一種適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置，包括：混合室單元和燃燒室單元；其中，混合室單元包括：依次連通的混合器殼體、方圓節(jié)和預(yù)混室，混合器殼體的上游設(shè)置有分別與混合器殼體連通的燃料管和空氣管；燃燒室單元包括：多孔磚、多孔磚水冷夾層、點(diǎn)火燃料管、點(diǎn)火器管、燃燒室、擋板口和外殼水冷層；預(yù)混室的出口、多孔磚、以及燃燒室依次連通；多孔磚水冷夾層設(shè)置在多孔磚的外側(cè)；燃燒室包括：金屬外殼、以及設(shè)置在金屬外殼內(nèi)部、并且由耐火澆注料整體澆筑而成的澆注料燃燒室。根據(jù)本實(shí)用新型，能夠提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，降低設(shè)備維修難度和設(shè)備維護(hù)時(shí)間。
【專利說(shuō)明】
一種適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及預(yù)混燃?xì)馊紵I(lǐng)域，具體的說(shuō)是涉及一種適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以下對(duì)本實(shí)用新型的相關(guān)技術(shù)背景進(jìn)行說(shuō)明，但這些說(shuō)明并不一定構(gòu)成本實(shí)用新型的現(xiàn)有技術(shù)。
[0003]高速預(yù)混燃燒噴吹裝置的主要特點(diǎn)在于預(yù)混氣體流速高、煙氣出口面積小，能夠產(chǎn)生高溫高速的煙氣。這種高溫高速的氣流，能夠應(yīng)用到許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，比如在玻璃爐窯、超細(xì)玻璃纖維制品生產(chǎn)、產(chǎn)品烘干及表面熱處理中。然而該技術(shù)也面臨一些重要問(wèn)題:
[0004](I)目前類似的高速預(yù)混燃燒噴吹裝置的燃料適用性不佳，裝置的結(jié)構(gòu)具有很高的特異性，僅針對(duì)裝置設(shè)計(jì)時(shí)選擇的設(shè)計(jì)燃料。很大程度上限制了裝置的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0005](2)目前應(yīng)用較廣的類似設(shè)備，其點(diǎn)燃方式主要是煙氣出口處明火點(diǎn)燃或?qū)⒓t熱金屬由煙氣出口探入到燃燒室中暗火點(diǎn)燃，在有限空間內(nèi)用此種方式點(diǎn)燃可燃?xì)怏w極易引起爆炸，造成人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失以及社會(huì)影響。
[0006](3)目前燃燒噴吹裝置在點(diǎn)火和提高設(shè)備負(fù)荷時(shí)沒(méi)有穩(wěn)燃措施，點(diǎn)火初期及提升負(fù)荷時(shí)，極易發(fā)生回火，造成強(qiáng)烈的熱聲振蕩現(xiàn)象，存在安全隱患。
[0007](4)目前燃燒噴吹裝置的燃燒室主要是用耐火搗打料摻混骨料砸制而成，表面粗糙度大，加之材料本身耐沖刷性能較差，使得燃燒室壽命較短，經(jīng)常停工更換，造成經(jīng)濟(jì)損失。而且燃燒室與利用金屬外殼作為模具，不具備替換性，使得設(shè)備維護(hù)周期太長(zhǎng)，變相提高了設(shè)備維修成本。
[0008](5)目前燃燒噴吹裝置外表面溫度過(guò)高，金屬外殼高溫膨脹后，造成其與爐膛間生成間隙，產(chǎn)生安全隱患。
[0009](6)目前燃燒噴吹裝置使用的多孔磚沒(méi)有冷卻措施，在使用某些特殊燃料或當(dāng)預(yù)混氣體流速較低時(shí)，會(huì)造成孔磚溫度過(guò)高，容易造成磚體過(guò)熱燒蝕引發(fā)回火等安全事故。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型的目的在于提出一種適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置，能夠適應(yīng)多種燃料，設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性好，并且使用成本低、使用壽命長(zhǎng)、便于維修。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置，包括:混合室單元和燃燒室單元;其中，
[0012]混合室單元包括:依次連通的混合器殼體、方圓節(jié)和預(yù)混室，混合器殼體的上游設(shè)置有分別與混合器殼體連通的燃料管和空氣管，并且燃料管、混合器殼體、方圓節(jié)和預(yù)混室的軸線位于同一直線上；
[0013]燃燒室單元包括:多孔磚、多孔磚水冷夾層、點(diǎn)火燃料管、點(diǎn)火器管、燃燒室、擋板口和外殼水冷層;預(yù)混室的出口、多孔磚、以及燃燒室依次連通;多孔磚水冷夾層設(shè)置在多孔磚的外側(cè)；
