CN101614393B - 射吸式烟气预热高效燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射吸式烟气预热高效燃烧器，主要由上盘(5)、分别固定在上盘上下两端的空气预热通道和底桶(6)组成，其特征在于，在底桶(6)的内部设有燃气预热管道(7)，混合管(2)的下端经空气预热通道和上盘(5)与位于底桶(6)内部的管箍变径(3)相连，所述燃气预热管道(7)的入口和出口均与混合管(2)相连接，同时在底桶(6)的壁上还设有与管箍变径(3)相连接的烟气进气管(11)。本发明能有效的将火道内所产生的高温烟气进行重复利用，不仅能充分的对进入火道内的燃气进行预热，使其升温速度快，而且还具有很好的热振动传导效果。

Description

射吸式烟气预热高效燃烧器

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，具有是指一种射吸式烟气预热高效燃烧器。

背景技术

目前国内的炭素阳极焙烧炉所用燃烧器，多为机械调整式配风直喷式的燃烧器。这种燃烧器的配风不易控制，进风量与燃气输入量不匹配，因此经常造成火道内燃烧不充分，或局部过烧。而当燃烧不充分时，进入的温度较低的燃气既相当于给炉内吹入冷风，同时不受控的机械风门在炉内负压的作用下，源源不断地向炉内吸入冷空气，在这双重作用下，造成了燃气的热效率低，炉温波动大，不易控制。大量浪费了燃气，降低了生产效率，使阳极的生产成本居高不下。同时，燃气在火道内燃烧后所产生的烟气还具有很高的温度，但这些温度却不能被有效的利用，而是白白的浪费掉，因此这些燃烧器同样也存在不能很好的重复利用能源的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服目前这些燃烧器热效率低、不易控制，以及不能很好重复利用燃气燃烧后所生成的烟气的缺陷，提供一种新型的射吸式烟气预热高效燃烧器。

本发明的目的通过下述技术方案实现：射吸式烟气预热高效燃烧器，主要由上盘、分别固定在上盘上下端的空气预热通道和底桶组成。同时在底桶的内部设有燃气预热管道，混合管的下端经空气预热通道和上盘与位于底桶内部的管箍变径相连，所述燃气预热管道的入口和出口均与混合管相连接，同时在底桶的壁上还设有与管箍变径相连接的烟气进气管。

进一步地，在混合管上端的端面和侧面分别开有相互连通的上入气孔和上出气孔，在混合管下端的端面和侧面分别开有相互连通的下出气孔和下入气孔；同时，在混合管的下端侧面上还开有一个空气预热孔，所述燃气预热管道的入口经上盘和空气预热通道后与上出气孔相连，其出口经上盘和空气预热通道后与下入气孔相连接。同时，所述上入气孔与燃气进气管相连，下出气孔的内部通过喷嘴连接管与喷嘴相连接。

为了较好的实现本发明，所述的管箍变径由一个直径较大的空心柱体和一个直径较小的空心柱体光滑地连接而成，且在该直径较大的空心柱体的侧面还开有一个烟气孔；所述混合管的下端直接与该直径较大的空心柱体相连，而直径较小的空心柱体的下端则连接有喷管，所述烟气进气管则直接与烟气孔相连接。

所述的燃气预热管道由耐高温不锈钢制作而成，且该燃气预热管道在底桶的内部呈螺旋环绕布置，所述的喷管、管箍变径及混合管均位于燃气预热管道螺旋环绕布置所形成的环的内部。

为了确保火道内的烟气能及时的进行预热，所述直径较大的空心柱体与直径较小的空心柱体的中轴线在同一条直线上，且该直线与所述烟气进气管的中轴线之间还存在一个夹角a，且该夹角a的取值为0°＜a＜90°。其最佳角度为26°。

所述空气预热通道为一个柱体，且在该柱体的中部开有一个与混合管相匹配的上大通孔，在该上大通孔的两侧各开有一个供燃气预热管道的入口和出口穿过的上小通孔；同时在该柱体的上端面还设有一个供外界空气进入的方管，且在该方管上设有用于调节进入空气量大小的调节阀门；在柱体的下端面还开有一个上空气孔，同时在柱体的内部还设有一个环形预热空腔，所述方管通过该空腔与上空气孔相连通。为了将外界的空气预热后送入火道内，该上空气孔还经管道与所述的空气预热孔相连通。

