專利名稱：煤氣與空氣在環(huán)形通道內(nèi)旋流預(yù)混上噴的無(wú)焰燃燒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高爐熱風(fēng)爐及其它工業(yè)窯爐用的一種煤氣與空氣在環(huán)形通道內(nèi)旋流預(yù)混上噴的無(wú)焰燃燒裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，高爐熱風(fēng)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與高效益，而最終達(dá)到高效、節(jié)能、環(huán)保、增產(chǎn)的目的。為此，高效而強(qiáng)化的燃燒過(guò)程就是十分必要的，這就涉及到燃燒裝置性能的好壞。縱觀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，這種模式總是存在混 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(dāng)(氣流分布不均)、燃燒氣流特征隨負(fù)荷變動(dòng)(即可控性差)等問(wèn)題。對(duì)于燃燒室中氣流混合燃燒的模式，關(guān)鍵的是快速均勻的混合、回流預(yù)熱而均勻迅速的燃燒，使燃燒過(guò)程得以在燃燒裝置中完成，使得完成燃燒的空間進(jìn)一步縮小，從而有效減少熱利用設(shè)備的容積，使得熱風(fēng)爐和其它工業(yè)窯爐的制作成本明顯下降。如將這樣的燃燒裝置應(yīng)用到相應(yīng)的熱風(fēng)爐中，除能實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的無(wú)焰或短焰燃燒外，還能通過(guò)置于燃燒裝置中的多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)而完成調(diào)壓均流、高效助燃、增強(qiáng)傳熱的功能。然而目前的燃燒裝置由于結(jié)構(gòu)上存在的缺陷，至今仍沒(méi)有解決燃燒裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要較大的燃燒空間，氣體混合不均勻、燃燒不充分、污染環(huán)境、浪費(fèi)能源等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明提供一種煤氣與空氣在環(huán)形通道內(nèi)旋流預(yù)混上噴的無(wú)焰燃燒裝置，可有效解決燃燒裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要較大的燃燒空間，氣體混合不均勻、燃燒不充分、污染環(huán)境、浪費(fèi)能源等問(wèn)題。本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，是由燃燒裝置墻體、回流燃燒室、煤氣進(jìn)氣管、空氣進(jìn)氣管、煤氣分配環(huán)道、空氣分配環(huán)道、煤氣噴嘴、空氣噴嘴、氣流混合環(huán)道及其出口處的檔圈、蓄熱多孔體和氣流噴射縫隙構(gòu)成，燃燒裝置墻體是由上部的球形拱頂和下部的圓筒體組合在一起構(gòu)成，球形拱頂內(nèi)為回流燃燒室，燃燒裝置墻體的圓筒體上垂直其軸線布置煤氣進(jìn)氣管和空氣進(jìn)氣管，煤氣進(jìn)氣管連接砌筑在燃燒裝置墻體內(nèi)的矩形截面的煤氣分配環(huán)道，煤氣分配環(huán)道上部有多個(gè)沿環(huán)道周向均勻分布的矩形截面的煤氣噴嘴，煤氣噴嘴沿水平方向呈傾斜狀接氣流混合環(huán)道，空氣進(jìn)氣管垂直連接砌筑在燃燒裝置墻體內(nèi)的矩形截面的空氣分配環(huán)道，空氣分配環(huán)道上部有多個(gè)沿環(huán)道周向均勻分布的空氣噴嘴，空氣噴嘴彎曲向上接氣流混合環(huán)道的底部，氣流混合環(huán)道位于回流燃燒室的底部，上部出口上有置于球形拱頂內(nèi)壁上的向內(nèi)凸起的環(huán)形的氣流調(diào)節(jié)用的檔圈，檔圈和氣流混合環(huán)道的上部出口間構(gòu)成氣流噴射縫隙，燃燒裝置墻體的圓筒體內(nèi)有蓄熱多孔體。