[0014]燃燒室包括:金屬外殼、以及設(shè)置在金屬外殼內(nèi)部、并且由耐火澆注料整體澆筑而成的澆注料燃燒室；外殼水冷層設(shè)置在金屬外殼外側(cè)，擋板口與澆注料燃燒室的接觸面之間通過(guò)耐火水泥漿進(jìn)行密封;點(diǎn)火燃料管與預(yù)混室連通，點(diǎn)火器管固定地設(shè)置在預(yù)混室上、并且插入多孔磚中；
[0015]燃料管、空氣管、點(diǎn)火燃料管和點(diǎn)火器管上分別設(shè)置有調(diào)節(jié)閥和截止閥；上游是指燃料或空氣的流入端。
[0016]優(yōu)選地，空氣管軸線與混合器殼體軸線垂直、空氣管沿著混合器殼體的切線位置與混合器殼體連通，并且空氣管出口位于燃料管出口的上游。
[0017]優(yōu)選地，燃料管包括:燃料入口管和燃料出口管，燃料出口管包括:依次連通的第一圓臺(tái)段、燃料出口段、以及第二圓臺(tái)段;其中，
[0018]第二圓臺(tái)段的下游端面封閉、并且其截面尺寸與燃料入口管的截面尺寸相等，第一圓臺(tái)段與第二圓臺(tái)段的軸向高度相等；
[0019]燃料出口段的側(cè)面設(shè)置有燃料出口，燃料出口段的橫截面為固定橫截面或漸變橫截面，并且燃料出口段的橫截面尺寸大于燃料入口管的截面尺寸。
[0020]優(yōu)選地，燃料出口段側(cè)面上至少設(shè)置一圈沿著燃料出口段周向均勻分布的燃料出口 ；燃料出口段側(cè)面上的燃料出口的數(shù)量為28個(gè)?150個(gè)，燃料出口的圈數(shù)為I圈?4圈。
[0021]優(yōu)選地，若燃料出口的圈數(shù)為I圈，則燃料出口段的橫截面為固定橫截面；
[0022]若燃料出口的圈數(shù)大于I圈，則燃料出口段的橫截面為漸變橫截面，并且靠近第一圓臺(tái)段的燃料出口段的橫截面尺寸大于靠近第二圓臺(tái)段的燃料出口段的橫截面尺寸。
[0023]優(yōu)選地，預(yù)混室能夠?qū)M(jìn)入其中的燃料和/或空氣進(jìn)行離心處理，使燃料和/或空氣中的雜質(zhì)停留在預(yù)混室中。
[0024]優(yōu)選地，點(diǎn)火燃料管與多孔磚之間的距離約為10mm。
[0025]優(yōu)選地，點(diǎn)火器管插入多孔磚中的深度約為10_。
[0026]優(yōu)選地，多孔磚的開(kāi)孔數(shù)為100個(gè)?400個(gè)，多孔磚上開(kāi)孔的孔徑為3.0mm?4.5mm。
[0027]優(yōu)選地，金屬外殼的下側(cè)面設(shè)置有支撐肋，用于支撐燃燒室;外殼水冷層設(shè)置在金屬外殼的除下側(cè)以外的其他側(cè)面上。
[0028]根據(jù)本實(shí)用新型的適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置，包括:混合室單元和燃燒室單元;混合室單元包括:燃料管、空氣管、混合器殼體、方圓節(jié)和預(yù)混室，并且燃料管、混合器殼體、方圓節(jié)和預(yù)混室的軸線位于同一直線上;燃燒室單元包括:多孔磚、多孔磚水冷夾層、點(diǎn)火燃料管、點(diǎn)火器管、燃燒室、擋板口和外殼水冷層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果:
[0029](I)在預(yù)混室上固定地設(shè)置點(diǎn)火器管、并且將點(diǎn)火器管插入多孔磚中，使得點(diǎn)火熱源在燃燒室上游，避免了燃燒室中的混合可燃?xì)怏w在有限空間中發(fā)生爆燃。
[0030](2)通過(guò)在預(yù)混室上設(shè)置點(diǎn)火燃料管，在點(diǎn)火過(guò)程中替代燃料管供給燃?xì)?，能夠避免低?fù)荷狀態(tài)下出現(xiàn)的回火問(wèn)題，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。
[0031](3)通過(guò)采用耐火澆注料整體澆筑而成的澆注料燃燒室，能夠保證燃燒室具有足夠的加工精度和強(qiáng)度，并使得澆注料燃燒室可以直接與金屬外殼和擋板口進(jìn)行組裝，增強(qiáng)了各個(gè)易損耗部件間的互換性，降低了設(shè)備維修難度和設(shè)備維護(hù)時(shí)間。
[0032](4)可以通過(guò)多孔磚水冷夾層與氣體流速配合控制燃料的著火位置;在使用易于著火的合成氣或者高爐煤氣作為燃料時(shí)，由于著火距離變短，燃燒室爐膛內(nèi)的高溫區(qū)更接近多孔磚的向火側(cè)，造成多孔磚溫度過(guò)高，不但燒蝕多孔磚縮短其使用壽命，更會(huì)造成與混合氣接觸的孔磚的背火側(cè)溫度過(guò)高，可能誘發(fā)回火，產(chǎn)生安全事故。在多孔磚的外側(cè)設(shè)置多孔磚水冷夾層，可以有效控制多孔磚的溫度，避免上述問(wèn)題的發(fā)生。在設(shè)備使用天然氣等點(diǎn)火能較高的燃料時(shí)，可以減少冷卻水流量或者根據(jù)情況關(guān)閉冷卻水，以避免多孔磚溫度過(guò)低，減弱了對(duì)氣體的熱輻射，造成燃料著火延遲。