为了与空气预热通道相对应，所述的上盘为一个圆柱体，且其直径大于空气预热通道的直径；同时，在该上盘上还开有位置、大小均分别与所述上大通孔、上小通孔及上空气孔相对应的下大通孔、下小通孔以及下空气孔。

同时，所述的喷嘴由一个大圆柱体和一个小圆柱体固定而成，且该大圆柱体的端面向内凹陷形成一个正多边形的凹槽，在该凹槽的底部设有一个贯穿整个喷嘴的通径。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明能有效的将火道内所产生的高温烟气进行重复利用，不仅能充分的对进入火道内的燃气进行预热，使其升温速度快，而且还具有很好的热振动传导效果。

(2)本发明的射流火焰长，能大大减小垂直火道内的上下温差，从而能有效的延长炉体的使用寿命。

(3)本发明的燃气流速快，能使燃烧器底部温度降低到800℃左右，从而有效的减小了燃烧器的烧损。

(4)本发明的热效率高，配风更为合理，从而使得进入火道内的燃气燃烧更加充分，能很好的节约燃气为20％。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的混合管的局部结构示意图；

图3为本发明的空气预热通道的主视结构示意图；

图4为图3的俯视结构示意图；

图5为本发明的上盘主视结构示意图；

图6为图5的俯视结构示意图；

图7为本发明的燃气预热管道结构示意图；

图8为本发明的喷嘴结构示意图；

图9为图8所示的侧面结构示意图。

其中，图中附图标记对应的零部件名称为：

1-燃气进气管；2-混合管；3-管箍变径；4-方管；5-上盘；6-底桶；7-燃气预热管道；8-喷管；9-喷嘴连接管；10-喷嘴；11-烟气进气管；12-上入气孔；13-上出气孔；14-下入气孔；15-下出气孔；16-上大通孔；17-上小通孔；18-上空气孔；19-下大通孔；20-下小通孔；21-下空气孔；22-凹槽；23-通径，24-空气预热孔。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明的上盘5和空气预热通道均为一个圆柱体，且上盘5和空气预热通道的直径均远大于其各自高度，因此使得上盘5和空气预热通道在外形上都呈圆盘状。同时，该空气预热通道固定在上盘5的上端面，而在上盘5的下端面上则设有一个底桶6，且该底桶6和空气预热通道均与上盘5固为一体，安装时，该底桶6需要放置于火道的火井口内部。

空气预热通道的结构如图3、4所示，即在空气预热通道的圆柱体上开有一个上大通孔16和两个上小通孔17。上大通孔16位于该圆柱体的中央，而两个上小通孔17则可以位于该圆柱体端面的任意位置，其最佳位置为分布在该上大通孔16的两侧。同时，在圆柱体端面上还设有一个方管4，并在该方管4上设有一个用于调节进风量大小的调节阀门。而在该圆柱体的另一个端面，即在方管4的相对侧面上还开有一个上空气孔18。为了使外界的助燃空气能够从方管4进入到火道内，因此该空气预热通道的圆柱体的内部还设有一个环形预热空腔。通过该环形预热空腔，方管4和上空气孔18之间就相互连通。而进入方管4内的助燃空气的量的大小则由调节阀门来进行控制，其阀门开口大，则进入方管4内的助燃空气量就大；反之，则进入方管4内的助燃空气量就小。

如图5、6所示，上盘5和空气预热通道的中轴线在同一条直线上，且在该上盘5上也开有位置、大小均与空气预热通道上所设置的上大通孔16、上小通孔17和上空气孔18相对应的下大通孔19、下小通孔20和下空气孔21。当上盘5和空气预热通道固为一体时，其上大通孔16和下大通孔19相重合，两个上小通孔17分别和两个下小通孔20相重合，而上空气孔18则与下空气孔21相重合。

