專利名稱：一種提高蓄熱式爐窯排煙能力的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱工技術(shù)領(lǐng)域，適用于冶金、機械加工過程中蓄熱式燃燒加熱過程。具體是一種提高蓄熱式爐窯排煙能力的裝置。
背景技術(shù)：
由于節(jié)能效果比較顯著，蓄熱式燃燒技術(shù)在熱工領(lǐng)域得到了迅速推廣。尤其是在冶金行業(yè)中的各類加熱爐和鋼水罐、鐵水罐烘烤裝置上，應用非常廣泛。但在現(xiàn)行的蓄熱式燃燒技術(shù)實施過程中，由于燃燒后的高溫煙氣體積膨脹，蓄熱式燒嘴排煙能力有限，通過計算可知，當采用高爐煤氣雙蓄熱方式的時候，將有10% 15%的煙氣由于物理化學性質(zhì)變化不能由供風口排出；導致爐(罐)內(nèi)壓力過大，經(jīng)常出現(xiàn)爐(罐)冒火、煙氣外逸現(xiàn)象，這樣很容易燒壞現(xiàn)場的工作設備，惡化車間的操作環(huán)境；如果使用高爐煤氣等CO含量高的煤氣，還容易因燃燒不完全而對現(xiàn)場操作人員的身體健康造成危害，現(xiàn)已成為制約蓄熱式燃燒技術(shù)進一步發(fā)展的瓶頸問題之一。為解決上述問題，國內(nèi)部分蓄熱室加熱爐設置了副煙道，以此來提高排煙能力。但流經(jīng)蓄熱室的煙氣減少，煙氣中的顯熱回收會受到一定的影響。此外，還有采用提高引風機能力的方法來提高排煙能力，控制爐內(nèi)壓力。當蓄熱式加熱設備供熱負荷較大時，采用大能力的引風機可以實現(xiàn)加熱設備(爐窯、罐體)微正壓。但在正?；蜉^小熱負荷時，采用大能力的引風機會出現(xiàn)大馬拉小車的現(xiàn)象，浪費引風機電能，影響到蓄熱式技術(shù)的整體節(jié)能效果。而且一味加大強制排煙，會使引風速度過快，影響爐內(nèi)的燃燒效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述蓄熱式爐窯排煙能力差的問題，提供一種提高蓄熱式爐窯排煙能力的方法及裝置，克服現(xiàn)有蓄熱式加熱技術(shù)中存在的不足，解決由于受燒嘴噴口斷面積的限制造成排煙能力不足而產(chǎn)生的爐窯冒火問題，在不影響燃燒效果的前提下，增加流經(jīng)蓄熱室的煙氣量。本發(fā)明的具體方案是這樣的，其特點是蓄熱式燒嘴磚分為上半部分、下半部分和外套，由外套將燒嘴磚的上半部分、下半部分固定在一起，在燒嘴磚的上半部分與下半部分設置軸心對應的單向輔助通道，燒嘴磚上半部分通道的截面為橢圓形，燒嘴磚下半部分通道的截面為圓形，在輔助通道的燒嘴磚上半部分與燒嘴磚下半部分結(jié)合處設球形空間，球形空間占燒嘴磚上半部分與燒嘴磚下半部分各一半，球形空間內(nèi)放入耐火球。本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)有球形空間的直徑要大于燒嘴磚上半部分橢圓形通道的短軸、 小于橢圓形通道的長軸、大于燒嘴磚的下部分圓柱形通道直徑，其橢圓形通道截面積與柱形通道截面積之差大于10% 15%。通道內(nèi)浮子在高溫下做循環(huán)運動，需要采用高溫耐壓強度較大的材料；另外由于蓄熱式內(nèi)空(煤)氣與煙氣的溫度變化幅度較大。需要浮子的耐急冷急熱性好，因此根據(jù)通道內(nèi)不同的流通面積、煙氣壓力等進行選擇高鋁質(zhì)或剛玉質(zhì)耐火材料。
