CN1054660A

CN1054660A - 热风炉多孔中空高效陶瓷燃烧器

Info

Publication number: CN1054660A
Application number: CN 90106015
Authority: CN
Inventors: 段润心; 段中坚
Original assignee: WUHAN METALLURG BUILDING I MIN
Current assignee: WUHAN METALLURG BUILDING I MIN
Priority date: 1990-12-26
Filing date: 1990-12-26
Publication date: 1991-09-18
Also published as: CN1019853B

Abstract

本发明热风炉多孔中空高效陶瓷燃烧器属高炉炼铁领域，是一种能够获得更高风温的新型节能燃烧器，该燃烧器利用设置在燃烧器砌体中特制的煤气和空气环形通道及混合器，将煤气和空气分成均匀的细流，进入混合器混合，经喷孔喷出，在稳定着火盆内即开始燃烧。气流及各介质成份在燃烧室截面上分布极为均匀，有很高的燃烧效率，采用极小的过剩空气系数(a＜1.02)即能实现完全燃烧。煤气及空气进入环形通道至喷出口有明显的预热作用。该燃烧器能使燃烧温度、炉顶温度、热风温度显著提高，增产节能效果显著，在本技术领域内处于国内外领先地位。

Description

本发明涉及高炉炼铁生产中各种类型的内燃式和外燃式热风炉的陶瓷燃烧器。

炼铁技术不断发展，作为高炉热风炉的关键设备燃烧器也得到很大发展。最早的热风炉是把煤气直接引入燃烧室燃烧，燃烧效率低，随之被金属套筒式燃烧器所取代。因金属套筒式燃烧器煤气和空气混合差，需要大量过剩空气，因而降低了燃烧温度和热风温度;同时，因其火焰水平进入燃烧室，直接冲刷燃烧室对面隔墙，隔墙另一侧又被周期性鼓入的冷风冷却，因而隔墙承受着巨大的温度应力，易于损坏，造成烟气和冷风气流的短路，降低了热风温度和热效率，缩短了热风炉的寿命;金属套筒式燃烧器在燃烧时产生燃烧脉动，引起热风炉设备的震动，造成热风炉拱顶及燃烧室隔墙掉砖。相继发展的套筒式、栅格式和三孔式等陶瓷燃烧器仍存在有煤气和空气混合较差，过剩空气系数偏大、燃烧效率和燃烧温度低的现象;此外较大的过剩空气量将促使NO_X生成量的增加，NO_X冷凝后生成的酸性溶液对热风炉钢壳产生晶间应力腐蚀破坏作用;煤气和空气气流严重偏斜，使燃烧室内衬受热不均，并产生涡流振荡和燃烧脉动。以上各种燃烧器很难继续提高燃烧温度和热风炉拱顶温度。

本发明的目的是采用热风炉多孔中空高效陶瓷燃烧器的独特结构，消除和弥补各种燃烧器存在的不足，提高燃烧效率，完善煤气和空气的混合使燃烧温度和炉顶温度及热风温度大幅度提高，促进炼铁生产的发展，降低能源消耗。

为达到上述目的，本发明是这样实现的：本发明采用特制的由园变方的煤气和空气入口管，在其末端设有气流疏导分流器，避免产生涡流，并提高气流分流均匀程度。煤气和空气入口管与用陶瓷耐火材料砌成的可变矩形截面的环形通道始端相接。环形通道分煤气环形通道和空气环形通道。气流进入环形通道后分成左右两股向入口对面流去。环形通道顶面上设有一定数量的分流孔。环形通道从入口管开始呈环形砌筑至对面，并保持有一定的倾斜度，使气流动压减小值与其在环形通道流动过程中造成的能量损失相平衡，使环形通道内各处压力近似相等，保证由各分流孔分出的气流流量均衡，其程度达97%以上。煤气环形通道和空气环形通道相对位置根据现场情况而定，两环形通道顶面上的分流孔数相等，并且相对应的一个煤气分流孔和一个空气分流孔的截面重心在同一个半径上。两个环形通道上的分流孔通过上升分流孔道与混合器相接，混合器设有喷出孔，由两环形通道分流出来的煤气和空气在混合器中进行予混合，混合气流经均布在燃烧器内壁上的混合器末端喷出孔以一定的仰角（30～75°）和速度喷出，并在稳定着火盆内着火燃烧。混合器的正确设计，保证了燃烧器燃烧的稳定性，并控制燃烧速度，以保证燃烧室内温度分布合理。混合器出口上部设有陶瓷燃烧器保护帽，保护帽突出部分的内径不大于喷出孔所处高度上的内径，保护帽保护喷出孔不会被掉砖砸坏和堵塞，被高温热风加热后的保护帽还是由送风转入燃烧时的稳定点火源。在燃烧器中心有一个用陶瓷耐火材料砌成上部带有先收缩后扩散的中空竖筒，这种结构可有效地组织高温燃烧产物回流，同时在送风期间还可防止大量热空气冲入竖筒内使陶瓷燃烧的下部砌体温度过高，竖筒下部设有维修和清除杂物的入孔。保护帽和竖筒上部扩散口之间形成的空间为稳定着火盆，喷出孔喷出的可燃混合气流其根部周围被高于煤气着火点的回流烟气所充满，是稳定的点火源，可燃气体一出喷孔立即被点燃，有效地防止脱火、熄火和着火滞后现象的发生。