本發(fā)明能有效解決眾多爐窯燃燒裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或需要較大的燃燒空間，且氣體混合不均勻、燃燒不充分、污染環(huán)境、浪費(fèi)能源等的問(wèn)題(尤其是高爐熱風(fēng)爐和以熱利用為主的窯爐)，能實(shí)現(xiàn)煤氣與空氣通過(guò)氣流混合環(huán)道而快速混合，并以回旋上行的混合氣流進(jìn)入回流燃燒室，徹底完成混合氣體的高溫預(yù)熱與集中且快速穩(wěn)定的高強(qiáng)度燃燒，從而有效解決了低熱值煤氣燃燒不穩(wěn)定、燃燒強(qiáng)度弱、燃燒溫度低等關(guān)鍵問(wèn)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(zhǎng)焰燃燒模式改變?yōu)榛亓鞯念A(yù)混氣流的高速與高強(qiáng)度燃燒模式。由于燃燒過(guò)程集中在燃燒裝置內(nèi)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，采用這種無(wú)焰燃燒方式既提高了燃燒過(guò)程的完全程度又省去了爐窯的燃燒室，且還能達(dá)到一定程度的借助大回流的自身預(yù)熱。因此，本發(fā)明相對(duì)于其它采用氣體燃燒類型的燃燒裝置而言，不僅自身在較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)了氣流快速旋流預(yù)混、回流煙氣的高溫預(yù)熱、與高強(qiáng)度燃燒，而且對(duì)工業(yè)爐窯整體結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化和特性改善都起到了很重要的作用。


圖I為本發(fā)明的剖面主視圖。圖2為本發(fā)明圖I中A-A截面圖。 圖3為本發(fā)明圖I中B-B截面圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明。由圖I-圖3所示，本發(fā)明是由燃燒裝置墻體I、回流燃燒室2、煤氣進(jìn)氣管3、空氣進(jìn)氣管4、煤氣分配環(huán)道5、空氣分配環(huán)道6、煤氣噴嘴7、空氣噴嘴8、氣流混合環(huán)道9及其出口處的檔圈10、蓄熱多孔體11和氣流噴射縫隙12構(gòu)成，燃燒裝置墻體I是由上部的球形拱頂和下部的圓筒體組合在一起構(gòu)成，球形拱頂內(nèi)為回流燃燒室2，燃燒裝置墻體I的圓筒體上垂直其軸線布置煤氣進(jìn)氣管3和空氣進(jìn)氣管4，煤氣進(jìn)氣管3連接砌筑在燃燒裝置墻體I內(nèi)的矩形截面的煤氣分配環(huán)道5，煤氣分配環(huán)道上部有多個(gè)沿環(huán)道周向均勻分布的矩形截面的煤氣噴嘴7，煤氣噴嘴沿水平方向呈傾斜狀接氣流混合環(huán)道9，空氣進(jìn)氣管4垂直連接砌筑在燃燒裝置墻體I內(nèi)的矩形截面的空氣分配環(huán)道6，空氣分配環(huán)道上部有多個(gè)沿環(huán)道周向均勻分布的空氣噴嘴8，空氣噴嘴彎曲向上接氣流混合環(huán)道9的底部，氣流混合環(huán)道9位于回流燃燒室2的底部，上部出口上有置于球形拱頂內(nèi)壁上的向內(nèi)凸起的環(huán)形的氣流調(diào)節(jié)用的檔圈10，檔圈10和氣流混合環(huán)道9的上部出口間構(gòu)成氣流噴射縫隙12，燃燒裝置墻體I的圓筒體內(nèi)有蓄熱多孔體11。