專利名稱：環(huán)道旋流上噴多孔蓄熱體預(yù)混預(yù)熱燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體燃料燃燒裝置，特別是作為燃燒器應(yīng)用于工業(yè)加熱的熱風(fēng)爐 及工業(yè)爐窯上的一種環(huán)道旋流上噴多孔蓄熱體預(yù)混預(yù)熱燃燒。
背景技術(shù)：
目前，在燃燒低熱值煤氣(如高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣)的各種氣體燃燒器中，有煤 氣集中噴射與空氣四周多流股噴射切入的套筒或矩形擴(kuò)散燃燒結(jié)構(gòu)、煤氣與空氣分層噴射 混合燃燒結(jié)構(gòu)、煤氣與空氣交錯噴射混合燃燒結(jié)構(gòu)、煤氣與空氣預(yù)先混合的內(nèi)預(yù)混噴射燃 燒結(jié)構(gòu)、以及新近發(fā)展的煤氣與空氣交錯向上噴射混合燃燒氣流折返的燃燒器結(jié)構(gòu)等?？?之，工業(yè)爐窯的燃燒器已經(jīng)完成從套筒燃燒器，逐步過渡到梳篦形空氣噴嘴的矩形燃燒器 的轉(zhuǎn)換，并發(fā)展到環(huán)形多噴嘴噴射、旋流混合的燃燒技術(shù)或者環(huán)形多噴嘴交錯上噴預(yù)混燃 燒后氣流折返、自預(yù)熱的強(qiáng)化燃燒技術(shù)。隨著燃燒技術(shù)的發(fā)展，使低熱值煤氣的燃燒強(qiáng)度與 火焰的穩(wěn)定性都得到了較大的提高，再配合上煤氣與助燃空氣的預(yù)熱使得燃燒溫度也不斷 升高、燃燒效率也逐步提升。但縱觀現(xiàn)有的煤氣燃燒器，仍然存在燃燒器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、燃燒氣 流分配不均、燃燒氣流的可控性差等問題。因此，改進(jìn)燃燒裝置的結(jié)構(gòu)，跳出燃燒室中氣流 混合燃燒的模式，利用煤氣與空氣在固體介質(zhì)中混合燃燒的原理，使煤氣的燃燒過程在多 孔介質(zhì)中完成，以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度燃燒與均勻高效傳熱-蓄熱的有效結(jié)合，應(yīng)該是燃燒器發(fā)展 上的一種創(chuàng)新。尤其是對于高爐熱風(fēng)爐而言更能利用燃燒室中的蓄熱，在燃燒溫度不高的 前提下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高熱風(fēng)溫度。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種環(huán)道旋流上噴 多孔蓄熱體預(yù)混預(yù)熱燃燒，可有效解決陶瓷燃燒器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，燃燒氣流分配不均、可控性 差，從而實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度燃燒與均勻高效傳熱-蓄熱的有效結(jié)合，在燃燒溫度不高的情況下實(shí) 現(xiàn)穩(wěn)定的高熱風(fēng)溫度的問題，其解決的技術(shù)方案是，包括圓筒墻體、拱頂和燃燒室，該燃燒 器由圓筒墻體、半球形或倒懸鏈線旋成結(jié)構(gòu)的拱頂一起構(gòu)成球頂圓筒狀下開口，能使氣流 在其中旋轉(zhuǎn)燃燒的燃燒室結(jié)構(gòu)，圓筒墻體內(nèi)壁上環(huán)狀布置上部開口的矩形截面的氣流初混 環(huán)道，與其旋切相連有對稱布置的煤氣進(jìn)氣管和空氣進(jìn)氣管，燃燒室結(jié)構(gòu)內(nèi)裝填多孔蓄熱 體，該多孔蓄熱體為耐火球堆砌、或是不同孔徑的格子磚，或是蜂窩狀陶瓷結(jié)構(gòu)，選擇何種 多孔蓄熱體，是根據(jù)燃燒器的大小及用途來決定。