專利名稱：煤氣與空氣射流引射混合多孔體穩(wěn)焰對沖均流燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃燒器，特別是高爐熱風爐及其它工業(yè)窯爐用的一種煤氣與空氣射流弓I射混合多孔體穩(wěn)焰對沖均流燃燒器。
背景技術(shù)：
當前，高爐熱風爐和其它工業(yè)爐窯從節(jié)能降耗上考慮，要求在燃燒低熱值高爐煤氣下獲得高性能和高效益，而最終達到高效、節(jié)能、環(huán)保、增產(chǎn)的目的。為此，高效而強化的燃燒過程就是十分必要的，這就涉及到燃燒裝置性能的好壞的問題。目前使用的各種氣體燃燒裝置，均以煤氣與空氣在燃燒空間中混合、預(yù)熱、著火燃燒模式為主，這種模式存在混合不均、燃燒不完全、燃燒室空間大、燃燒器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、燃燒氣流組織不當(即氣流分布不均)、燃燒氣流特征隨負荷變動(即可控性差)等問題，故改進和創(chuàng)新勢在必行。

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煤氣與空氣射流引射混合多孔體穩(wěn)焰對沖均流燃燒器，有效解決燃燒裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，燃燒室空間大，氣體混合不均勻、燃燒不充分、污染環(huán)境及浪費能源的問題。本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，燃燒室的側(cè)墻體垂直方向設(shè)置預(yù)混氣進氣管，預(yù)混氣進氣管通過射流預(yù)混器與煤氣進氣管和空氣進氣管相連，構(gòu)成對沖回流燃燒室結(jié)構(gòu)；預(yù)混氣進氣管在接入燃燒室之前放置點火多孔體，預(yù)混氣進氣管的管孔方向與氣流方向一致; 射流預(yù)混器為同心漸縮套管結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)煤氣與空氣相互引射的混合，引射流速為40 50m/s,以保證兩種氣流快速的對流預(yù)混且互不串風，防止煤氣或空氣倒灌進入空氣或煤氣管路；預(yù)混氣進氣管由3 12個組成，對稱分布在燃燒室的空間內(nèi)，對應(yīng)的射流預(yù)混器的個數(shù)與預(yù)混氣進氣管個數(shù)相同；燃燒室內(nèi)充填有多孔蓄熱體，多孔蓄熱體的孔的流通方向與燃燒器軸向一致，以保證與燃燒器出口的氣流方向一致；燃燒室側(cè)墻體上垂直布置有與周期換熱設(shè)備相接的熱風或煙氣的出口管；燃燒室下端有連接體，以便與爐窯的爐膛空間對接。本發(fā)明有效解決了低熱值煤氣燃燒不穩(wěn)定、燃燒強度弱、燃燒溫度低等關(guān)鍵問題， 將煤氣與空氣間的邊混合邊燃燒的占用大量燃燒空間的長焰燃燒方式改變?yōu)轭A(yù)混氣流借助于多孔體的大接觸表面預(yù)熱混合氣的無焰燃燒方式，由于多孔體的調(diào)壓均流作用，而使煙氣以分布均勻的氣流進入爐窯本體，鑒于燃燒過程集中在對沖回流燃燒室中完成，這樣就極大地節(jié)省了爐窯的燃燒空間，有效減低其制作成本。顯然，采用這種多孔體中無焰燃燒方式既提高了燃燒過程的完全程度又省去了爐窯的燃燒室，且還能實現(xiàn)了一定程度的自身預(yù)熱(主要在送風轉(zhuǎn)為燃燒的初期)，因而省去了煤氣與空氣的預(yù)熱裝置。顯然，該燃燒器相對于其他采用氣體燃燒類型的燃燒器而言，不僅自身在簡單的結(jié)構(gòu)下實現(xiàn)了預(yù)混氣流多孔體中高溫預(yù)熱與高強度燃燒，而且對工業(yè)爐窯整體結(jié)構(gòu)的簡化和熱工特性的改善都起到了至關(guān)重要的作用。


