CN100344772C - 预燃室带隔热层的顶燃式热风炉 - Google Patents

预燃室带隔热层的顶燃式热风炉 Download PDF

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Abstract

本发明涉及冶金工业的高炉热风炉领域，目的在于提供一种使用寿命更长的预燃室带隔热层的预燃式热风炉。该热风炉通过设置预燃室隔热层阻断热量从预燃室内墙向煤气环腔、空气环腔内墙的传递途径，降低煤气环腔、空气环腔内墙的温度，减少温度应力，同时降低预燃室内墙的热膨胀，使其与煤气环腔、空气环腔内墙之间自由滑动，不产生对煤气环腔、空气环腔内墙的推力，提高热风炉的寿命。同理，在煤气环腔和空气环腔之间的第二内衬中设有环腔隔热层。所述预燃室内墙为锥形结构，在预燃室与拱顶(燃烧室)之间设可移动的温度隔离盖。根据不同要求，提高煤气和空气的混合效果，减少送风时热风对预燃室的辐射热。

Description

预燃室带隔热层的顶燃式热风炉
技术领域
本发明涉及冶金工业的高炉热风炉领域，特别是涉及一种预燃室带隔热层的顶燃式热风炉。
背景技术
高炉冶炼需要温度足够高的热风，而热风炉是提供这种热风的一种常用的装置。但是其中的顶燃式热风炉却存在预燃室隔墙容易因频繁的温度振动而破坏的缺陷。尽管当前工业上应用的顶燃式热风炉有很大的改进，其结构和早期的顶燃式热风炉相比已经有相当大的进步，如对预燃室隔墙由于温度应力引起的破坏所采取的比较有效的处理方法是：将隔墙分为独立的两部分，进而缩短砖长，减少热膨胀。但热量的传递仍然存在，温度梯度也存在，导致热风炉的使用寿命仍然不够长。而能否进一步降低煤气环腔、空气环腔内墙的温度，进而进一步减少煤气环腔、空气环腔内墙的热膨胀，将温度应力的影响降到最低，成为提高热风炉寿命的主要因素。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种使用寿命更长的预燃室带隔热层的顶燃式热风炉。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种预燃室带隔热层的顶燃式热风炉，包括预燃室、拱顶(燃烧室)和蓄热室，其中，所述预燃室具有内腔、环腔、预燃室内衬、第一内衬及第二内衬，所述环腔分为上部环腔和下部环腔，以分别作为供应煤气的煤气环腔和供应空气的空气环腔，其中，所述第一内衬由环腔内墙、预燃室隔热层及预燃室内墙组成且设置于所述内腔和环腔之间，所述第二内衬由空气环腔上壁、环腔隔热层及煤气环腔下壁组成且设置于所述上部环腔和下部环腔之间，在第一内衬上对应上部环腔和下部环腔的位置分别设有多排环腔孔道，所述内腔的表面带有一锥度，所述第一内衬中设有由隔热材料制成的预燃室隔热层，对应上部环腔的多排环腔孔道中，下排环腔孔道的各孔道中心线在水平面内与预燃室半径的夹角小于上排环腔孔道的各孔道中心线在水平面内与预燃室半径的夹角。由于设置了预燃室隔热层，可以有效阻断热量从预燃室内墙向煤气环腔、空气环腔内墙的传递途径，降低煤气环腔、空气环腔内墙的温度，减少温度应力，同时降低预燃室内墙的热膨胀，使其与煤气环腔、空气环腔内墙之间实现自由滑动，不产生对煤气环腔、空气环腔内墙的推力。
再者，在煤气环腔和空气环腔之间的第二内衬中亦设有由隔热材料制成的环腔隔热层，以阻断二者之间的热量传递。这样，在根据需要供应不同预热温度的煤气和空气(如高温空气和低温煤气)时可有效降低第二内衬的热应力。
再者，预燃室的内腔表面可根据炉容的大小、气流的分布及温度的实际要求，设置成一带有锥度的结构，比如可为正锥或倒锥形结构，以提高预燃室中气体混合及导流的效果。
再者，将对应下部环腔的多排环腔孔道中的上排环腔孔道的各孔道中心线设置为水平指向预燃室的中心线，通过这样的设置，可以更有效地吹穿预燃室上部形成的高速煤气涡旋气流，以进一步获致更好的气体混合及导流的效果。
另外，在预燃室和拱顶(燃烧室)之间设可移动的温度隔离盖，送风时，温度隔离盖处于预燃室和拱顶(燃烧室)之间，隔离热风的辐射热，降低预燃室的温度，因此可以降低预燃室的温度和由此带来的热应力，另外一定程度上也降低了热量散失。在燃烧时，温度隔离盖处于预燃室上部，不影响煤气和空气混合。
总之，由于采用了上述结构，本发明具有以下有益效果：
1.由于预燃室隔热层和环腔隔热层的设置，有效阻断了热量在第一内衬和第二内衬上的传递，降低了预燃室各部分的热膨胀和热应力，因此提高了热风炉的使用寿命。
2.由于提高了煤气和空气在预燃室内的混合效果和导流效果，因此提高了燃烧温度和燃烧效率。
3.减少送风时热风对预燃室的辐射热，在降低拱顶对预燃室热振动的同时，降低了热量损耗。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明实施例中隔离盖位于预燃室和拱顶之间的单座热风炉的基本结构图；
图2为本发明实施例中隔离盖位于预燃室上部的单座热风炉的基本结构图；
图3为图1中沿A-A方向的放大剖面图；
图4为图1中沿B-B方向的放大剖面图；
图5为图1中沿C-C方向的放大剖面图；
图6为图1中沿D-D方向的放大剖面图；
图7是本发明实施例中从预燃室内墙表面至煤气环腔和空气环腔内墙表面的温度传递示意图；
图8是本发明实施例中预燃室内表面为倒锥形状的单座热风炉基本结构图；
图9为本发明实施例中不带有隔离盖的单座热风炉基本结构图。
图中：
1.冷风入口       2.炉箅子及支柱        3.格子砖
4.蓄热室         5.炉壳                6.炉衬