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，獨(dú)特，使用效果好，特別是采用結(jié)構(gòu)簡單的煤氣與空氣氣流旋切 初混進(jìn)入燃燒器，上噴后折返進(jìn)入多孔蓄熱體完成燃燒過程的新型結(jié)構(gòu)的燃燒器，它能夠 實(shí)現(xiàn)煤氣與空氣在向上開口的環(huán)形通道中旋流混合后噴射進(jìn)入燃燒室，強(qiáng)制上行后拱頂折 返進(jìn)入多孔蓄熱體，借助于多孔介質(zhì)大量的接觸面(單位體積80 120平方米)迅速完成 燃燒過程，且借助于多孔介質(zhì)混流均壓的作用形成均勻向下的煙氣流場。由于多孔蓄熱體 的蓄熱為下一次氣體燃燒提供高溫環(huán)境使燃燒過程得以快速強(qiáng)化。在有限空間利用多孔材料特征實(shí)現(xiàn)快速預(yù)混、預(yù)熱與燃燒，就能有效降低空氣過量系數(shù)、提高燃燒溫度與燃燒強(qiáng) 度、進(jìn)而極大地簡化燃燒器結(jié)構(gòu)與減輕燃燒器重量。
四

圖1為本發(fā)明燃燒器縱剖面主視圖。圖2為本發(fā)明燃燒器橫剖面俯視圖。
五具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明。由圖1、2所示，本發(fā)明包括圓筒墻體、拱頂和燃燒室，該燃燒器由圓筒墻體1、半球 形或倒懸鏈線旋成結(jié)構(gòu)的拱頂2 —起構(gòu)成球頂圓筒狀下開口，能使氣流在其中旋轉(zhuǎn)燃燒的 燃燒室結(jié)構(gòu)3，圓筒墻體1內(nèi)壁上環(huán)狀布置上部開口的矩形截面的氣流初混環(huán)道4，與其旋 切相連有對稱布置的煤氣進(jìn)氣管5和空氣進(jìn)氣管6，燃燒室結(jié)構(gòu)3內(nèi)裝填多孔蓄熱體7，該 多孔蓄熱體為耐火球堆砌、或是不同孔徑的格子磚，或是蜂窩狀陶瓷結(jié)構(gòu)。為了保證使用效果，所說的氣流初混環(huán)道4在燃燒室內(nèi)壁水平周向布置，其橫截 面是高度大而寬度小的矩形截面，上部開口于燃燒室，構(gòu)成混合氣流的進(jìn)入燃燒室的環(huán)形 通道；所說的氣流初混環(huán)道4與其旋切向相連接的煤氣進(jìn)氣管5和空氣進(jìn)氣管6是對稱 布置的；其傾斜角在45° 90°之間，其數(shù)目一般在1 4對之間，管道2直徑參數(shù)的選擇 要根據(jù)燃燒器的熱負(fù)荷大小、噴射流速選擇、以及燃燒器的直徑大小而定；所說的燃燒室結(jié)構(gòu)3內(nèi)充分裝填多孔蓄熱體7，其結(jié)構(gòu)可以是耐火球堆砌，球的直 徑在640 690mm之間，可以是不同孔徑的格子磚，其孔徑在 15 (j540mm之間，也可 以是蜂窩狀陶瓷結(jié)構(gòu)，小孔為正六邊形或正方形，其選擇與燃燒器大小及用途密切相關(guān)；所說的燃燒室結(jié)構(gòu)3內(nèi)充分裝填多孔蓄熱體7，其形狀可以是圓臺形，可以是球形 或橢球形，也可以是與拱頂形狀相應(yīng)的外形結(jié)構(gòu)。由上述可知，本發(fā)明是一種煤氣與空氣切向進(jìn)入上開口的環(huán)形通道中，旋流混合 后向上進(jìn)入燃燒室，經(jīng)拱頂折返再進(jìn)入多孔蓄熱體中，實(shí)現(xiàn)快速預(yù)混、預(yù)熱、高強(qiáng)度燃燒，之 后以均流均溫的煙氣進(jìn)入前流出燃燒室的燃燒裝置，這里稱之為環(huán)道旋流上噴多孔蓄熱體 預(yù)混預(yù)熱燃燒器。該燃燒器(如圖1所示)為一個球頂圓筒狀下開口結(jié)構(gòu)(以圖為準(zhǔn)的相 對上下)，包含圓筒墻體1，半球形或倒懸鏈線旋成形的拱頂2，一起構(gòu)成能使氣流在其中旋 轉(zhuǎn)燃燒的燃燒室結(jié)構(gòu)3 ；圓筒墻體1內(nèi)壁上環(huán)狀布置上部開口的矩形截面的初混環(huán)道4，與 其切向相連接是對稱布置的煤氣進(jìn)氣管5和空氣進(jìn)氣管6 ；燃燒室結(jié)構(gòu)3內(nèi)充分裝填多孔 蓄熱體7，其結(jié)構(gòu)可以是耐火球堆砌、可以是不同孔徑的格子磚，也可以是特制的蜂窩狀陶 瓷結(jié)構(gòu)，其選擇與燃燒器大小及用途密切相關(guān)。