所述的燃燒裝置墻體I是在金屬外殼內(nèi)砌筑耐溫1300°C 1500°C的耐火材料層構(gòu)成，耐火材料層由重質(zhì)耐材內(nèi)層、輕質(zhì)耐材外層和外層外面的陶瓷纖維棉與噴涂層組合在一起構(gòu)成；所述的回流燃燒室2置于氣流混合環(huán)道9上部的球形拱頂內(nèi)；所述的煤氣進(jìn)氣管3在空氣進(jìn)氣管4的上方，均是金屬管內(nèi)用耐火材料高鋁質(zhì)耐火磚或粘土質(zhì)耐火磚砌筑的圓形通道，煤氣進(jìn)氣管3置于氣流混合環(huán)道9的下部，煤氣進(jìn)氣管和空氣進(jìn)氣管分別沿著燃燒裝置墻體的圓筒體周向均布有I 2個(gè)；所述的煤氣進(jìn)氣管3以0 30度的傾斜角度接通煤氣分配環(huán)道5，煤氣分配環(huán)道上的煤氣噴嘴7外端是和煤氣分配環(huán)道5相連通的矩形孔，內(nèi)端在水平方向呈傾斜45度角接通氣流混合環(huán)道9，煤氣噴嘴7至少有15個(gè)，以均勻分配氣流；所述的空氣進(jìn)氣管4以0 30度的傾斜角度接通空氣分配環(huán)道6，空氣分配環(huán)道上的空氣噴嘴8的外端是和空氣分配環(huán)道6相連通的矩形孔，內(nèi)端水平彎曲向上接通氣流混合環(huán)道9的環(huán)形底部，空氣噴嘴8至少有15個(gè)，以均勻分配氣流；所述的氣流混合環(huán)道9為上部開口的圓環(huán)形，其截面呈高寬比為10 20 :1的窄長(zhǎng)的矩形，位于回流燃燒室2的底部；所述的檔圈10的截面為三角形，是由抗熱震性強(qiáng)的耐火材料紅柱石高鋁磚或抗熱震磚砌筑構(gòu)成，內(nèi)壁向回流燃燒室呈傾斜向上狀；所述的氣流噴射縫隙12為上小下大的通道；所述的蓄熱多孔體11是蜂窩格子磚、耐火球或由抗粘附耐高溫的耐火材料硅質(zhì)格子磚堆砌成的錐形體。本發(fā)明的整體外形為下部開口的球形頂?shù)耐矤罱Y(jié)構(gòu)，當(dāng)煤氣與空氣分別進(jìn)入各自的進(jìn)氣管后，煤氣流入煤氣分配環(huán)道5再由煤氣噴嘴7形成高速水平傾斜噴射的氣流進(jìn)入氣流混合環(huán)道9 ;而空氣流入空氣分配環(huán)道6再由空氣噴嘴8形成高速垂直上噴的氣流進(jìn)入氣流混合環(huán)道9 ;在氣流混合環(huán)道9中兩種氣流相遇且在有限的空間中快速旋流流動(dòng)與迅速相互混合，并從上部開口經(jīng)氣流調(diào)節(jié)用的檔圈10阻擋后，從氣流噴射縫隙12中以一定的旋流強(qiáng)度向上進(jìn)入回流燃燒室2，在這里與其自身的上噴折返氣流相遇，形成帶有旋轉(zhuǎn) 的旋流渦環(huán)結(jié)構(gòu)的氣流流場(chǎng)，使之成為氣流強(qiáng)烈混合、快速預(yù)熱、迅速著火與燃燒的良好環(huán)境；隨著氣流完成燃燒過(guò)程并產(chǎn)生較高的燃燒溫度的煙氣后進(jìn)入燃燒裝置中的蓄熱多孔體11中，之后形成速度分布與溫度分布雙均勻(均流均溫)的高溫氣流再進(jìn)入熱利用空間，對(duì)于熱風(fēng)爐就是裝有蓄熱體(格子磚或耐火球)的蓄熱室。由上述可知，本發(fā)明是一種煤氣與空氣在環(huán)形通道內(nèi)旋流預(yù)混上噴的無(wú)焰燃燒裝置，在拱形燃燒空間下有一個(gè)環(huán)形的氣流混合環(huán)道，空氣噴嘴均布在環(huán)道底部使空氣向上噴射進(jìn)入混合環(huán)道，而煤氣噴嘴均布在混合環(huán)道的側(cè)面使煤氣按水平方向帶一定徑向傾斜角度噴射進(jìn)入混合環(huán)道，在其中煤氣與空氣進(jìn)行快速而均勻的混合并旋流向上流進(jìn)燃燒空間，并在回流煙氣預(yù)熱下著火燃燒；借助氣流在拱形燃燒空間中產(chǎn)生的周向與軸向的復(fù)合回旋運(yùn)動(dòng)，煤氣與空氣在其中基本完成燃燒過(guò)程，之后向下進(jìn)入熱利用裝置，如熱風(fēng)爐的蓄熱室或其他的爐窯的熱利用空間，如果作為熱風(fēng)爐的燃燒裝置，其蓄熱多孔體還可以作為少量未燃燒的混合氣流完成燃燒過(guò)程的空間而有效提升蓄熱體的溫度和蓄熱能力，為提供穩(wěn)定的高風(fēng)溫創(chuàng)造極為有利的條件，由于熱風(fēng)爐中蓄熱多孔體是管狀蜂窩結(jié)構(gòu)，有較大的接觸面積，即使因氣流的快速流動(dòng)而未完成的燃燒過(guò)程也能在其中快速且充分地完成，且同時(shí)借助于多孔體混流均壓的作用而形成溫度與速度分布雙均勻的煙氣流場(chǎng)?？