CN104006394B - 一种高炉煤气伴烧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高炉煤气伴烧装置，属于气体排放处理设施技术领域。该装置的筒状主体进口端由中心的进风通道和环绕进风通道的进气环道构成，出口端由渐缩的稳焰锥和喷焰口构成。进口端和出口端之间为具有保温层的渐扩锥体段，锥体段由的内锥筒和环绕在内锥筒外的外锥环构成。锥体段具有穿过外锥环插入内锥筒的一次风管，一次风管的外端与大气相通，内端延伸出具有缩颈段的喷口；匀流腔朝外锥环延伸出回流管，回流管的端头具有插入一次风管且朝向缩颈段中心的引射喷嘴。本发明针使得进入内锥筒的高炉煤气得以点燃可靠、燃烧稳定。

Description

一种高炉煤气伴烧装置
技术领域
本发明涉及一种燃烧装置，尤其是一种高炉煤气伴烧装置，属于气体排放处理设施技术领域。
背景技术
冶金等行业放散的高炉煤气热值低，难于点燃；即使点燃，燃烧也相当不稳定。因此，燃烧高炉煤气都需要采取一定的措施，以确保可靠点燃、稳定燃烧。
检索发现，申请号为200920035801.6的中国专利公开了一种高炉煤气燃烧高空点燃伴烧器，包括点火筒，点火筒上下与外界相通，点火筒内设置电梯式电弧发生器，电梯式电弧发生器近侧设置高压导电杆装置，高炉煤气入口管伸入点火筒中，点火筒上部设置栅格式催化反应室。此伴烧器主要借助催化剂增加燃气与氧分子接触的概率以实现低热值煤气在较低的温度下的顺利燃烧。但由于催化剂本身的热稳定及热振性不理想，失效频繁，维护频率高，因此应用于高空作业的点燃伴烧器很麻烦。
申请号为201120147192.0的中国专利公开了一种联合伴烧器，包括燃料气管，在所述燃料气管上方连通设置有环形燃烧环，在所述环形燃烧环上方间隔设置有多个喷焰头。所述喷焰头为圆柱状结构，其喷焰孔均开设在相对的内侧壁上，且每个喷焰头上的喷焰孔均为呈锥形开设的三孔结构。由于大孔径燃烧器燃烧存在一定的不稳定性及无序性，特别在风雨雪等自然条件下或工况不稳定时产生燃烧不充分，更甚至熄灭灯危险，因此该伴烧器仅适于高热值的石油气、天燃器等，并不适用于低热值燃气。
申请号为200820302006.4的中国专利公开了一种高空点火伴烧器，包括将高空点火器和伴烧器一同设置在点火伴烧器壳体内，其中高空点火器包括电发弧电极和电发弧电极绝缘座；伴烧器包括设置在点火伴烧器壳体内的反应室和燃料气管，且高空点火器设置在反应室的底部，用于点燃燃料气室的燃料给反应室提供初始反应条件。该燃烧器属于自引风扩散预混型燃烧器，适于高热值燃气，对转炉煤气、高炉煤气的点燃没问题，但由于燃烧的稳定必须要有足够的热量支撑，该装置未能充分考虑提高热量利用率的问题，因此燃烧的稳定性将存在问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，提出一种可以保证低热值高炉煤气可靠点燃、稳定燃烧，并且维护方便的高炉煤气伴烧装置，从而更好地满足环境保护的要求。
分析可知，高炉煤气燃烧过程的热量主要有三个来源：1)可燃介质燃烧产生的热量；2)可燃介质的显热；3)助燃介质的显热。燃烧过程热量的损失通常也可分为三部分：1)燃烧产生废气带走的热量，最终扩散于大气；2)高温下以可见光形式向外辐射形成的热量损失；3)后续气流为自身稳定燃烧吸收的热量。而燃烧稳定的条件包括：1)可燃介质产生的热量足够将后续介质温度加热到可燃介质的燃烧点以上；2)有充足的氧化介质。