[0033](5)通過(guò)在金屬外殼的外側(cè)設(shè)置外殼水冷層，在高速噴吹燃燒裝置長(zhǎng)期工作時(shí)，可以將金屬外殼的外表溫度控制在45攝氏度以下，有效避免了金屬外殼受熱膨脹后與澆注料燃燒室之間出現(xiàn)間隙。同時(shí)可以杜絕設(shè)備使用過(guò)程中由于金屬外殼的外表溫度過(guò)高而對(duì)人身造成傷害。
【附圖說(shuō)明】
[0034]通過(guò)以下參照附圖而提供的【具體實(shí)施方式】部分，本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加容易理解，在附圖中:
[0035]圖1是示出根據(jù)本實(shí)用新型的適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置的示意圖；
[0036]圖2是不出根據(jù)本實(shí)用新型的多孔磚的不意圖；
[0037]圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中燃料管的示意圖；
[0038]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中燃料管的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。對(duì)示例性實(shí)施方式的描述僅僅是出于示范目的，而絕不是對(duì)本實(shí)用新型及其應(yīng)用或用法的限制。
[0040]參見(jiàn)圖1，根據(jù)本實(shí)用新型的適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置，包括:混合室單元和燃燒室單元，其中，混合室單元主要用于混合燃料和空氣，燃燒室單元主要用于點(diǎn)火和噴吹燃燒。
[0041]混合室單元包括:依次連通的混合器殼體4、方圓節(jié)5和預(yù)混室8，混合器殼體4的上游設(shè)置有分別與混合器殼體4連通的燃料管15和空氣管2，并且燃料管15、混合器殼體4、方圓節(jié)5和預(yù)混室8的軸線位于同一直線上。從空氣管流入的空氣與從燃料管流入的燃料在混合器殼體4內(nèi)混合，為了提高空氣與燃料的混合效果，可以使空氣管2的軸線與混合器殼體4的軸線垂直、空氣管2沿著混合器殼體4的切線位置與混合器殼體4連通，此時(shí)，空氣流入方向與燃料流入方向相互垂直，混合效果較好。進(jìn)一步地，還可以將空氣管2的出口設(shè)置在燃料管15出口的上游。燃料管15可以通過(guò)法蘭與混合器殼體4可拆卸地連接，當(dāng)燃料管損壞時(shí)，可以替換新的燃料管，從而提高不同燃料管之間的互換性。
[0042]燃料管15和空氣管2出口處的壓力越大，燃料與空氣的混合效果越好。但是，當(dāng)燃料管15和空氣管2的尺寸和壓力固定時(shí)，混合器殼體4的尺寸越大，混合器殼體4內(nèi)燃料與空氣的混合效果越差。為了保證燃料與空氣的混合效果，混合器殼體4的結(jié)構(gòu)和尺寸可以根據(jù)所選用的燃料特性進(jìn)行變化，從而在保證混合效果的同時(shí)有效減小流動(dòng)阻力，降低對(duì)燃料管15和空氣管2供氣壓力的要求。
[0043]若燃料管為直管狀結(jié)構(gòu)，則從燃料管15流入的燃料與空氣的混合效果不理想，會(huì)影響燃燒室內(nèi)的火焰的穩(wěn)定性。本實(shí)用新型中，為了提高燃料與空氣的混合效果，燃料管可以包括:燃料入口管I和燃料出口管3。燃料出口管3包括:依次連通的第一圓臺(tái)段31、燃料出口段32、以及第二圓臺(tái)段33;其中，第二圓臺(tái)段33的下游端面封閉，第一圓臺(tái)段31與第二圓臺(tái)段33的軸向高度相等，燃料出口段32的側(cè)面設(shè)置有燃料出口，燃料出口段32的橫截面為固定橫截面或漸變橫截面。燃料從燃料入口管I進(jìn)入口，僅從燃料出口管3的燃料出口段噴出，從而提高了燃料噴出速度，提高了燃料與空氣的混合效果。為了提高燃料出口管3內(nèi)的氣體擾動(dòng)效果，優(yōu)選地，第二圓臺(tái)段33的截面尺寸與燃料入口管I的截面尺寸相等，并且燃料出口段32的橫截面尺寸大于燃料入口管I的截面尺寸。燃料從燃料入口管I進(jìn)入口，僅從燃料出口管3的燃料出口段噴出，從而提高了燃料噴出速度，提高了燃料與空氣的混合效果O
[0044]本實(shí)用新型中，燃料出口沿著燃料出口段32周向均勻分布，燃料出口的數(shù)量以及分布情況可以根據(jù)所使用燃料的種類以及所需要的燃料流量進(jìn)行確定;燃料的熱值越小，所需燃料的流量越大，燃料出口段32上的燃料口越多。優(yōu)選地，燃料出口段32的側(cè)面上至少設(shè)置一圈燃料出口 ；燃料出口段32側(cè)面上的燃料出口的數(shù)量為28個(gè)?150個(gè)，燃料出口的圈數(shù)為I圈?4圈。