在上盘5的下大通孔19与空气预热通道的上大通孔16的内部，还设有一个用于燃气经过的混合管2，其结构如图2所示。该混合管2为一个圆柱体，其直径略小于上大通孔16和下大通孔19的直径，以便该混合管2的下端能够穿过上大通孔16和下大通孔19。在该混合管2的上端端面上开有一个上入气孔12，在混合管2的上端侧面处开有一个上出气孔13，且该上入气孔12与上出气孔13之间相互连通。同时，在混合管2的下端端面上还开有一个下出气孔15，在混合管2下端的侧面处开有一个下入气孔14和一个空气预热孔24。所述的下出气孔15与下入气孔14之间相互连通，且该空气预热孔24还与下出气孔15相连通。安装时，该混合管2的下端经上大通孔16和下大通孔19以后固定在底桶6的内部，而混合管2的上端则伸于空气预热通道的外部。为了方便燃气进入，在上入气孔12的内部还固定有一条燃气进气管1，而混合管2的下端则直接与管箍变径3相连接。为了便于对外界进入的空气进行预热，该空气预热孔24还经管道与上盘5的下空气孔21相连通。

所述管箍变径3由一个直径较大的空心柱体和一个直径较小的空心柱体光滑的连接而成，且该直径较大的空心柱体与直径较小的空心柱体之间相互连通。安装时，该直径较大的空心柱体与混合管2的下端固定相连或螺纹相连，而直径较小的空心柱体则直接与喷管8相连接，且整个管箍变径3需要位于底桶6的内部。同时，在直径较大的空心柱体的侧面上还开有一个烟气孔，该烟气孔与直径较小的空心柱体的内部相连通，以便火道内部的高温烟气能从烟气孔进入，而从喷管8中排出。

同时在混合管2的下端内部还设有一个喷嘴连接管9，而如图8、9所示的喷嘴10则固定在该喷嘴连接管9上，从而使得该喷嘴10通过该喷嘴连接管9而固定在混合管2的下端。同理，该喷嘴10也位于所述管箍变径3的内部。根据需要，该喷嘴10由一个大圆柱体和一个小圆柱体固定而成，且该大圆柱体的端面向内凹陷形成一个正多边行的凹槽22，而在该凹槽的底部还设有一条贯穿整个小圆柱体的通径23。

为了便于对燃气进行预热，在底桶6的内部还设有如图7所示的燃气预热管道7。为了确保热交换效果，该燃气预热管道7由耐高温的不锈钢制作而成，且在底桶6的内部绕着管箍变径3和喷管8呈螺旋环绕。同时，该燃气预热管道7的两端分别形成一个入口端和出口端。安装时，该入口端依次穿过上盘5左侧的下小通孔20和空气预热通道上的左侧上小通孔17而与混合管2的上出气孔13相连接，而燃气预热管道7的出口端也依次经上盘5右侧的下小通孔20和空气预热通道上的右侧上小通孔17后与混合管2下端的下入气孔14相连接。运行时，从燃气进气管1输入的燃气依次经上入气孔12、上出气孔13、燃气预热管道7、下入气孔14及下出气孔15后从喷嘴10中喷出。

为了方便火道内的高温烟气进入，在底桶6的侧壁上还设有一条烟气进气管11，且该烟气进气管11与管箍变径3上的烟气孔相连接。由于管箍变径3的直径较大的空心柱体与直径较小的空心柱体的中轴线在同一直线上，因此为了确保烟气能够畅通的进入喷管8，该直线与烟气进气管11的中轴线之间还存在一个夹角a。一般而言，该夹角a的取值为0°＜a＜90°，但经过长期的实践表明，该a的取值为26°时效果最佳。

本发明正常使用时，火道内的高温烟气在喷管8所产生的负压下会大量的涌入烟气进气管11，并与从下出气孔15喷出的燃气进行混合，以达到对燃气进行预热的目的。经过该过程，燃气的温度将得到大幅度的提高。同时，外界的助燃空气也会在负压的作用下从方管4进入，再经环形预热空腔、上空气孔18和下空气孔21后从空气预热孔24进入，也与下出气孔15所喷出的燃气充分混合。该助燃空气在与燃气和高温烟气混合后，其温度也会得到大幅度的升高，从而实现对外界的助燃空气进行预热的目的。

由于高温烟气需要从管箍变径3经过，因此还会对管箍变径3进行加热，进而使得管箍变径3的整体温度也大幅度提高。加之燃气预热管道7是环绕该管箍变径3的，因此管箍变径3还会对燃气预热管道7进行热辐射，也间接的实现了对燃气和助燃空气进行预热的目的。