在充分综合考虑以上因素的基础上，为了达到以上目的，本发明形成的高炉煤气伴烧装置基本技术方案为：包括具有进口端和出口端的筒状主体，所述进口端由中心的进风通道和环绕进风通道的进气环道构成，所述进气环道通过煤气进口外接高炉煤气；所述出口端由渐缩的稳焰锥和喷焰口构成，所述稳焰锥具有周圈分布的泄压嘴；所述进口端和出口端之间为具有保温层的渐扩锥体段，所述锥体段由连通所述进风通道和稳焰锥的内锥筒和环绕在内锥筒外的外锥环构成，所述外锥环邻近稳焰锥的一端隔出匀流腔，所述外锥环连通进气环道和匀流腔；所述锥体段具有至少一个穿过外锥环插入内锥筒且朝喷焰口方向倾斜的一次风管，所述一次风管的外端与大气相通，内端延伸出具有缩颈段的喷口；所述匀流腔朝外锥环延伸出回流管，所述回流管的端头具有插入一次风管且朝向缩颈段中心的引射喷嘴。
进一步，所述内锥筒的内壁具有旋流片。
进一步，所述内锥筒间隔分布有一组两端分别位于内锥筒内和外锥环中的热管。
进一步，所述进风通道通过二次风口与大气相通。
进一步，所述泄压嘴由周向延伸的嘴缝和由嘴缝朝稳焰锥内渐缩的引导管构成。
进一步，所述外锥环邻近稳焰锥的一端通过具有匀气孔的隔离圈隔出匀流腔；所述进气环道邻近外锥环的一端具有分布配气孔的隔挡圈，所述外锥环的两端分别通过隔挡圈和隔离圈上的配气孔和匀气孔连通进气环道和匀流腔。
进一步，所述锥体段具有自上至下以及由两侧朝中心共五处穿过外锥环插入内锥筒且朝喷焰口方向倾斜的一次风管，位置越高的一次风管越靠近进口端，所述进口端插入的点火棒点火端邻近离进口端最近且位置最高的喷口。
进一步，所述一次风管的内端延伸出具有缩颈段的喇叭状喷口。
本发明针对低热值的高炉煤气而设计，其半封闭及外保温结构有效减少了辐射和传导热向环境的散失，引射式一次配风、尤其是与二次配风相互结合，显著改善了助燃条件，而内部的旋流翅片预热结构则增加了气流与燃烧器的接触面积和接触时间，加之热管结构，使前面燃气燃烧所产生的热量充分传递到夹套内，被后续燃气充分吸收，大大提高了后续燃气的显热，因此使得进入内锥筒的燃气得以稳定充分燃烧。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一个优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的高炉煤气伴烧装置如图1所示，具有水平轴线的筒状主体A具有进口端IN和出口端OUT。进口端IN由中心的进风通道1和环绕进风通道的进气环道2构成。进风通道1通过端部中央附近的轴向管状二次风口3与大气相通，进气环道2通过径向的煤气进口4外接高炉煤气。
出口端OUT由渐缩的稳焰锥5和其外端的管状喷焰口6构成，稳焰锥5具有周圈均布的一组泄压嘴7，各泄压嘴7由周向延伸的嘴缝7-1和由嘴缝朝稳焰锥5内渐缩的引导管7-2构成，可以通过排气或补气，平衡内外压力。
进口端IN和出口端OUT之间为具有保温层8的渐扩锥体段9。该锥体段由连通进风通道1和稳焰锥5的内锥筒9-1和环绕在内锥筒外的外锥环9-2构成。内锥筒9-1的内壁具有一组间隔分布的螺旋状旋流片9-3。外锥环9-2邻近稳焰锥5的一端通过具有匀气孔的隔离圈9-4隔出匀流腔9-5。进气环道2邻近外锥环9-2的一端具有分布配气孔的隔挡圈2-1，外锥环9-2的两端分别通过隔挡圈2-1和隔离圈9-4上的配气孔和匀气孔连通进气环道2和匀流腔9-5，该结构使得进气环道2和匀流腔9-5中以及外锥环9-2内的气流稳定，压力相对均匀。
锥体段9具有自上至下以及由两侧朝中心共五处穿过外锥环插入内锥筒且朝喷焰口6方向倾斜的一次风管的一次风管10，位置越高的一次风管越靠近进口端，各一次风管10的外端与大气相通，内端延伸出具有缩颈段的喇叭状喷口10-1，进口端IN插入的点火棒11点火端邻近离进口端IN最近且位置最高的喷口10-1。匀流腔9-5朝外锥环9-2延伸出分别与各一次风管10位置对应的回流管12，回流管12的端头具有插入对应一次风管10、朝向缩颈段中心的引射喷嘴12-1。