7.热风出口       8.拱顶(燃烧室)        9.预燃室支撑臂
10.空气环腔      11.空气入口           12.空气环腔上壁
13.环腔隔热层    14.煤气环腔下壁       15.煤气入口
16.煤气环腔      17.环腔内墙           18.预燃室隔热层
19.预燃室内墙    20.预燃室内拱         21.预燃室内衬
22.预燃室        23.隔离盖             24.煤气环腔孔道
25.空气环腔孔道一           26.空气环腔孔道二
27.隔离盖拉杆               28.烟气出口
δ1.预燃室内墙19的厚度
δ2.预燃室隔热层18的厚度    δ3.环腔内墙17的厚度
具体实施方式
如图1、图2所示，分别为本发明实施例中隔离盖位于预燃室和拱顶之间以及位于预燃室上部的不同位置的单座热风炉的基本结构图。其中，所述预燃室带隔热层的顶燃式热风炉由冷风入口1、炉箅子及支柱2、烟气出口28、作为蓄热体的格子砖3、蓄热室4、炉壳5、炉衬6、热风出口7、拱顶(燃烧室)8、预燃室支撑臂9、预燃室22(图中点划线框定部分)组成。
所述预燃室22位于拱顶(燃烧室)8之上且在垂直方向上同轴线，预燃室22由空气环腔10、空气入口11、空气环腔上壁12、环腔隔热层13、煤气环腔下壁14、煤气入口15、煤气环腔16、环腔内墙17、预燃室隔热层18、预燃室内墙19、预燃室内拱20、预燃室内衬21、隔离盖23、煤气环腔孔道24、空气环腔孔道一25、空气环腔孔道二26、隔离盖拉杆27组成。其中，所述环腔内墙17、预燃室隔热层18、预燃室内墙19组成第一内衬；所述空气环腔上壁12、环腔隔热层13、煤气环腔下壁14组成第二内衬。
所述预燃室22壳内侧设有上、下布置的所述煤气环腔16和空气环腔10，煤气环腔16和空气环腔10由空气环腔上壁12、环腔隔热层13、煤气环腔下壁14隔开。煤气环腔16和空气环腔10的空间与预燃室22内腔之间设三层墙，分别为所述的环腔内墙17、预燃室隔热层18和预燃室内墙19，其上设有煤气环腔孔道24、空气环腔孔道一25和空气环腔孔道二26。所述预燃室内墙19的耐火砖通过膨胀缝、滑动缝的方式进行合理砌设，因此预燃室22内墙19在承受高温时也不会在径向产生位移，也不会对煤气环腔、空气环腔内墙产生推力。
请参阅图4所示，空气环腔孔道一25的各孔道中心线在平面内指向预燃室22的中心线。这样，在空气入口11的气体压力一定时，由该上排环腔孔道一25的各孔道中喷出的空气在水平方向上的速度最大，因此可以有效地吹穿预燃室22上部形成的高速煤气涡旋气流，相对于现有技术可以获致更好的气体混合及导流的效果。
另请参阅图5和图6所示，所述煤气环腔孔道24的各孔道中心线在平面内与预燃室22半径方向相交一个角度β，其中，下排煤气环腔孔道的各孔道中心线在水平面内与预燃室半径的夹角小于上排煤气环腔孔道的各孔道中心线在水平面内与预燃室半径的夹角。所述空气环腔孔道二26的各孔道中心线在平面内与预燃室22半径方向也相交成一个角度β(参见图3所示)，该部分的角度和结构与现有技术相同，在此不予赘述。上述煤气环腔孔道24和空气环腔孔道二26的结合，可以在预燃室22中产生气体混合更为充分的涡旋，并使得气体的导流更为平稳。
由于在预燃室内墙19和环腔内墙17之间设置的由保温材料构成的隔热层18阻断了热量由预燃室22的内腔向煤气环腔16和空气环腔10的传递，使得在送风时，环腔内墙17的温度较低，适应热风炉在送风和燃烧时的周期性温度变化，降低了对耐火砖热震性的要求，减小了环腔内墙17的温度应力。同时，由于预燃室内墙19的砖长减短，相应减小了预燃室内墙19砖的膨胀量，起到减小作用于环腔内墙17上的推力的有益效果。
所述煤气环腔16和空气环腔10的隔离部位由煤气环腔下壁14、环腔隔热层13和空气环腔上壁12组成，阻断了煤气环腔16内煤气与空气环腔10内空气的热传递，当煤气和空气的温度预热后且温差较大时，可以有效避免煤气环腔16和空气环腔10的隔离层砖上、下面温差大引起的热应力而产生变形和破坏。
在拱顶(燃烧室)8和预燃室22间设有可移动的隔离盖23。送风时，隔离盖23位于下限位置(如图1所示)，隔离热风的辐射热，降低预燃室22内腔空间的温度；而在燃烧时，隔离盖23位于上限位置(如图2所示)，从而不至于影响混合气体的燃烧。
所示预燃室隔热层18和环腔隔热层13的材料为低导热率的轻质砖或硅酸铝耐火纤维板。图7示出由于预燃室隔热层18的低导热率，从预燃室内墙19到环腔内墙17温度的降低情况。其中，δ1代表预燃室内墙19的厚度，δ2代表预燃室隔热层18的厚度，δ3代表环腔内墙17的厚度。从图中的温度分布曲线可以看出，预燃室隔热层18的设置显著降低了环腔内墙17的温度。
所述预燃室22的内表面还可以设置为锥形结构，预燃室隔热层18与预燃室内墙19的内面大致平行。根据炉容的大小、气流的分布及温度的实际要求，预燃室22内表面可以采用正锥(如图1或图9所示)或倒锥(如图8所示)，以提高煤气和空气的混合效果。
所述空气环腔孔道25、26总断面积之和与煤气环腔孔道24的总断面积之比大致与空燃比相同，以保证煤气环腔孔道24出口煤气流速与空气环腔孔道25、26出口空气流速相同。这样，不仅有利于预燃室中煤气与空气的混合，而且也可以使分别与空气入口、煤气入口相连接的气体供应装置变得更为简单。
根据制造以及实际生产使用的实际需要，本发明视情况还可以不设置如上所述的隔离盖23，以简化热风炉的制造以及操作。