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小球的質(zhì)量根據(jù)通道內(nèi)流體的壓力來確定，小球的重量要小于氣流的上升壓力。為防止燒嘴磚的上半部分與下半部分接觸面漏風，在燒嘴磚的上半部分與下半部分接觸面之間加墊圈和密封槽。本發(fā)明其燒嘴磚上設有2 10個單向輔助通道。本實用可以實現(xiàn)以下明顯效果由于本發(fā)明在每個蓄熱式燒嘴的燒嘴磚上設置單向輔助通道，使燒嘴排煙時的煙氣出口斷面積大于燒嘴燃燒時燃氣與空氣的入口斷面積。既在保證燒嘴正常噴口面積和煙氣流速不變的條件下，增加排煙面積，提高排煙能力，增加流經(jīng)蓄熱室的煙氣量，而保證爐壓穩(wěn)定。從而解決在蓄熱式加熱技術(shù)中，由于受燒嘴噴口斷面積的限制，造成排煙能力不足而產(chǎn)生的爐窯冒火問題；解決為減少其冒火而采用超大引風機，造成大馬拉小車，浪費電能的問題；增加流經(jīng)蓄熱室的煙氣量，提高煙氣顯熱的回收和利用效率。說明書附1為蓄熱式噴口的示意圖；圖2為

圖1的俯視圖；圖3為圖IP處的放大圖；圖4為圖3A向視圖；圖5為圖3的B向視圖。圖中1蓄熱式燒嘴上半部分，2蓄熱式燒嘴下半部分，3外套，4橢圓形通道，5圓形通道，6耐火球，7絕熱墊圈，8密封槽
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做詳細說明； 如圖1、2所示，蓄熱式燒嘴磚分為上半部分1、下半部分2和外套3，由外套將燒嘴磚的上半部分1、下半部分2固定在一起，并安裝在爐墻內(nèi)(或倒掛在鋼水罐烘烤包蓋上)。 在燒嘴磚的上半部分1與下半部分2設置軸心對應的單向輔助通道，燒嘴磚上半部分通道 4的截面為橢圓形，燒嘴磚下半部分通道5的截面為圓形，在輔助通道的燒嘴磚上半部分與燒嘴磚下半部分結(jié)合處設球形空間，球形空間占燒嘴磚上半部分與燒嘴磚下半部分各一半，球形空間內(nèi)放入耐火球6。如圖2、3、4、5所示，本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)有球形空間的直徑要大于燒嘴磚上半部分橢圓形通道的短軸、小于橢圓形通道的長軸、大于燒嘴磚的下部分圓形通道直徑。如圖3所示，為防止燒嘴磚的上半部分與下半部分接觸面漏風，在燒嘴磚的上半部分與下半部分接觸面之間加墊圈7和密封槽8。如圖2所示本發(fā)明其燒嘴磚上設有2 10個單向輔助通道?？紤]增加氣體流通面積，通道截面可以設置成三角形、四邊形等其他異形。當空、煤氣條件較差，含塵量增加時，為防止堵塞，可以適當減少通道數(shù)，放大輔助通道面積。選取2 5個輔助通道數(shù)，輔助通道面積30 150mm，內(nèi)置小球的質(zhì)量40 200g左右，直徑20 60mm左右范圍。如圖1所示，為減少排煙阻力，在燒嘴磚下部分2燒嘴噴口邊界倒圓角。本發(fā)明在生產(chǎn)過程中，當蓄熱式燒嘴處于燃燒狀態(tài)時，由于耐火球6的自重以及供入氣體的壓力作用，耐火球6將燒嘴磚下部分2的圓形通道6堵塞，氣體不能通過輔助通道供入，所有燃燒氣體仍通過燒嘴噴口供入；當蓄熱燒嘴處于排煙狀態(tài)時，耐火小球6受到引風機產(chǎn)生的吸力作用吸附在燒嘴磚上部分1部分橢圓形通道4的底部，由于上部燒嘴磚通道為橢圓形，可以有一部分的煙氣排出，形成在供風(煤氣)面積不變的前提下，增加了蓄熱燒嘴的排煙面積。由于在燒嘴磚上增加排氣孔將增大整個燒嘴磚的面積，根據(jù)組織火焰需要可將燒嘴主噴口設計成一定夾角，夾角范圍根據(jù)不同爐寬選取0 90°。實施例1 以高爐煤氣雙蓄熱加熱爐為例，設空氣噴口流量為1000Nm3/h，供風壓力為 50001 ，引風壓力50001^。為保證噴口處空氣流速達到8Nm3/s，噴口直徑為210mm，在燒嘴磚上設置輔助通道數(shù)為4個，增加流通面積為原排煙面積的12. 5%，則2部分燒嘴磚上的通道直徑為19mm。從燃燒理論計算可知，3000KJ/Nm3的高爐煤氣完全燃燒，空氣過剩系數(shù)為 1. 1時，產(chǎn)生的煙氣量為空氣量的2.075倍，即將產(chǎn)生2075_3/1!的煙氣，根據(jù)空、煤氣量的對應關(guān)系，空氣通道需要排放44%的煙氣量。