内锥筒9-1内壁下部，沿其长度方向间隔分布有一组两端分别位于内锥筒9-1内和外锥环9-2中的热管13，热管13的两端分别具有翅片。
工作时，待燃放高炉煤气由本实施例高炉煤气伴烧装置的煤气进口4进入，经过隔挡圈2-1的配气孔进入外锥环9-2中，通过热管13及锥体段9筒壁和旋流片9-3充分吸收内锥筒9-1中先前高炉煤气燃烧产生的热量，对进入外锥环9-2中的待燃放煤气进行有效预热。预热后的待燃放煤气经隔离圈9-4的匀气孔进入匀流腔9-5，再由回流管12进入引射喷嘴12-1，喷入内锥筒9-1，同时由于射流作用，通过一次风管10将空气带入，形成混合气体，在前端明火或点火棒11的作用下点燃。由于引射喷嘴12-1的喷射角度朝向喷焰口6，因此在废气及部分热量以明火的气流形式通过喷焰口6排出的同时，二次风口3也将补入部分空气进行预热，以保证持续稳定的燃烧。旋流片9-3具有引导火焰产生旋流趋势的作用，不仅可以充分吸收燃烧热量传导到锥体段9的筒壁，还具有使空气与煤气充分混合的作用。泄压嘴7用于平衡出口压力，保温层8减少热量想环境的散失。
本实施例的高炉煤气伴烧装置采用半封闭的保温隔热措施，不仅有效避免了辐射、传导等各种形式的热量损失，而且借助热管、旋流片9-3和锥体段9筒壁吸收足够的热量将预热待燃放煤气加热到接近燃点，而二次进风结构确保了充足的氧化介质，从而为保证后续的可靠点燃和稳定燃烧奠定了良好的基础。
试验证明，半封闭燃烧及保温结构有效减少了燃烧能量的损失，燃烧热量被充分用于后续待燃放煤气、空气的预热，使其更接近燃点，在气体进入腔体后碰见明火即可靠点燃，并持续稳定燃烧。

Claims (8)

1.一种高炉煤气伴烧装置，包括具有进口端和出口端的筒状主体，其特征在于：所述进口端由中心的进风通道和环绕进风通道的进气环道构成，所述进气环道通过煤气进口外接高炉煤气；所述出口端由渐缩的稳焰锥和喷焰口构成，所述稳焰锥具有周圈分布的泄压嘴；所述进口端和出口端之间为具有保温层的渐扩锥体段，所述锥体段由连通所述进风通道和稳焰锥的内锥筒和环绕在内锥筒外的外锥环构成，所述外锥环邻近稳焰锥的一端隔出匀流腔，所述外锥环连通进气环道和匀流腔；所述锥体段具有至少一个穿过外锥环插入内锥筒且朝喷焰口方向倾斜的一次风管，所述一次风管的外端与大气相通，内端延伸出具有缩颈段的喷口；所述匀流腔朝外锥环延伸出回流管，所述回流管的端头具有插入一次风管且朝向缩颈段中心的引射喷嘴。
2.根据权利要求1所述的高炉煤气伴烧装置，其特征在于：所述内锥筒的内壁具有旋流片。
3.根据权利要求2所述的高炉煤气伴烧装置，其特征在于：所述内锥筒间隔分布有一组两端分别位于内锥筒内和外锥环中的热管。
4.根据权利要求3所述的高炉煤气伴烧装置，其特征在于：所述进风通道通过二次风口与大气相通。
5.根据权利要求4所述的高炉煤气伴烧装置，其特征在于：所述泄压嘴由周向延伸的嘴缝和由嘴缝朝稳焰锥内渐缩的引导管构成。
6.根据权利要求5所述的高炉煤气伴烧装置，其特征在于：所述外锥环邻近稳焰锥的一端通过具有匀气孔的隔离圈隔出匀流腔；所述进气环道邻近外锥环的一端具有分布配气孔的隔挡圈，所述外锥环的两端分别通过隔挡圈和隔离圈上的配气孔和匀气孔连通进气环道和匀流腔。
7.根据权利要求6所述的高炉煤气伴烧装置，其特征在于：所述锥体段具有自上至下以及由两侧朝中心共五处穿过外锥环插入内锥筒且朝喷焰口方向倾斜的一次风管，位置越高的一次风管越靠近进口端，所述进口端插入的点火棒点火端邻近离进口端最近且位置最高的喷口。
8.根据权利要求7所述的高炉煤气伴烧装置，其特征在于：所述一次风管的内端延伸出具有缩颈段的喇叭状喷口。
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