傊景l(fā)明采用緊湊而獨(dú)特的燃燒裝置結(jié)構(gòu)，應(yīng)用空氣從均布噴嘴上噴與煤氣從均布噴嘴水平傾斜噴射的氣流強(qiáng)烈而快速混合、回流預(yù)熱穩(wěn)焰、高強(qiáng)度燃燒的燃燒技術(shù)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)入燃燒室預(yù)混氣流的快速回流預(yù)熱、迅速著火與強(qiáng)烈燃燒，并借助回流蝸旋的自身預(yù)熱作用提高局部燃燒溫度，造成高強(qiáng)度燃燒的有利環(huán)境，最后形成均流、均溫、與高速的進(jìn)入蓄熱室或熱利用空間的煙氣流。該燃燒裝置克服了常規(guī)氣體燃燒裝置存在的氣流混合不均、燃燒不完全、火焰不穩(wěn)定、燃燒強(qiáng)度低、燃燒氣流分布不均勻、氣流結(jié)構(gòu)不可控等燃燒過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題。使用這種燃燒裝置能夠有效地保證工業(yè)爐窯實(shí)現(xiàn)高效、高溫、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(huì)效益。
權(quán)利要求
1.一種煤氣與空氣在環(huán)形通道內(nèi)旋流預(yù)混上噴的無(wú)焰燃燒裝置，其特征在于，是由燃燒裝置墻體(I)、回流燃燒室(2)、煤氣進(jìn)氣管(3)、空氣進(jìn)氣管(4)、煤氣分配環(huán)道(5)、空氣分配環(huán)道(6 )、煤氣噴嘴(7 )、空氣噴嘴(8 )、氣流混合環(huán)道(9 )及其出口處的檔圈(10 )、蓄熱多孔體(11)和氣流噴射縫隙(12)構(gòu)成，燃燒裝置墻體(I)是由上部的球形拱頂和下部的圓筒體組合在一起構(gòu)成，球形拱頂內(nèi)為回流燃燒室(2)，燃燒裝置墻體(I)的圓筒體上垂直其軸線布置煤氣進(jìn)氣管(3)和空氣進(jìn)氣管(4)，煤氣進(jìn)氣管(3)連接砌筑在燃燒裝置墻體(I)內(nèi)的矩形截面的煤氣分配環(huán)道(5)，煤氣分配環(huán)道上部有多個(gè)沿環(huán)道周向均勻分布的矩形截面的煤氣噴嘴(7)，煤氣噴嘴沿水平方向呈傾斜狀接氣流混合環(huán)道(9)，空氣進(jìn)氣管(4)垂直連接砌筑在燃燒裝置墻體(I)內(nèi)的矩形截面的空氣分配環(huán)道(6)，空氣分配環(huán)道上部有多個(gè)沿環(huán)道周向均勻分布的空氣噴嘴(8)，空氣噴嘴彎曲向上接氣流混合環(huán)道(9)的底部，氣流混合環(huán)道(9)位于回流燃燒室(2)的底部，上部出口上有置于球形拱頂內(nèi)壁上的向內(nèi)凸起的環(huán)形的氣流調(diào)節(jié)用的檔圈(10)，檔圈(10)和氣流混合環(huán)道(9)的上部出口間構(gòu)成氣流噴射縫隙(12)，燃燒裝置墻體(I)的圓筒體內(nèi)有蓄熱多孔體(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤氣與空氣在環(huán)形通道內(nèi)旋流預(yù)混上噴的無(wú)焰燃燒裝置，其特征在于，所述的燃燒裝置墻體(I)是在金屬外殼內(nèi)砌筑耐溫1300°C 1500°C的耐火材料層構(gòu)成，耐火材料層由重質(zhì)耐材內(nèi)層、輕質(zhì)耐材外層和外層外面的陶瓷纖維棉與噴涂層組合在一起構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤氣與空氣在環(huán)形通道內(nèi)旋流預(yù)混上噴的無(wú)焰燃燒裝置，其特征在于，所述的回流燃燒室(2)置于氣流混合環(huán)道(9)上部的球形拱頂內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤氣與空氣在環(huán)形通道內(nèi)旋流預(yù)混上噴的無(wú)焰燃燒裝置，其特征在于，所述的煤氣進(jìn)氣管(3)在空氣進(jìn)氣管(4)的上方，均是金屬管內(nèi)用高鋁質(zhì)耐火磚或粘土質(zhì)耐火磚砌筑的圓形通道，煤氣進(jìn)氣管(3)置于氣流混合環(huán)道(9)的下部，煤氣進(jìn)氣管和空氣進(jìn)氣管分別沿著燃燒裝置墻體的圓筒體周向均布有I 