[0045]當(dāng)燃料出口的圈數(shù)為I圈時(shí)，則燃料出口段32的橫截面可以為固定橫截面。當(dāng)燃料出口段32的側(cè)面上設(shè)置至少2圈燃料出口時(shí)，由于燃料出口管32內(nèi)的部分燃料從上游的燃料出口流出，使得燃料出口段32下游的燃料出口處的燃料的流量減小，進(jìn)而影響從下游燃料出口流出的燃料與空氣的混合效果。為了克服這種現(xiàn)象，可以將燃料出口段32的橫截面設(shè)置成漸變橫截面，并且使靠近第一圓臺(tái)段31的燃料出口段32的橫截面尺寸大于靠近第二圓臺(tái)段33的燃料出口段32的橫截面尺寸。圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中燃料管的示意圖，其中，燃料出口段32的周向四周設(shè)置有一圈燃料出口，燃料出口段32的橫截面的固定橫截面。圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中燃料管的示意圖，其中，燃料出口段32的周向四周設(shè)置有三圈燃料出口，燃料出口段32的橫截面的漸變橫截面。
[0046]燃料和空氣在混合器殼體4內(nèi)混合后，經(jīng)方圓節(jié)5流入預(yù)混室8中。方圓節(jié)5與混合器殼體4之間、以及方圓節(jié)5與預(yù)混室8之間可以通過(guò)法蘭可拆卸地連接，以提高方圓節(jié)與混合器殼體的互換性。方圓節(jié)5的橫截面尺寸沿著氣流方向不斷增大，從而使得進(jìn)入預(yù)混室8內(nèi)的氣體流動(dòng)性降低，便于預(yù)混室8對(duì)混合氣體進(jìn)行處理；同時(shí)，若混合氣體的流速過(guò)大，則容易使得燃燒室內(nèi)的火焰拉長(zhǎng)、并影響燃燒室內(nèi)火焰的穩(wěn)定性，將方圓節(jié)5設(shè)計(jì)成橫截面尺寸不斷增大的結(jié)構(gòu)能夠避免這種情況的發(fā)生。
[0047]在使用含有焦油的合成氣作為燃料或者空氣中含有大量的灰塵時(shí)，進(jìn)入預(yù)混室8中的混合氣體中攜帶的雜質(zhì)容易沖刷多孔磚10，增大了多孔磚10的損耗，從而影響多孔磚10的壽命。為了防止這些雜質(zhì)對(duì)多孔磚10的沖刷，根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，預(yù)混室8能夠?qū)M(jìn)入其中的燃料和/或空氣進(jìn)行離心處理，使燃料和/或空氣中的雜質(zhì)停留在預(yù)混室中。此外，預(yù)混室8還能夠使多孔磚10上游側(cè)的燃料和空氣混合地更均勻，從而使燃燒室內(nèi)的火焰更穩(wěn)定。
[0048]燃燒室單元包括:多孔磚10、多孔磚水冷夾層9、點(diǎn)火燃料管6、點(diǎn)火器管7、燃燒室12、擋板口 13和外殼水冷層14 ；預(yù)混室8的出口、多孔磚1、以及燃燒室12依次連通。
[0049]在使用易于著火的合成氣或者高爐煤氣作為燃料時(shí)，由于著火距離變短，燃燒室爐膛內(nèi)的高溫區(qū)更接近多孔磚10的向火側(cè)，造成多孔磚10溫度過(guò)高，不但燒蝕多孔磚10縮短其使用壽命，更會(huì)造成與混合氣接觸的多孔磚10背火側(cè)的溫度過(guò)高，可能誘發(fā)回火，產(chǎn)生安全事故。在多孔磚10的外側(cè)設(shè)置多孔磚水冷夾層9，可以有效控制多孔磚10的溫度，避免上述問(wèn)題的發(fā)生。在設(shè)備使用天然氣等點(diǎn)火能較高的燃料時(shí)，可以減少冷卻水流量或者根據(jù)情況關(guān)閉冷卻水，以避免多孔磚溫度過(guò)低，減弱了對(duì)氣體的熱輻射，造成燃料著火延遲。優(yōu)選地，多孔磚水冷夾層9與多孔磚10緊密貼合，然后通過(guò)耐火水泥整體固定在澆筑燃燒室上。
[0050]多孔磚10的材質(zhì)可以為高鋁磚，以滿足復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求，并保證足夠的耐火度和機(jī)械強(qiáng)度。多孔磚10結(jié)構(gòu)根據(jù)所需要的熱風(fēng)量或者使用溫度來(lái)決定，當(dāng)需要風(fēng)量較大或者溫度較低時(shí)，多孔磚10選擇較大開(kāi)孔率，當(dāng)需要風(fēng)量較小或者使用溫度較高時(shí)，可以適當(dāng)降低開(kāi)孔率。根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，多孔磚10上的開(kāi)孔數(shù)為100個(gè)?400個(gè)，多孔磚上開(kāi)孔的孔徑為3.0mm?4.5mm。開(kāi)孔的孔徑越小，每個(gè)開(kāi)孔處混合氣體的流量越大。但是，開(kāi)孔處混合氣體的流量越大，火焰與多孔板10之間的距離越大;開(kāi)孔處混合氣體的流量越小，火焰與多孔磚10的距離越小。因此，在確定開(kāi)孔數(shù)量以及開(kāi)孔的孔徑時(shí)，還應(yīng)考慮實(shí)際所需的著火位置，即多孔磚10的開(kāi)孔數(shù)量和開(kāi)孔孔徑也可以間接調(diào)節(jié)著火位置。圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的多孔磚的示意圖。