設計球形空間的最大半徑比小球半徑大2mm 的條件下，通過氣體流動力學并借鑒浮子流量計原理進行計算可知，在整個通道中最小截面產(chǎn)生的最大動頭為3228Pa，則小球的質(zhì)量在小于70g的情況下可以移動或升起，采用剛玉質(zhì)耐火材料，其密度為3970kg/m3，則其最大直徑為30mm。實施例2:以高爐煤氣雙蓄熱加熱爐為例，設煤氣噴口流量為1250Nm3/h，總管壓力為 50001 ，引風壓力50001^。為保證噴口處空氣流速達到8Nm3/s，噴口直徑為220mm，在燒嘴磚上設置輔助通道數(shù)為4個，增加流通面積為原排煙面積的12. 5%，則2部分燒嘴磚上的通道直徑為27mm。從燃燒理論計算可知，3000KJ/Nm3的高爐煤氣完全燃燒，空氣過剩系數(shù)為 1. 1時，產(chǎn)生的煙氣量為空氣量的2.075倍，即將產(chǎn)生2500_3/1!的煙氣，根據(jù)空、煤氣量的對應關(guān)系，煤氣通道需要排放56%的煙氣量。設計球形空間的最大半徑比小球半徑大2mm 的條件下，通過氣體流動力學并借鑒浮子流量計原理進行計算可知，在整個通道中最小截面產(chǎn)生的最大動頭為4035 ，則小球的質(zhì)量在小于88g的情況下可以移動或升起，采用剛玉質(zhì)耐火材料，其密度為3970kg/m3，則其最大直徑為38mm。采用剛玉質(zhì)浮子，本方法的過程參數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種提高蓄熱式爐窯排煙能力的裝置，其特征在于，蓄熱式燒嘴磚分為上半部分、下半部分和外套，由外套將燒嘴磚的上半部分、下半部分固定在一起，在燒嘴磚的上半部分與下半部分設置軸心對應的單向輔助通道，燒嘴磚上半部分的截面為橢圓形，燒嘴磚下半部分通道的截面為圓形，在橢圓形通道和圓形通道的結(jié)合處設球形空間，球形空間內(nèi)放入耐火球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高蓄熱式爐窯排煙能力的裝置，其特征在于，所述的球形空間的直徑要大于燒嘴磚上半部分橢圓形通道的短軸、小于橢圓形通道的長軸、大于燒嘴磚的下部分圓柱形通道直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高蓄熱式爐窯排煙能力的裝置，其特征在于，在燒嘴磚的上半部分與下半部分接觸面之間加墊圈和密封槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高蓄熱式爐窯排煙能力的裝置，其特征在于，球形空間占燒嘴磚上半部分與燒嘴磚下半部分各一半。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高蓄熱式爐窯排煙能力的裝置，其特征在于，所述的燒嘴磚上設有2 10個單向輔助通道。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高蓄熱式爐窯排煙能力的裝置，其特點是蓄熱式燒嘴磚分為上半部分、下半部分和外套，由外套將燒嘴磚的上半部分、下半部分固定在一起，在燒嘴磚的上半部分與下半部分設置軸心對應的單向輔助通道，燒嘴磚上半部分通道的截面為橢圓形，燒嘴磚下半部分通道的截面為圓形，在輔助通道的燒嘴磚上半部分與燒嘴磚下半部分結(jié)合處設球形空間，球形空間占燒嘴磚上半部分與燒嘴磚下半部分各一半，球形空間內(nèi)放入耐火球。本發(fā)明在保證燒嘴正常噴口面積和煙氣流速不變的條件下，增加排煙面積，提高排煙能力，增加流經(jīng)蓄熱室的煙氣量，而保證爐壓穩(wěn)定，提高煙氣顯熱的回收和利用效率。同時解決采用超大引風機，浪費電能的問題。
文檔編號F27D17/00GK102269528SQ20101020158
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者劉常鵬, 徐大勇, 徐春柏, 王再義, 袁鈴, 賈振, 鄧偉 申請人:鞍鋼股份有限公司