采用多孔中空高效陶瓷燃烧器与目前已有的金属套筒式燃烧器和套筒式、栅格式、三孔式等陶瓷燃烧器相比，本燃烧器使煤气和空气混合均匀，可燃混合气流及各介质成分在燃烧室内分布均匀，因而能够获得很高的燃烧效率;采用极小的过剩空气量（α＜1.02）就能实现完全燃烧;煤气和空气在燃烧前得到了较高的予热温度，为提高燃烧温度和炉顶温度提供了充分条件，从而使热风温度能大幅度提高。本燃烧器小时燃烧煤气量的大小可根据需要设定。对一个设定的燃烧器，实际煤气压力越高，小时燃烧煤气量也越大，但燃烧仍然高效、完全而稳定。本燃烧器功率大，能实现快速烧炉，对提高风温极为有利。此外本燃烧器对煤气和助燃空气的阻力为400～700帕。本燃烧器由特殊设计的异形砖和不定型耐火材料砌筑捣打而成，砌体上部因承受周期性的温度波动，需要采用热稳定性好的耐火材料，下部为普通材料。由于本燃烧器设计结构合理、选材适当，因而其使用寿命长、出力稳定、易于维护，为炼铁生产提供高风温创造了新的途径。

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1.为热风炉多孔中空高效陶瓷燃烧器的主视图。

图2.为热风炉多孔中空高效陶瓷燃烧器的横断面图。

图3.为热风炉多孔中空高效陶瓷燃烧器的另一横断面图。

图4.为煤气和空气入口管及气流疏导分流器示意图。

图5.为稳定着火盆内气流流动状况示意图。

图6.为同时可燃烧高炉煤气、焦炉煤气（或天然气）的热风炉多孔中空高效陶瓷燃烧器主视图。

下面结合附图描述实施例。

图1表示热风炉多孔中空高效陶瓷燃烧器的结构。燃烧器被砌筑在由燃烧室内衬2围起来的燃烧室1的底部，燃烧器的横截面可砌成园形或椭园形。用异形砖和不定型耐火材料砌筑捣打成煤气环形通道13和空气环形通道10，两环形通道底部捣打成斜坡状，而顶部呈水平状并设有一定数量的煤气和空气分流孔。由两环形通道分流孔向上砌筑煤气分流上升孔道11和空气上升分流孔道7。在两种分流上升孔道末端向上砌筑成同一孔道的混合器8。混合器末端与燃烧器内壁相贯穿形成喷出孔5。在混合器上部砌筑保护帽3。在砌筑燃烧器过程中，其内壁按设计砌成向上有缩口9，再向上又有扩散段4的中空竖筒12，竖筒下部设有入孔14。中空竖筒上部缩口段至扩散段与保护帽之间按设计要求形成一定的内廓形状为稳定着火盆6。至此即可形成一个热风炉多孔中空高效陶瓷燃烧器。

图2表示煤气和空气引入管17的设置位置，它适用于外燃式和内燃式热风炉。

图3表示煤气和空气引入管17的设置位置，只适用于外燃式热风炉。

图4表示煤气和空气引入管17与煤气和空气入口管16、气流疏导分流器15及煤气环形通道13、空气环形通道10的连接情况。

图5.表示可燃烧混合气体由混合器喷孔喷出后在稳定着火盆及燃烧室内气流流动和组织稳定燃烧的状况。

图6表示在热风炉多孔中空高效陶瓷燃烧器中增设一个焦炉煤气或天然气入口管、气流疏导分流器、环形通道、上升分流孔道、喷出孔，即使本燃烧器既能燃烧纯高炉煤气，也能同时燃烧焦炉煤气或天然气。

Claims

1、一个有煤气和空气入口管、气流疏导分流器、环形通道、上升分流孔道、混合器、保护帽组成的热风炉多孔中空高效陶瓷燃烧器。其特征在于：该陶瓷燃烧器是由特制异形砖和耐火材料砌筑捣打而成，环形通道通过上升分流孔道与混合器相接，混合器出口上方设有保护帽，煤气和空气入口管末端设有气流疏导分流器与环形通道始端相接。

2、根据权利要求1所述的陶瓷燃烧器，其特征在于：煤气和空气环形通道由特制异形砖和耐火材料砌筑捣打而成，有一定的倾斜度，在其上部设有一定数量的煤气和空气分流孔。

3、根据权利要求1所述的陶瓷燃烧器，其特征在于：所述的煤气和空气入口管管形由园变方。

4、根据权利要求1所述的陶瓷燃烧器，其特征在于：所述的气流疏导分流器是在煤气、空气入口管与对应的环形通道相接处设置的数块弧形导板。

5、根据权利要求1所述的陶瓷燃烧器，其特征在于：所述的混合器是由特制异形砖砌制而成，通过上升分流孔道与煤气和空气环形通道相接，混合器的轴线方向其仰角为30～75°，混合器末端与燃烧器内壁相接，并设有气流喷出孔。

6、根据权利要求1所述的陶瓷燃烧器，其特征在于：在混合器上方设有保护帽。

7、根据权利要求1所述的陶瓷燃烧器，其特征在于：砌筑环形通道、上升分流孔道、混合器、保护帽的过程中形成中空竖筒，竖筒上部成扩散状，其扩散角为30～60°，竖筒下部开有维修入孔。

8、根据权利要求1所述的陶瓷燃烧器，可在燃烧器砌体中增加一套焦炉煤气或天然气入口管、气流疏导分流器、环形通道、上升分流孔道、喷出孔。