Claims (4)

1、一种预燃室带隔热层的顶燃式热风炉，包括预燃室、拱顶和蓄热室，其中，所述预燃室具有内腔、环腔、预燃室内衬、第一内衬及第二内衬，所述环腔分为上部环腔和下部环腔，以分别作为供应煤气的煤气环腔和供应空气的空气环腔，其特征在于：所述第一内衬由环腔内墙、预燃室隔热层及预燃室内墙组成且设置于所述内腔和环腔之间，所述第二内衬由空气环腔上壁、环腔隔热层及煤气环腔下壁组成且设置于所述上部环腔和下部环腔之间，在第一内衬上对应上部环腔和下部环腔的位置分别设有多排环腔孔道，所述内腔的表面带有一锥度，所述第一内衬中设有由隔热材料制成的预燃室隔热层，对应上部环腔的多排环腔孔道中，下排环腔孔道的各孔道中心线在水平面内与预燃室半径的夹角小于上排环腔孔道的各孔道中心线在水平面内与预燃室半径的夹角。
2、如权利要求1所述的预燃室带隔热层的顶燃式热风炉，其特征在于，在所述第二内衬中设有环腔隔热层。
3、如权利要求1或2所述的预燃室带隔热层的顶燃式热风炉，其特征在于，在所述预燃室和拱顶之间设有可上下移动的温度隔离盖。
4、如权利要求1或2所述的预燃室带隔热层的顶燃式热风炉，其特征在于，对应下部环腔的多排环腔孔道中的上排环腔孔道的各孔道中心线水平指向预燃室的中心线。
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Patentee before: Shangdong Design Inst of Metallurgy