[0051]燃燒室12包括:金屬外殼、以及設(shè)置在金屬外殼內(nèi)部并且由耐火澆注料整體澆筑而成的澆注料燃燒室;外殼水冷層14設(shè)置在金屬外殼外側(cè)。通過(guò)采用耐火澆注料整體澆筑而成的澆注料燃燒室，能夠保證燃燒室具有足夠的加工精度和強(qiáng)度，并使得澆注料燃燒室可以直接與金屬外殼和擋板口進(jìn)行組裝，增強(qiáng)了各個(gè)易損耗部件間的互換性，降低了設(shè)備維修難度和設(shè)備維護(hù)時(shí)間。在高速噴吹燃燒裝置長(zhǎng)期工作時(shí)，金屬外殼容易因?yàn)闇囟鹊纳叨蛎洠M(jìn)而使其與澆注料燃燒室之間出現(xiàn)間隙，產(chǎn)生安全隱患;此外，金屬外殼表面溫度過(guò)高也容易對(duì)人身造成傷害。本實(shí)用新型中，在金屬外殼外側(cè)設(shè)置外殼水冷層14，能夠?qū)⒔饘偻鈿さ谋砻鏈囟瓤刂圃?5°C以下，防止上述問(wèn)題的出現(xiàn)。優(yōu)選地，金屬外殼的下側(cè)面設(shè)置有支撐肋，以支撐燃燒室;外殼水冷層14設(shè)置在金屬外殼除下側(cè)以外的其他側(cè)面上。
[0052]擋板口13與澆注料燃燒室的接觸面之間通過(guò)耐火水泥漿進(jìn)行密封，擋板口 13與金屬外殼12之間可以通過(guò)法蘭連接，當(dāng)擋板口 13損壞時(shí)，可以直接替換新的擋板口 13，從而提高不同擋板口之間的互換性。
[0053]燃料管15、空氣管2、點(diǎn)火燃料管6和點(diǎn)火器管7上分別設(shè)置有調(diào)節(jié)閥(圖中未示出)和截止閥(圖中未示出)。
[0054]點(diǎn)火燃料管6與預(yù)混室8連通，點(diǎn)火燃料管6與多孔磚10之間保持一定距離。本實(shí)用新型在預(yù)混室上加裝了點(diǎn)火燃料管6，在點(diǎn)火過(guò)程中替代主燃料管供給燃?xì)?，并且在整個(gè)點(diǎn)火以及低負(fù)荷預(yù)熱過(guò)程中，起到值班火焰的作用，穩(wěn)定爐膛內(nèi)火焰。同時(shí)，在點(diǎn)火以及提升負(fù)荷過(guò)程中，爐膛內(nèi)為半預(yù)混火焰，火焰穩(wěn)定性好于全預(yù)混火焰，從而避免了低負(fù)荷狀態(tài)下出現(xiàn)的回火問(wèn)題，大大提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。點(diǎn)火燃料管6與多孔磚10之間的距離與燃料種類有關(guān)。若點(diǎn)火燃料管6與多孔磚10之間的距離過(guò)小，則燃料與空氣容易混合不均勻，使得點(diǎn)火時(shí)的火焰拉長(zhǎng)，產(chǎn)生安全隱患;若點(diǎn)火燃料管6與多孔磚10之間的距離過(guò)大，由于燃燒室內(nèi)的溫度較低，容易熄火，影響燃燒室內(nèi)火焰的穩(wěn)定性。根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，點(diǎn)火燃料管6與多孔磚10之間的距離約為10_。
[0055]點(diǎn)火器管7固定地設(shè)置在預(yù)混室8上、并且插入多孔磚10中。由于點(diǎn)火器管7與多孔磚10的熱膨脹性差異很大，點(diǎn)火器管7與多孔磚10的熱膨脹會(huì)影響二者配合處的密封效果，點(diǎn)火器管7的熱膨脹也會(huì)對(duì)多孔磚10的結(jié)構(gòu)造成破壞，影響多孔磚10的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。點(diǎn)火器管7插入多孔磚10中的距離越大，燃燒室內(nèi)的氣體進(jìn)入點(diǎn)火器管7中的阻力越大，由于氣體進(jìn)入點(diǎn)火器管7而對(duì)多孔磚10造成的結(jié)構(gòu)破壞作用也就越小。此外，在高溫噴吹燃燒裝置運(yùn)行過(guò)程中，多孔磚10向火側(cè)的溫度遠(yuǎn)高于背火側(cè)的溫度，使得多孔磚10內(nèi)存在巨大的溫度梯度，此時(shí)若點(diǎn)火器管7插入多孔磚10中的距離過(guò)短，由于著火距離變短，燃燒室爐膛內(nèi)的高溫區(qū)更接近多孔磚10的向火側(cè)，造成多孔磚10溫度過(guò)高，不但燒蝕多孔磚10縮短其使用壽命，更會(huì)造成與混合氣接觸的多孔磚10背火側(cè)的溫度過(guò)高，可能誘發(fā)回火，產(chǎn)生安全事故。綜上，點(diǎn)火器管7必須插入到多孔磚10中合適的深度。因此，點(diǎn)火器管7插入多孔磚10中的距離不能太小。但是，點(diǎn)火器管7插入多孔磚10中的距離也不能太大，否則有容易由于燃燒室內(nèi)的溫度較低而導(dǎo)致熄火，影響燃燒室內(nèi)火焰的穩(wěn)定性。根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，點(diǎn)火器管7插入多孔磚10中的距離約為10_。