如上所述，便可较好的实现本发明。

Claims (10)

1.射吸式烟气预热高效燃烧器，主要由上盘(5)、分别固定在上盘上下两端的空气预热通道和底桶(6)组成，其特征在于，在底桶(6)的内部设有燃气预热管道(7)，混合管(2)的下端经空气预热通道和上盘(5)与位于底桶(6)内部的管箍变径(3)相连，所述燃气预热管道(7)的入口和出口均与混合管(2)相连接，同时在底桶(6)的底部还设有与管箍变径(3)相连接的烟气进气管(11)。

2.根据权利要求1所述的射吸式烟气预热高效燃烧器，其特征在于，在混合管(2)上端的端面和侧面分别开有相互连通的上入气孔(12)和上出气孔(13)，在混合管(2)下端的端面和侧面分别开有相互连通的下出气孔(15)和下入气孔(14)；同时，在混合管(2)的下端侧面上还开有一个空气预热孔(24)，所述的燃气预热管道(7)的入口经上盘(5)和空气预热通道(4)后与上出气孔(13)相连，其出口经上盘(5)和空气预热通道后与下入气孔(14)相连接。

3.根据权利要求2所述的射吸式烟气预热高效燃烧器，其特征在于，所述上入气孔(12)与燃气进气管(1)相连，下出气孔(15)的内部通过喷嘴连接管(9)与喷嘴(10)相连接。

4.根据权利要求3所述的射吸式烟气预热高效燃烧器，其特征在于，所述的管箍变径(3)由一个直径较大的空心柱体和一个直径较小的空心柱体光滑地连接而成，且在该直径较大的空心柱体的侧面还开有一个烟气孔；所述混合管(2)的下端直接与该直径较大的空心柱体相连，而直径较小的空心柱体的下端则连接有喷管(8)，所述烟气进气管(11)则直接与烟气孔相连接。

5.根据权利要求4所述的射吸式烟气预热高效燃烧器，其特征在于，所述的燃气预热管道(7)由耐高温不锈钢制作而成，且该燃气预热管道(7)在底桶(6)的内部呈螺旋环绕布置，所述的喷管(8)、管箍变径(3)及混合管(2)均位于燃气预热管道(7)螺旋环绕布置所形成的环的内部。

6.根据权利要求4所述的射吸式烟气预热高效燃烧器，其特征在于，所述直径较大的空心柱体与直径较小的空心柱体的中轴线在同一条直线上，且该直线与所述烟气进气管(11)的中轴线之间还存在一个夹角a，且该夹角a的取值为0°＜a＜90°。

7.根据权利要求2所述的射吸式烟气预热高效燃烧器，其特征在于，所述空气预热通道为一个柱体，且在该柱体的中部开有一个与混合管(2)相匹配的上大通孔(16)，在该柱体的端面上且位于上大通孔(16)的两侧还各开有一个供燃气预热管道(7)的入口和出口穿过的上小通孔(17)；同时在该柱体的上端面还设有一个供外界空气进入的方管(4)，且在该方管(4)上设有用于调节进入空气量大小的调节阀门；在柱体的下端面还开有一个上空气孔(18)，同时在柱体的内部还设有一个环形预热空腔，所述方管(4)通过该环形预热空腔与上空气孔(18)相连通，且该上空气孔(18)还经管道与所述的空气预热孔(24)相连通。

8.根据权利要求7所述的射吸式烟气预热高效燃烧器，其特征在于，所述的上盘(5)为一个圆柱体，且其直径大于空气预热通道的直径；同时，在该上盘(5)上还开有位置、大小均分别与所述上大通孔(16)、上小通孔(17)及上空气孔(18)相对应的下大通孔(19)、下小通孔(20)以及下空气孔(21)。

9.根据权利要求6所述的射吸式烟气预热高效燃烧器，其特征在于，所述夹角a的取值为26°。

10.根据权利要求3所述的射吸式烟气预热高效燃烧器，其特征在于，所述的喷嘴(10)由一个大圆柱体和一个小圆柱体固定而成，且该大圆柱体的端面向内凹陷形成一个正多边形的凹槽(22)，在该凹槽的底部设有一个贯穿整个喷嘴的通径(23)。

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