使用上述燃燒器時，煤氣通過進(jìn)氣管5而空氣通過進(jìn)氣管6以旋切方式進(jìn)入上開 口的氣流初混環(huán)道4，使煤氣與空氣在氣流初混環(huán)道4內(nèi)按同一旋轉(zhuǎn)方向流動與混合；同時 也在旋轉(zhuǎn)混合中通過氣流初混環(huán)道4上部的開口進(jìn)入燃燒室3，并被多孔蓄熱體部分預(yù)熱 而沿拱頂2旋轉(zhuǎn)向上后折返向下進(jìn)入多孔蓄熱體7，在充分混合、預(yù)熱著火、完全燃燒之后 流出燃燒室，形成均流均溫的煙氣流。選取合適的的氣流速度、以及氣流初混環(huán)道4的相對高度與寬度、多孔蓄熱體的結(jié)構(gòu)形狀與高度，以實(shí)現(xiàn)煤氣與空氣的迅速充分混合以及在多 孔蓄熱體中完全燃燒；達(dá)到提高燃燒強(qiáng)度與燃燒溫度并有效控制燃燒過程的目的。這種燃燒器能實(shí)現(xiàn)煤氣與空氣在初混環(huán)道中的初步混合與旋流向上流出并在多 孔蓄熱體中高強(qiáng)度穩(wěn)定燃燒，從而有效解決了低熱值煤氣燃燒不穩(wěn)定、燃燒強(qiáng)度小、燃燒溫 度低等關(guān)鍵問題，將氣流間相互混合燃燒改變?yōu)闅饬鹘柚诙嗫左w表面相互混合與燃燒， 其簡單的結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)于氣流噴管內(nèi)混合的無焰燃燒器與交錯噴射快速混合燃燒器。本發(fā)明燃燒器為一端封閉的圓筒形結(jié)構(gòu)1，其封閉端為半球形或倒懸鏈線旋成形 的拱頂結(jié)構(gòu)2，均用優(yōu)質(zhì)耐火材料砌筑而成，圓筒壁中空部分為燃燒室3，其圓筒形結(jié)構(gòu)1 內(nèi)砌筑矩形截面的上部開口的氣流初混環(huán)道4 ；煤氣進(jìn)口管5和空氣進(jìn)口管6分別與氣流 初混環(huán)道4切向連接；這樣就實(shí)現(xiàn)了煤氣與空氣進(jìn)入初混環(huán)道的同向流動與混合；初混氣 流經(jīng)由預(yù)混環(huán)道上部的開口進(jìn)入燃燒室，在其中旋轉(zhuǎn)向上后經(jīng)頂部再折返向下進(jìn)入多孔蓄 熱體7在其中一系列復(fù)雜流動中完成煤氣與空氣的繼續(xù)充分混合與完成燃燒的全過程。通 過調(diào)節(jié)煤氣進(jìn)口管5和空氣進(jìn)口管6的流速、以及氣流初預(yù)環(huán)道4的相對高度來實(shí)現(xiàn)煤氣
與空氣的初步混合與旋流結(jié)構(gòu)，從而提高燃燒強(qiáng)度與燃燒溫度，實(shí)現(xiàn)有效控制燃燒過程的 目?？傊景l(fā)明巧妙應(yīng)用多孔蓄熱體加強(qiáng)氣流混合、促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)、調(diào)節(jié)氣流分布的 特點(diǎn)，以簡單而合理的結(jié)構(gòu)，有效地提高了燃燒器煤氣與空氣間的混合效果、克服氣體空間 燃燒不穩(wěn)定與燃燒強(qiáng)度難提高、燃燒氣流速度溫度分布不易均勻或不可控等關(guān)鍵問題，有 效地保證熱風(fēng)爐、工業(yè)爐窯等高效、均溫、均速、高熱強(qiáng)度、且安全與穩(wěn)定地運(yùn)行；繼而實(shí)現(xiàn) 節(jié)省燃料、節(jié)約投資、降低廢氣溫度與排放量、減少環(huán)境污染的良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效
frff. o
權(quán)利要求
