CN100473901C - 带有环形布置垂直向上喷嘴的陶瓷燃烧器 - Google Patents

带有环形布置垂直向上喷嘴的陶瓷燃烧器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及带有环形布置垂直向上喷嘴的陶瓷燃烧器，可有效解决热风炉燃烧火焰分布不均匀，利用效率低，能源浪费，寿命短和污染问题，其结构是，煤气预热环道和助燃空气预热环道呈垂直向错开置于燃烧器的墙体内，煤气预热环道上部有垂直的煤气出口及其顶部的喷口，外墙体上有与煤气预热环道垂直连通的煤气入口，煤气入口上部是助燃空气预热环道，其墙体外侧是垂直接入的助燃空气入口，其墙体内侧是环向布置的助燃空气出口，该出口在与煤气出口同一环道位置转折向上，其上部布置有空气喷口，与煤气喷口形成环形交错布置。本发明结构独特而新颖，有效解决了气流混合、气流分布、与烟气预热等燃烧过程的关键问题，其经济和社会效益巨大。

Description

带有环形布置垂直向上喷嘴的陶瓷燃烧器
一、技术领域
本发明涉及燃烧装置，是一种带有环形布置垂直向上喷嘴的陶瓷燃烧器。
二、背景技术
陶瓷燃烧器是高炉炼铁中用的热风炉上之重要设备，其性能的优劣直接影响到自身和高炉的正常运行、使用效率及使用寿命，在热风炉中目前使用最多的结构形式有内燃式、外燃式和顶燃式3种。但不管哪种形式的热风炉上都设置有结构不同的陶瓷燃烧器。现有的陶瓷燃烧器在结构上存在不同程度的问题，会造成热风炉内燃气与空气混合不佳和(或)气流分布不均匀，从而导致燃烧欠稳定、调节性能差与火焰分布差等问题。这样就不能满足很好高炉对热风的负荷要求与风温要求。存在上述问题的热风炉常常造成利用效率低、能源浪费、环境污染，且使用寿命短。因此，改进燃烧器结构与布置是提高热风炉性能的有效途径，其特征应表现为良好的混合效果、均匀的气流分布以及具有回流烟气预热，从而达到火焰稳定、燃烧强度高、调节性能强、传热效果好的目的。
三、发明内容
针对上述情况，本发明就提供了一种带有环形布置垂直向上喷嘴的陶瓷燃烧器，它可有效解决和克服现有燃烧器存在的燃气与空气混合不佳和(或)气流分布不均匀，从而导致燃烧欠稳定、调节性能差与火焰分布差等问题。该燃烧器解决的技术方案是，包括有燃烧器墙体、煤气预热环道、助燃空气预热环道、以及上部环形交错布置煤气与空气喷口。煤气预热环道和助燃空气预热环道呈垂直向错开布置在燃烧器的墙体内，煤气预热环道上部有垂直的煤气出口及其顶部的喷口，外墙体上有与煤气预热环道垂直连通的煤气入口，煤气入口上部是助燃空气预热环道，其墙体外侧是垂直接入的助燃空气入口，其墙体内侧是环向布置的助燃空气出口，该出口在与煤气出口同一环道位置上向上转折，其上部布置有空气喷口，与煤气喷口形成环形交错布置。本发明结构独特而新颖，有效而巧妙地解决气流混合、气流分布、与烟气预热等燃烧过程的关键问题，实现火焰稳定、提高了燃烧强度、改善传热效果、及提高负荷调节功能等，进而节省燃料、节约投资、降低废气温度与排放量，有效延长热风炉的使用寿命，其经济和社会效益巨大。
四、附图说明
图1为本发明的陶瓷燃烧器结构剖面的主视图。
图2为本发明的陶瓷燃烧结构的A-A剖面俯视图。
图3为本发明的流体速度分布图。
图4为现有陶瓷热风炉(申请号200520096217.3)的流体速度分布图。
五、具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