2個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤氣與空氣在環(huán)形通道內(nèi)旋流預(yù)混上噴的無(wú)焰燃燒裝置，其特征在于，所述的煤氣進(jìn)氣管(3)以0 30度的傾斜角度接通煤氣分配環(huán)道(5)，煤氣分配環(huán)道上的煤氣噴嘴(7)外端是和煤氣分配環(huán)道(5)相連通的矩形孔，內(nèi)端在水平方向呈傾斜45度角接通氣流混合環(huán)道(9)，煤氣噴嘴(7)至少有15個(gè)，以均勻分配氣流。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤氣與空氣在環(huán)形通道內(nèi)旋流預(yù)混上噴的無(wú)焰燃燒裝置，其特征在于，所述的空氣進(jìn)氣管(4)以0 30度的傾斜角度接通空氣分配環(huán)道(6)，空氣分配環(huán)道上的空氣噴嘴(8)的外端是和空氣分配環(huán)道(6)相連通的矩形孔，內(nèi)端水平彎曲向上接通氣流混合環(huán)道(9)的環(huán)形底部，空氣噴嘴(8)至少有15個(gè)，以均勻分配氣流。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤氣與空氣在環(huán)形通道內(nèi)旋流預(yù)混上噴的無(wú)焰燃燒裝置，其特征在于，所述的氣流混合環(huán)道(9)為上部開口的圓環(huán)形，其截面呈高寬比為10 20 1的窄長(zhǎng)的矩形，位于回流燃燒室(2)的底部。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤氣與空氣在環(huán)形通道內(nèi)旋流預(yù)混上噴的無(wú)焰燃燒裝置，其特征在于，所述的檔圈(10)的截面為三角形，是由抗熱震性強(qiáng)的紅柱石高鋁磚或抗熱震磚砌筑構(gòu)成，內(nèi)壁向回流燃燒室呈傾斜向上狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤氣與空氣在環(huán)形通道內(nèi)旋流預(yù)混上噴的無(wú)焰燃燒裝置，其特征在于，所述的氣流噴射縫隙(12)為上小下大的通道。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤氣與空氣在環(huán)形通道內(nèi)旋流預(yù)混上噴的無(wú)焰燃燒裝置，其特征在于，所述的蓄熱多孔體(11)是蜂窩格子磚、耐火球或由抗粘附耐高溫的硅質(zhì)格子磚堆砌成的錐形體。
全文摘要
本發(fā)明涉及煤氣與空氣在環(huán)形通道內(nèi)旋流預(yù)混上噴的無(wú)焰燃燒裝置，可有效解決燃燒裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要較大的燃燒空間，氣體混合不均勻、燃燒不充分、污染環(huán)境、浪費(fèi)能源等問(wèn)題，燃燒裝置墻體上部?jī)?nèi)為回流燃燒室，墻體上布置煤氣和空氣進(jìn)氣管，煤氣進(jìn)氣管連煤氣分配環(huán)道，煤氣分配環(huán)道上有煤氣噴嘴，空氣進(jìn)氣管連空氣分配環(huán)道，空氣分配環(huán)道上的空氣噴嘴接氣流混合環(huán)道，氣流混合環(huán)道出口上有檔圈，檔圈和氣流混合環(huán)道的出口間構(gòu)成氣流噴射縫隙，燃燒裝置墻體的圓筒體內(nèi)有蓄熱多孔體，本發(fā)明節(jié)省爐窯燃燒空間，減低成本，提高燃燒的程度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高溫預(yù)熱、與高強(qiáng)度燃燒。
文檔編號(hào)F23C7/02GK102829471SQ20121036859
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者陳云鶴, 楊海濤, 樊少陽(yáng) 申請(qǐng)人:陳維漢