圖1為本發(fā)明的剖面主視圖。圖2為本發(fā)明圖1中A-A向截面圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細說明。由圖1-圖2給出，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是，燃燒室1的側(cè)墻體垂直方向設(shè)置預(yù)混氣進氣管3，預(yù)混氣進氣管通過射流預(yù)混器4與煤氣進氣管5和空氣進氣管6相連，構(gòu)成對沖回流燃燒室結(jié)構(gòu)；預(yù)混氣進氣管3在接入燃燒室1之前放置點火多孔體7，預(yù)混氣進氣管的管孔方向與氣流方向一致；射流預(yù)混器4為同心漸縮套管結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)煤氣與空氣相互引射的混合，引射流速為40 50m/s，以保證兩種氣流快速的對流預(yù)混且互不串風，防止煤氣或空氣倒灌進入空氣或煤氣管路；預(yù)混氣進氣管3由3 12個組成，對稱分布在燃燒室1的空間內(nèi)，對應(yīng)的射流預(yù)混器4的個數(shù)與預(yù)混氣進氣管3個數(shù)相同；燃燒室1內(nèi)充填有多孔蓄熱體2，多孔蓄熱體的孔的流通方向與燃燒器軸向一致，以保證與燃燒器出口的氣流方向一致；燃燒室1側(cè)墻體上垂直布置有與周期換熱設(shè)備相接的熱風或煙氣的出口管8 ；燃燒室1 下端有連接體9，以便與爐窯的爐膛空間對接。所述的多孔蓄熱體2是由多個蜂窩狀管組合在一起構(gòu)成的錐形體，孔徑為12 24mm，孔隙率> 35%，孔的流通是從上到下的方向，與燃燒器出口氣流方向相一致；所述的點火多孔體7，是由高溫陶瓷(800-1400°C)制成的蜂窩管狀結(jié)構(gòu)，孔徑為8 20mm，孔隙率 ^ 60%,孔截面是方孔或六邊形；所述的連接體9為迷宮式連接體或法蘭式連接體，當熱風爐時，采用無應(yīng)力相互作用的迷宮式連接體，當窯爐時，采用法蘭式連接體，以實現(xiàn)與爐窯的爐膛孔徑對接。該燃燒器整體外形為鍾罩狀結(jié)構(gòu)，包含燃燒室，其內(nèi)被錐形的多孔蓄熱體2充填， 能使氣流在其中進一步預(yù)熱燃燒，形成均勻流出的高溫煙氣流，燃燒室1墻體上布置垂直熱風爐軸線的預(yù)混氣進氣管3，其通過射流預(yù)混器4與煤氣進氣管5和空氣進氣管6相連； 預(yù)混氣進氣管3在進入燃燒室1前要通過點火多孔體7，以實現(xiàn)預(yù)混氣的點燃與火焰穩(wěn)定； 預(yù)混氣進氣管3的個數(shù)一般為3到12個不等并對稱布置，其目的在于同多孔蓄熱體2 —起形成沿軸向的均勻氣流流場和在多孔蓄熱體中完成燃燒過程。使用上述燃燒器時，煤氣與空氣分別從煤氣進氣管5和空氣進氣管6進入，經(jīng)過射流預(yù)混器4后進入預(yù)混氣進氣管通過其中的點火多孔體7后著火燃燒，并進入燃燒室1，直接與多孔蓄熱體2相遇而轉(zhuǎn)折向上；當與對稱而來的同樣氣流相遇后，又因燃燒器球頂限制而只能折返向下，進入多孔蓄熱體2，完成燃燒過程，燃燒后的高溫煙氣以均溫均流的流場分布而流出燃燒器。應(yīng)該說，經(jīng)過點火多孔體7后的氣流一直處在燃燒過程中，當輾轉(zhuǎn)進入多孔蓄熱體2中時燃燒過程已經(jīng)進入尾聲，但當熱負荷高時多孔蓄熱體的燃盡作用是不可忽視的。