[0056]現(xiàn)有技術(shù)中，點(diǎn)燃方式主要是煙氣出口處明火點(diǎn)燃或?qū)⒓t熱金屬由煙氣出口探入到燃燒室中暗火點(diǎn)燃，在有限空間內(nèi)用此種方式點(diǎn)燃可燃?xì)怏w極易引起爆炸，造成人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失以及社會(huì)影響。本實(shí)用新型中，分別設(shè)置點(diǎn)火燃料管6和燃料管15、并單獨(dú)設(shè)置點(diǎn)火器管7，因此可以先點(diǎn)火后通入燃料，提高了高速噴吹燃燒裝置的安裝下和火焰穩(wěn)定性。在進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)，可以時(shí)可以使用高能點(diǎn)火器，點(diǎn)火熱源在混合氣上游，避免了混合可燃?xì)怏w在有限空間中發(fā)生爆燃，點(diǎn)火過(guò)程安全且操作簡(jiǎn)便。點(diǎn)火完成后，點(diǎn)火槍可以從燃燒室中取出，既可以保護(hù)點(diǎn)火槍不被燒壞，又可以多臺(tái)裝置使用同一個(gè)高能點(diǎn)火器，降低設(shè)備使用成本。
[0057]本實(shí)用新型中在加工耐火澆筑料時(shí)，為了保證零件強(qiáng)度，根據(jù)材料種類，有時(shí)需要對(duì)定型后的材料進(jìn)行加熱烤制，促進(jìn)晶體形成。對(duì)于加熱溫度曲線控制嚴(yán)格、幾何尺寸較小的異形件，可以使用馬弗爐等電加熱爐來(lái)進(jìn)行烤制。但對(duì)于幾何尺寸較大、且對(duì)溫度和溫控精度要求較低的異形件，使用熱風(fēng)來(lái)進(jìn)行加熱，就可以滿足要求。
[0058]本實(shí)用新型中，高速噴吹燃燒裝置工作過(guò)程通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0059]步驟一、點(diǎn)火前，連接好所有氣體、冷卻水管路，打開(kāi)循環(huán)水栗，保證所有冷卻水能夠正常循環(huán)工作。
[0060]步驟二、燃料由主管道引出后分為兩路，一路與燃料入口管I相連，一路與點(diǎn)火燃料入口管6相連。點(diǎn)火前，首先將高能點(diǎn)火器連接好，將點(diǎn)火槍插入到點(diǎn)火器管7中，保證電點(diǎn)火槍頭探出多孔磚10背風(fēng)側(cè)一定深度。打開(kāi)空氣管2上的調(diào)節(jié)閥和截止閥，將調(diào)節(jié)閥開(kāi)至最大，讓空氣進(jìn)入到整個(gè)裝置中進(jìn)行氣密性檢查。在氣密性完好的情況下，關(guān)小調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)空氣流量至點(diǎn)火風(fēng)量。打開(kāi)高能點(diǎn)火器電源開(kāi)關(guān)，判斷高能點(diǎn)火器正常工作后，打開(kāi)點(diǎn)火燃料管6上的截止閥，緩慢開(kāi)大調(diào)節(jié)閥，燃料經(jīng)由點(diǎn)火燃料管6進(jìn)入到預(yù)混室8中，在多孔磚10的迎風(fēng)側(cè)前與空氣不完全混合。當(dāng)從擋板口 13處觀察到火焰后，關(guān)閉高能點(diǎn)火器電源開(kāi)關(guān)，交替緩慢調(diào)節(jié)空氣管和點(diǎn)火燃料管上的調(diào)節(jié)閥，增加火焰長(zhǎng)度，提高火焰穩(wěn)定性，直至擋板口 13處的火焰整齊穩(wěn)定、沒(méi)有抖動(dòng)后，快速取出電點(diǎn)火槍，用密封裝置密封點(diǎn)火器管7，此時(shí)燃燒室的爐膛中為半預(yù)混火焰。
[0061]步驟三、維持半預(yù)混火焰狀態(tài)不變，利用半預(yù)混火焰預(yù)熱爐膛20min。打開(kāi)與燃料管15上的截止閥和調(diào)節(jié)閥，燃料流經(jīng)燃料入口管1、由燃料出口管3進(jìn)入到混合器殼體4中與空氣進(jìn)行混合，并通過(guò)方圓節(jié)5和預(yù)混室8使預(yù)混氣的流場(chǎng)分布均勻。交替調(diào)節(jié)空氣管和燃料管上的調(diào)節(jié)閥，提高高速噴吹燃燒裝置的負(fù)荷。待燃燒室內(nèi)的火焰穩(wěn)定、擋板口 13處火焰形狀整齊、不再出現(xiàn)提高負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)的火焰抖動(dòng)以及熱聲振蕩現(xiàn)象后，關(guān)閉與點(diǎn)火燃料管6上的調(diào)節(jié)閥和截止閥，此時(shí)燃燒室的爐膛中為全預(yù)混火焰，在此狀態(tài)下預(yù)熱爐膛20min。繼續(xù)通過(guò)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)空氣管與燃料管的流量，提升高速噴吹燃燒裝置的負(fù)荷，根據(jù)火焰狀態(tài)和光學(xué)高溫計(jì)測(cè)得的溫度，將火焰溫度以及擋板口 13處高溫?zé)煔獬隹谒俣日{(diào)整到需要的狀