由图1、图2所示，本发明包括有墙体及煤气预热环道和助燃空气预热环道，煤气预热环道2和助燃空气预热环道5呈垂直向错开置于燃烧器墙体3内，垂直的煤气预热环道2上部有垂直的煤气出口7及其顶部的喷口9，墙体3上有与垂直的煤气预热环道连通的煤气入口1，煤气入口上部垂直的助燃空气预热环道5与墙体外的助燃空气入口4和墙体内的助燃空气出口6相连通，助燃空气出口上部有空气喷口8。
所说的垂直的煤气预热环道2和垂直的助燃空气预热环道5的入口为切线式进口；空气喷口8和煤气喷口9垂直向上，空气喷口和煤气喷口交叉排列(见图2所示)，其喷嘴为矩形或圆形，喷出的煤气、空气在混合前经高温回流对煤气和空气进行高温预热，提高燃烧温度。垂直的煤气预热环道和垂直的助燃空气预热环道上呈交叉设置有数十个出口(集)管。
由上述可以看出，本发明由于采用了煤气和助燃空气的预热环道，空气和煤气垂直向上喷射混合，且受到折返烟气的预热，从而改善燃烧条件，提高燃烧强度，其折返热气流均匀的分布能有效提高蓄热体的利用效率。燃烧器流场特征经冷态试验得到了充分证明，试验是委托华中科技大学能源学院专家进行的，其结果由图3、图4所示。图3为本发明燃烧气流的流动情况，图4为专利号200520096217.3以及类似的热风炉燃烧气流的分布情况。由两图中明显看出，本发明的热风炉中热流体呈现出管内紊流流动的均匀分布特征，非常利于对下部蓄热体的加温，而现有热风炉则不然，热气流分布呈中间低(甚至反向流动)而两边高的流动特征，致使蓄热体中部得不到充分加热。
本发明明显不同于现有陶瓷燃烧器的特点：
1、煤气、空气垂直向上喷射，在热风炉内借助于高温烟气回流对其进行高温预热，经交错喷射使其完全充分混合而燃烧，达到燃烧充分，燃烧温度高，热负荷调节范围大的目的；
2、煤气、空气垂直向上喷射后燃烧，在热风炉拱顶作用下折返，形成温度与速度都分布均匀的向下热气流，而后进入热风炉蓄热体的上部，从而使蓄热体受热均匀，能达到热风温度高和热风稳定的要求；
3、煤气环道和空气环道的进气管为切向接入，使得各自均匀布置交错排列的几十个出口(集)管中能得到平均误差小于±5％速度分布，从而改善周向的气流混合，提高整体燃烧效果；
4、由于本发明实现了整体均匀的燃烧与传热过程，其蓄热体的高度可比同容积高炉所用热风炉的蓄热体可降低20％，有效地节省了投资。
总之，本发明是对现有热风炉用的陶瓷燃烧器的创造性改进，结构更加科学合理，更加易于推广使用，有巨大的经济和社会效益。

Claims (2)

1、一种带有环形布置垂直向上喷嘴的陶瓷燃烧器，包括有墙体及煤气预热环道和助燃空气预热环道，其特征在于，煤气预热环道(2)和助燃空气预热环道(5)呈垂直向错开置于燃烧器墙体(3)内，垂直的煤气预热环道(2)上部有垂直的煤气出口(7)及煤气出口顶部的煤气喷口(9)，墙体(3)上有与垂直的煤气预热环道连通的煤气入口(1)，煤气入口上部垂直的助燃空气预热环道(5)与墙体外的助燃空气入口(4)和墙体内的助燃空气出口(6)相连通，助燃空气出口上部有空气喷口(8)，所说的垂直的煤气预热环道(2)和垂直的助燃空气预热环道(5)的入口为切线式进口，所说的空气喷口(8)和煤气喷口(9)垂直向上，空气喷口和煤气喷口交叉排列，空气喷口和煤气喷口的喷嘴为矩形或圆形。
2、根据权利要求1所述的带有环形布置垂直向上喷嘴的陶瓷燃烧器，其特征在于，所说的垂直的煤气预热环道和垂直的助燃空气预热环道上呈交叉设置有多个出口管。
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