當燃燒器是周期性運行時，如在熱風爐中的燃燒器，由于送風階段熱風會流經(jīng)燃燒室1中的多孔蓄熱體，使其溫度逐步達到熱風溫度，并借助多孔蓄熱體本身的質(zhì)量而儲蓄部分熱量，當轉(zhuǎn)入燃燒階段時這部分熱量就成為初期預(yù)熱預(yù)混氣流的熱量，從而使得燃燒過程具有了自身預(yù)熱高強度燃燒的特征，這就有效提高了初期燃燒過程的燃燒溫度并能快速使燃燒過程在較高的溫度下進行，有利于在相應(yīng)的燃燒時間內(nèi)將多孔蓄熱體(可由格子磚堆砌而成)燒透(儲蓄更多的熱量)。這也就保證了送風過程達到穩(wěn)定而持續(xù)輸送高風溫的效果。此外，點火多孔體7因放置在預(yù)混氣進入燃燒室的位置，能有效防止射流預(yù)混器 4在送風階段因高溫輻射而升溫過高，有效保證其安全運行。本發(fā)明由于是多個預(yù)混氣進氣管對稱布置，氣流不可能繞過多孔蓄熱體而只能在遇到燃燒室球頂后再折返回來，向下進入多孔蓄熱體的蜂窩狀軸向通孔之中。由于點火多孔體和多孔蓄熱體是蜂窩管狀結(jié)構(gòu)，有較大的接觸面(其單位體積交換面積在100 150平方米之間)使得燃燒過程能快速且充分地在燃燒器中完成，且同時借助于多孔蓄熱體混流均壓的作用而形成流出燃燒器的均溫均流的煙氣流場。顯然，在有限空間中利用多孔材料特征實現(xiàn)快速預(yù)熱與燃燒，能有效降低過量空氣系數(shù)、提高燃燒溫度與燃燒強度、進而極大地簡化燃燒器結(jié)構(gòu)與減輕燃燒器重量。其溫度更接近理論燃燒溫度(甚至還能出現(xiàn)超焓燃燒狀態(tài))，這就能在較低煤氣熱值下實現(xiàn)高的燃燒溫度。本發(fā)明是避開燃燒室中氣流混合燃燒的模式，利用煤氣與空氣在管道中混合，在多孔體中預(yù)熱完成燃燒過程，以實現(xiàn)真正意義上的無焰燃燒模式，這就必然導致產(chǎn)生的煙氣流場更加均溫均流，而且不受負荷變動的影響。同時，燃燒器的結(jié)構(gòu)因去掉了復(fù)雜的燃燒器噴嘴的特殊結(jié)構(gòu)而大為簡化，而無焰燃燒省去了有焰燃燒的燃燒空間，使得熱風爐和其它工業(yè)窯爐的制作成本明顯下降。如將這樣的燃燒器應(yīng)用到相應(yīng)的熱風爐中，能實現(xiàn)高強度的無焰燃燒過程，且能進一步通過格子磚調(diào)壓均流和增強傳熱的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了均勻高效的傳熱-蓄熱過程。對這種熱風爐而言，由于去掉了空間燃燒室，多孔蓄熱體幾乎充滿了熱風爐的內(nèi)空間，在相同熱值的煤氣下，其燃燒溫度會提高(減少散熱與自身預(yù)熱效果)，且部分燃燒過程還會在多孔蓄熱體中進行，這也增加了多孔蓄熱體的高溫蓄熱，因而有利于在低熱值煤氣燃燒溫度不高(約1400°C左右)的前提下實現(xiàn)穩(wěn)定的高熱風溫度(1350°C)。由于燃燒溫度能控制在1400°C上下就不會引起氮氧化物的大量生成，減少環(huán)境污染和防止爐殼的晶間腐蝕?？傊?，本發(fā)明應(yīng)用射流混合原理實現(xiàn)進入燃燒室氣流的快速預(yù)混合，利用多孔體完成預(yù)混氣流的自身預(yù)熱與迅速完全燃燒。該燃燒器克服了常規(guī)氣體燃燒裝置氣流空間混合不均、燃燒不完全、火焰不穩(wěn)定、燃燒強度難提高、燃燒氣流速度分布不均勻、氣流結(jié)構(gòu)不可控等燃燒過程中的關(guān)鍵問題。使用這種燃燒器能夠有效地保證工業(yè)爐窯高效、高溫、 均速、高熱強度、且安全與穩(wěn)定地運行，繼而實現(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)濟效益與社會效益。
權(quán)利要求