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[0062]空氣管的軸線與混合器殼體的軸線垂直、空氣管沿著混合器殼體的切線位置與混合器殼體連通，并且空氣管出口位于燃料管出口的上游。
[0063]實(shí)施例1使用氣化合成氣作為燃料生產(chǎn)超細(xì)玻璃纖維
[0064]生產(chǎn)高品質(zhì)的超細(xì)玻璃纖維，需要燃燒噴吹裝置燃燒室內(nèi)燃燒溫度達(dá)到1300攝氏度，出口處氣體流速達(dá)到450m/s。所采用的高速噴吹燃燒裝置的結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)步驟同上。
[0065]使用氣化合成氣作為燃料時(shí)，需要的空氣流量與燃?xì)饬髁炕鞠喈?dāng)，混合器部分燃料入口管及燃料出口部分結(jié)構(gòu)如圖4所示。燃料出口段32為圓臺(tái)形，沿氣體流動(dòng)方向直徑逐漸減小，燃料出口為3圈錯(cuò)列布置的圓孔。燃料出口段與混合器殼體間的縫隙沿著氣流方向逐漸增大，保證了空氣在與合成氣逐漸混合，流量逐漸增大時(shí)，流經(jīng)狹縫的速度基本不變，從而降低氣體流動(dòng)阻力。
[0066]由于合成氣中含有約為15%的氫氣，因此合成氣易于著火，燃燒室中高溫區(qū)域較為靠近多孔磚。在裝置運(yùn)行過(guò)程中，必須保持多孔磚水冷夾層9能夠正常工作，并注意監(jiān)測(cè)冷卻水溫度。確保多孔磚10的溫度不能過(guò)高。
[0067]在使用合成氣作為燃料的情況下，燃燒室中火焰溫度可以達(dá)到1300攝氏度，出口處氣體流速也可以滿足生產(chǎn)超細(xì)玻璃纖維的工藝要求。
[0068]實(shí)施例2使用天然氣為燃料生產(chǎn)超細(xì)玻璃纖維
[0069]天然氣主要成分為甲烷，熱值約為氣化合成氣的5倍。所以在產(chǎn)生熱量相當(dāng)?shù)那闆r下，天然氣的流量?jī)H為氣化合成氣的五分之一。因此，需要對(duì)燃料出口段的尺寸進(jìn)行調(diào)整。如圖3所示，燃料出口段32為圓柱形，燃料出口為沿圓周均勻布置的一圈圓孔。
[0070]而由于甲烷的反應(yīng)活化能較高，與氣化合成氣相比天然氣著火比較困難。因此在天然氣為燃料的條件下，多孔磚水冷夾層9需要減小通入的冷卻水流量或者是切斷冷卻水，以保證多孔磚10向火側(cè)溫度足夠高，燃燒室中壁面對(duì)氣體的輻射換熱足夠強(qiáng)烈，縮短天然氣的著火距離。
[0071]在使用天然氣作為燃料的情況下，燃燒室中火焰溫度可以達(dá)到1320攝氏度，出口處氣體流速也可以滿足生產(chǎn)超細(xì)玻璃纖維的工藝要求。
[0072]實(shí)施例3使用本實(shí)用新型的高速噴吹燃燒裝置加工異性耐火材料
[0073]在加工耐火材料異形零件時(shí)，為了保證零件強(qiáng)度，根據(jù)材料種類，有時(shí)需要對(duì)定型后的材料進(jìn)行加熱烤制，促進(jìn)晶體形成。對(duì)于加熱溫度曲線控制嚴(yán)格、幾何尺寸較小的異形件，可以使用馬弗爐等電加熱爐來(lái)進(jìn)行烤制。但對(duì)于幾何尺寸較大、且對(duì)溫度和溫控精度要求較低的異形件，使用熱風(fēng)來(lái)進(jìn)行加熱，就可以滿足要求。
[0074]本實(shí)用新型可以作為小型熱風(fēng)爐使用，因?yàn)榕c傳統(tǒng)熱風(fēng)爐相比，本實(shí)用新型采用的是預(yù)混燃燒方式，裝置幾何尺寸小，便于布置。且供風(fēng)量靈活可控，能夠滿足小用風(fēng)量的要求，適合于非批量加工的情況，可以降低制樣成本。
[0075]以使用氣化合成氣作為燃料為例。燃料出口段32結(jié)構(gòu)選用變截面形式，多孔磚10的結(jié)構(gòu)根據(jù)所需要的熱風(fēng)量或者使用溫度來(lái)決定，當(dāng)需要風(fēng)量較大或者溫度較低時(shí)，多孔磚10選擇較大開(kāi)孔率，當(dāng)需要風(fēng)量較小或者使用溫度較高時(shí)，可以適當(dāng)降低開(kāi)孔率。
[0076]在操作時(shí)，準(zhǔn)備和點(diǎn)火階段與實(shí)例I中相同。在穩(wěn)定運(yùn)行后，進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整時(shí)，要注意緩慢增加過(guò)量空氣系數(shù)，保證燃燒室內(nèi)的火焰穩(wěn)定性，避免吹熄的情況發(fā)生。
