煤气分配环道内侧均布的煤气喷嘴，煤气在燃烧器收缩段与空气射流垂直相遇而相互混合，并一起向上喷射进入球形拱顶燃烧室的一侧；借助球形拱顶燃烧室中锥形堆放的格子砖蓄热体而形成的独特的燃烧空间，混合气流在上行过程中受其自身折返形成的的回流烟气流的预热而着火燃烧，之后再转折进入格子砖蓄热体·中；转折形成的带有回流的气流流场与格子砖蓄热体堆放形状的相互配合，使得最后进入格子砖蓄热体中的高温烟气流流场分布变得均匀；由于格子砖蓄热体在球形拱顶燃烧室中堆放使得燃烧空间减少，必然造成部分燃烧过程在堆放的格子砖蓄热体中进行，这对于提高格子砖蓄热体的温度和增加其高温蓄热量效果是十分明显的。将该燃烧装置用于内燃式热风炉改造时，就能实现煤气与空气直接的对冲混合与折返回流烟气的预热而在燃烧室中燃烧，且部分燃烧过程在格子砖蓄热体中进行，特定的流程结构使得进入格子砖蓄热体的气流较为均匀。将内燃式热风炉的煤气与空气间的边混合边燃烧的长焰燃烧方式改变为气流间射流对冲混合、折返回流烟气预热的高强度的短焰燃烧方式，以及通过堆放的格子砖蓄热体作为可在其中燃烧的多孔介质，并借助其大接触表面完成部分高温与高强度的燃烧过程。由于格子砖蓄热体的特定的堆放，以及调压均流作用而使烟气以分布均匀的气流进入下部的格子砖蓄热体中。总之，本实用新型采用了简单而独特的燃烧器结构，并配合燃烧室结构与格子砖蓄热体独特的堆放形式，充分应用快速对冲混合上喷、回流预热的高强度稳定燃烧技术，实现进入燃烧室气流的快速混合、迅速着火与燃烧，并随即进入格子砖蓄热锥体完成部分预混气流的自身预热与完全燃烧，以及最后形成均流、均温、与高速的烟气流。该燃烧装置克服了常规气体燃烧装置存在的气流混合不均、燃烧不完全、火焰不稳定、燃烧强度低、燃烧气流分布不均匀、气流结构不可控等燃烧过程中的关键问题。使用这种燃烧装置能够有效地保证热风炉实现高效、高温、均速、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、降低废气温度与减少环境污染的良好的经济效益与社会效益。
权利要求1.一种煤气多喷嘴气流冲击空气射流混合的燃烧装置，包括由燃烧室墙体(I)、球形拱顶燃烧室(2)、燃烧器(3)、蓄热室(9)、格子砖蓄热体(11)、煤气进气管(4)、煤气分配环道(5)、煤气喷嘴(6)、空气进气通道(7)、隔墙(8)、热风通道(13)和蓄热室墙体(10)组成的燃烧装置，其特征在于，燃烧室墙体(I)的内部空间为球形拱顶燃烧室(2)，球形拱顶燃烧室的下部一侧有圆形或椭圆形截面的燃烧器(3)，另一侧有蓄热室(9)，燃烧器和蓄热室紧密组合在一起构成圆筒形，燃烧器的下部有热风通道(13)，热风通道和蓄热室之间有隔墙(8)，燃烧器内部有两端大中间小的渐缩式的空气进气通道(7)，燃烧器的墙体内有煤气分配环道(5)，煤气分配环道的内侧壁上有和空气进气通道(7)水平相连通的煤气喷嘴(6)，煤气分配环道的外侧壁上有伸出燃烧器墙体外的煤气进气管(4)，蓄热室(9)置于蓄热室墙体(10)内，蓄热室内部从下到上堆砌有格子砖蓄热体(11)，热风通道与炉体下部的空气进口相连通，燃烧室墙体(I)经无应力传递的迷宫连接结构(12)分别与燃烧器的墙体和蓄热室墙体(10)相连接。
2.根据权利要求I所述的煤气多喷嘴气流冲击空气射流混合的燃烧装置，其特征在于，所述的燃烧室墙体(I)是由具有高温热稳定性的耐火材料制成的半球形。
3.根据权利要求I所述的煤气多喷嘴气流冲击空气射流混合的燃烧装置，其特征在于，所述的煤气分配环道(5)的截面为矩形，内侧壁上部周向均匀分布有截面为矩形的煤气喷嘴(6)，喷射方向对着燃烧器中心，煤气分配环道的外侧壁下部有煤气进气管(4)。
4.根据权利要求I所述的煤气多喷嘴气流冲击空气射流混合的燃烧装置，其特征在于，所述的蓄热室(9)为月牙形，蓄热室(9)内从下至上堆砌有由不同耐火材料制成的格子砖蓄热体(11)，上部为硅质格子砖，中部为红柱石高铝格子砖、下部为粘土质格子砖，格子砖蓄热体的上部伸进球形拱顶燃烧室(2)内，堆放呈月牙形截面的锥体，中部和下部堆放呈和蓄热室形状相匹配的月牙形截面的柱体。
5.根据权利要求I所述的煤气多喷嘴气流冲击空气射流混合的燃烧装置，其特征在于，所述的迷宫连接结构(12)为由砌筑缝隙的阶梯形环缝组合在一起构成，阶梯形环缝内填塞有纤维棉毡。
6.根据权利要求I所述的煤气多喷嘴气流冲击空气射流混合的燃烧装置，其特征在于，所述的热风通道(13)的截面形状大小和燃烧器的截面形状大小相同。
专利摘要本实用新型涉及煤气多喷嘴气流冲击空气射流混合的燃烧装置，可有效解决燃烧不充分、不完全，气流短路，拱顶温度低，热风温度低的问题，燃烧室墙体内的燃烧室下部一侧有燃烧器，另一侧有蓄热室，燃烧器下部的热风通道和蓄热室之间有隔墙，燃烧器内有空气进气通道，燃烧器墙体内的煤气分配环道上有和空气进气通道相连通的煤气喷嘴，煤气分配环道外侧上有煤气进气管，蓄热室墙体内的蓄热室内部从下到上堆砌有格子砖蓄热体，热风通道与炉体下部的空气进口相连通，燃烧室墙体经迷宫连接结构分别与燃烧器的墙体和蓄热室墙体相连接，本实用新型有效克服混合不佳、燃烧不稳定、燃烧温度低、燃烧效率不高、热风温度上不去的问题。
文档编号F23D14/02GK202733896SQ20122040086
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年8月14日
发明者任健均, 陈云鹤, 李海松, 高清甫 申请人:河南省新密正泰耐材有限公司