1.一種煤氣與空氣射流引射混合多孔體穩(wěn)焰對沖均流燃燒器，其特征在于，燃燒室 (1)的側(cè)墻體垂直方向設(shè)置預(yù)混氣進氣管(3)，預(yù)混氣進氣管通過射流預(yù)混器(4)與煤氣進氣管(5)和空氣進氣管(6)相連，構(gòu)成對沖回流燃燒室結(jié)構(gòu)；預(yù)混氣進氣管(3)在接入燃燒室(1)之前放置點火多孔體(7)，預(yù)混氣進氣管的管孔方向與氣流方向一致；射流預(yù)混器 (4)為同心漸縮套管結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)煤氣與空氣相互引射的混合，引射流速為40 50m/s，以保證兩種氣流快速的對流預(yù)混且互不串風，防止煤氣或空氣倒灌進入空氣或煤氣管路；預(yù)混氣進氣管(3)由3 12個組成，對稱分布在燃燒室(1)的空間內(nèi)，對應(yīng)的射流預(yù)混器(4) 的個數(shù)與預(yù)混氣進氣管(3)個數(shù)相同；燃燒室(1)內(nèi)充填有多孔蓄熱體(2)，多孔蓄熱體的孔的流通方向與燃燒器軸向一致，以保證與燃燒器出口的氣流方向一致；燃燒室(1)側(cè)墻體上垂直布置有與周期換熱設(shè)備相接的熱風或煙氣的出口管(8 )；燃燒室(1)下端有連接體 (9)，以便與爐窯的爐膛空間對接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣與空氣射流引射混合多孔體穩(wěn)焰對沖均流燃燒器，其特征在于，所述的多孔蓄熱體(2)是由多個蜂窩狀管組合在一起構(gòu)成的錐形體，孔徑為12 24mm，孔隙率> 35%，孔的流通是從上到下的方向，與燃燒器出口氣流方向相一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣與空氣射流引射混合多孔體穩(wěn)焰對沖均流燃燒器，其特征在于，所述的點火多孔體(7)，是由高溫陶瓷制成的蜂窩管狀結(jié)構(gòu)，孔徑為8 20mm，孔隙率> 60%，孔截面是方孔或六邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣與空氣射流引射混合多孔體穩(wěn)焰對沖均流燃燒器，其特征在于，所述的連接體(9)為迷宮式連接體或法蘭式連接體，當熱風爐時，采用無應(yīng)力相互作用的迷宮式連接體，當窯爐時，采用法蘭式連接體，以實現(xiàn)與爐窯的爐膛孔徑對接。
全文摘要
本發(fā)明涉及煤氣與空氣射流引射混合多孔體穩(wěn)焰對沖均流燃燒器，有效解決燃燒裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，燃燒室空間大，氣體混合不均勻、燃燒不充分、污染環(huán)境及浪費能源的問題，燃燒室的側(cè)墻體設(shè)置預(yù)混氣進氣管，預(yù)混氣進氣管通過射流預(yù)混器與煤氣進氣管和空氣進氣管相連，預(yù)混氣進氣管在接入燃燒室之前放置點火多孔體，預(yù)混氣進氣管對稱分布在燃燒室的空間內(nèi)，燃燒室內(nèi)充填有多孔蓄熱體，燃燒室側(cè)墻體上有熱風或煙氣的出口管，燃燒室下端有連接體，本發(fā)明有效解決了低熱值煤氣燃燒不穩(wěn)定、燃燒強度弱、燃燒溫度低等關(guān)鍵問題，有效減低其制作成本，在簡單的結(jié)構(gòu)下實現(xiàn)了預(yù)混氣流多孔體中高溫預(yù)熱與高強度燃燒。
文檔編號F23D14/04GK102330980SQ20111023685
公開日2012年1月25日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者陳維漢 申請人:陳維漢