[0077]雖然參照示例性實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型并不局限于文中詳細(xì)描述和示出的【具體實(shí)施方式】，在不偏離權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)所述示例性實(shí)施方式做出各種改變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置，其特征在于包括:混合室單元和燃燒室單元;其中， 混合室單元包括:依次連通的混合器殼體、方圓節(jié)和預(yù)混室，混合器殼體的上游設(shè)置有分別與混合器殼體連通的燃料管和空氣管，并且燃料管、混合器殼體、方圓節(jié)和預(yù)混室的軸線位于同一直線上； 燃燒室單元包括:多孔磚、多孔磚水冷夾層、點(diǎn)火燃料管、點(diǎn)火器管、燃燒室、擋板口和外殼水冷層;預(yù)混室的出口、多孔磚、以及燃燒室依次連通;多孔磚水冷夾層設(shè)置在多孔磚的外側(cè)； 燃燒室包括:金屬外殼、以及設(shè)置在金屬外殼內(nèi)部、并且由耐火澆注料整體澆筑而成的澆注料燃燒室；外殼水冷層設(shè)置在金屬外殼外側(cè)，擋板口與澆注料燃燒室的接觸面之間通過(guò)耐火水泥漿進(jìn)行密封;點(diǎn)火燃料管與預(yù)混室連通，點(diǎn)火器管固定地設(shè)置在預(yù)混室上、并且插入多孔磚中； 燃料管、空氣管、點(diǎn)火燃料管和點(diǎn)火器管上分別設(shè)置有調(diào)節(jié)閥和截止閥；上游是指燃料或空氣的流入端。2.如權(quán)利要求1所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，空氣管的軸線與混合器殼體的軸線垂直、空氣管沿著混合器殼體的切線位置與混合器殼體連通，并且空氣管出口位于燃料管出口的上游。3.如權(quán)利要求2所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，燃料管包括:燃料入口管和燃料出口管，燃料出口管包括:依次連通的第一圓臺(tái)段、燃料出口段、以及第二圓臺(tái)段;其中， 第二圓臺(tái)段的下游端面封閉、并且其截面尺寸與燃料入口管的截面尺寸相等，第一圓臺(tái)段與第二圓臺(tái)段的軸向高度相等； 燃料出口段的側(cè)面設(shè)置有燃料出口，燃料出口段的橫截面為固定橫截面或漸變橫截面，并且燃料出口段的橫截面尺寸大于燃料入口管的截面尺寸。4.如權(quán)利要求3所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，燃料出口段側(cè)面上至少設(shè)置一圈沿著燃料出口段周向均勻分布的燃料出口 ；燃料出口段側(cè)面上的燃料出口的數(shù)量為28個(gè)?150個(gè)，燃料出口的圈數(shù)為I圈?4圈。5.如權(quán)利要求4所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，若燃料出口的圈數(shù)為I圈，則燃料出口段的橫截面為固定橫截面； 若燃料出口的圈數(shù)大于I圈，則燃料出口段的橫截面為漸變橫截面，并且靠近第一圓臺(tái)段的燃料出口段的橫截面尺寸大于靠近第二圓臺(tái)段的燃料出口段的橫截面尺寸。6.如權(quán)利要求1所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，預(yù)混室能夠?qū)M(jìn)入其中的燃料和/或空氣進(jìn)行離心處理，使燃料和/或空氣中的雜質(zhì)停留在預(yù)混室中。7.如權(quán)利要求1所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，點(diǎn)火燃料管與多孔磚之間的距離約為1mm08.如權(quán)利要求1所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，點(diǎn)火器管插入多孔磚中的深度約為1mm09.如權(quán)利要求1所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，多孔磚的開(kāi)孔數(shù)為100個(gè)?400個(gè)，多孔磚上開(kāi)孔的孔徑為3.0mm?4.5mm。10.如權(quán)利要求1所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，金屬外殼的下側(cè)面設(shè)置有支撐肋，用于支撐燃燒室;外殼水冷層設(shè)置在金屬外殼的除下側(cè)以外的其他側(cè)面上。
【文檔編號(hào)】F23D14/62GK205480979SQ201620028000
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月13日
【發(fā)明人】邱朋華, 谷曉龍, 劉栗, 沈聞凱, 陳希葉
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)