一種環(huán)道旋流上噴多孔蓄熱體預(yù)混預(yù)熱燃燒，包括圓筒墻體、拱頂和燃燒室，其特征在于，由圓筒墻體(1)、半球形或倒懸鏈線旋成結(jié)構(gòu)的拱頂(2)一起構(gòu)成球頂圓筒狀下開口，能使氣流在其中旋轉(zhuǎn)燃燒的燃燒室結(jié)構(gòu)(3)，圓筒墻體(1)內(nèi)壁上環(huán)狀布置上部開口的矩形截面的氣流初混環(huán)道(4)，與其旋切相連有對稱布置的煤氣進(jìn)氣管(5)和空氣進(jìn)氣管(6)，燃燒室結(jié)構(gòu)(3)內(nèi)裝填多孔蓄熱體(7)，該多孔蓄熱體為耐火球堆砌、或是不同孔徑的格子磚，或是蜂窩狀陶瓷結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)道旋流上噴多孔蓄熱體預(yù)混預(yù)熱燃燒，其特征在于，所說 的氣流初混環(huán)道(4)在燃燒室內(nèi)壁水平周向布置，其橫截面是高度大而寬度小的矩形截 面，上部開口于燃燒室，構(gòu)成混合氣流的進(jìn)入燃燒室的環(huán)形通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)道旋流上噴多孔蓄熱體預(yù)混預(yù)熱燃燒，其特征在于，所說 的氣流初混環(huán)道(4)與其旋切向相連接的煤氣進(jìn)氣管(5)和空氣進(jìn)氣管(6)是對稱布置 的，其傾斜角在45° 90°，其數(shù)目1 4對。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)道旋流上噴多孔蓄熱體預(yù)混預(yù)熱燃燒，其特征在于，所說 的燃燒室結(jié)構(gòu)⑶內(nèi)裝填多孔蓄熱體(7)，當(dāng)是耐火球堆砌，球的直徑為小40 小90讓，當(dāng) 是不同孔徑的格子磚，其孔徑為415 4 40mm，當(dāng)是蜂窩狀陶瓷結(jié)構(gòu)，小孔為正六邊形或 正方形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)道旋流上噴多孔蓄熱體預(yù)混預(yù)熱燃燒，其特征在于，所說 的燃燒室結(jié)構(gòu)(3)內(nèi)裝填多孔蓄熱體(7)，其形狀為圓臺形，或是球形或橢球形，或是與拱 頂形狀相應(yīng)的外形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)道旋流上噴多孔蓄熱體預(yù)混預(yù)熱燃燒，可有效解決陶瓷燃燒器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，燃燒氣流分配不均、可控性差，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高熱風(fēng)溫度的問題，其結(jié)構(gòu)是，包括圓筒墻體、拱頂和燃燒室，該燃燒器由圓筒墻體、半球形或倒懸鏈線旋成結(jié)構(gòu)的拱頂一起構(gòu)成球頂圓筒狀下開口，能使氣流在其中旋轉(zhuǎn)燃燒的燃燒室結(jié)構(gòu)，圓筒墻體內(nèi)壁上環(huán)狀布置上部開口的矩形截面的氣流初混環(huán)道，與其旋切相連有對稱布置的煤氣進(jìn)氣管和空氣進(jìn)氣管，燃燒室結(jié)構(gòu)內(nèi)裝填多孔蓄熱體，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，獨(dú)特，使用效果好，在有限空間利用多孔材料特征實(shí)現(xiàn)快速預(yù)混、預(yù)熱與燃燒，就能有效降低空氣過量系數(shù)、提高燃燒溫度與燃燒強(qiáng)度、進(jìn)而極大地簡化燃燒器結(jié)構(gòu)與減輕燃燒器重量。
文檔編號F23D14/66GK101865467SQ20101019923
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月12日
發(fā)明者劉世聚, 劉東沛, 劉力銘, 崔方輝, 范劍超, 陳維漢 申請人:鄭州豫興耐火材料有限公司