CN108180477A - 双旋多级净化无级调节燃烧器及加热炉 - Google Patents

双旋多级净化无级调节燃烧器及加热炉 Download PDF

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Abstract

双旋多级净化无级调节燃烧器及加热炉，包括有涡壳旋流器、空气分流板，旋流风管、直流风管、燃气管、燃气旋流器、旋流风阀、直流风阀、混合室、燃烧室、陶瓷旋流器、加热炉，涡壳旋流器内制有燃气通道，通道前端内壁制有燃气旋流器，燃气管外层制有旋流风管，旋流风管外层制有直流风管，旋流风，直流风设有调节阀，风管出口设有燃烧室、燃烧室前端设有混合室，燃烧室后端装有陶瓷旋流器，工作时，燃气依自身的压力在燃气旋流器出口产生多股燃气旋转气体与强烈旋转的空气、直流空气相遇，进入混合室产生紊乱混合后，再进入燃烧室陶瓷旋流器再次混合净化，在高温陶瓷辐射作用下实现无焰燃烧，灼热的火焰及辐射高温进入炉膛，对熔炼铁锅加热，纯净废气经排烟窗循环冷却后，机械引风排出大气。本发明不仅高效节能环保，而且能实现热负荷及火焰拉长拉粗无级调节。

Description

双旋多级净化无级调节燃烧器及加热炉
技术领域
本发明涉及一种工商业用燃烧器及加热炉，是具有热效高、低能耗高效节能环保新型设备，特别是一种专用于熔炼猪油原油的双旋多级净化无级调节燃烧器及加热炉。
目前，我国城乡大部分地区，熔炼猪油原油加热设备，普遍都是采用耐火砖或粘土砖砌的简易加热炉(见图4)燃用块煤为然料燃烧加热熔炼，这种加热炉及燃烧加热方式存在很多不足之处：
1、这种加热炉是由加块煤的加煤口进入部份空气自然通风燃烧，经现场实测，进入的空气不足所需空气量的60％，空气与煤没有充分混合，25％以上煤块没充分燃烧，未燃烧部份随着烟窗排出大气，不仅污染严重，同时带走大量热量。
2、加热炉的加煤口是敞开的，否则炉膛缺氧使火熄灭，因此高温火焰及高温烟气从加煤口流失，流失的热量占总热量的25-30％。
3、炉墙体是耐火砖或粘土砖砌建的单墙体，实测外墙高温达116度，不仅流失热量，而且加高室温。
4、熔炼铁锅是开放式的，水蒸气流失热量占总热量的10-20％。
5、开炉点火是用木材引燃煤块，费用高、效率低。
综上述块煤燃烧的加热炉，1是：燃烧不充分严重浪费煤碳资源，未燃烧完的部分烟气排入大气，严重污染空气，2是：使大量热量流失，不仅加大燃烧用量，同时又提高周围环境温度，恶化操作场地环境，3是：燃烧不完全，使一氧化碳和氮氧化合物严重超标恶化室内操作环境，直接危害操作人员身心健康；4是：熔练锅大量蒸气外流，浪费大量资源又提高室温；5是：烟煤块燃烧嗅味外流、废气粉尘外流，猪油熔练嗅味外流，严重污染大气及周围居民环境；6是：操作工劳动强度大。生产效率低，生产成本高。
针对上述，这种加热炉存在的问题，特别是污染严重，部份生产厂家当地环境保护管理部门己责令停产改造，故此：研制以燃气为燃料的，高性能、高效节能环保燃烧设备，及高热效的加热炉迫在眉睫。
发明内容：
本发明要解决的技术问题：是要提供一种新的无焰燃烧方式及新的燃烧结构、新的加热炉，提热效率热工效，高效节能，并具有高效环保的双旋多级净化无级调节燃烧器及加热炉，解决数佰年传统燃块煤加热，没完全燃烧、浪费大量煤碳资源、效率低、工效低，操作工劳动強度大，环境污染重的技术问题，要解决现有直焰燃烧器混合不充分，没有完全燃烧燃烧的技术问题，要解决火焰拉粗长无级调节、热负荷无级调节，还要解决加热炉热效低，热损失高的技术问题。
为解决上述问题，本发明技术方案是：双旋多级净化无级调节燃烧器及加热炉，包括有涡壳旋流器(6)，用来产生旋转气流。旋流器壳体内制有半圆弧空气分流板(35)，分流板(35)用来将空气分为两股，内股风道(34)，外股风道(33)，内股风道(34)由半圆弧空气分流板(35)内壁、旋流风管(12)外壁、旋流器(6)侧板内壁形成，外风道(33)由半圆弧空气分流板(35)外壁、旋流器(6)侧板内壁形成，内风道(34)、外风道(33)，相对旋流风管一端前中部制有进风口(36)、(37)，旋流风管(12)外壁与旋流器(6)两侧板内圆焊接连成整体，旋流风管(12)另一端前中部制有若干个定位支承销轴(13)，内壁设有旋流通道(12.1)，旋流通道(12.1)由旋流风管(12)通壁，燃气管(14)内孹、法兰(4)内壁形成，旋通风管(12)内圆制有燃气管(14)，燃气通道(14.1)，燃气通道一端通接有法兰(4)，法兰(4)与旋流器外侧法兰(5)连接并用螺栓固定，法兰(4)中心壁上制有螺纹连接的燃气接通(3)，燃气管(14)的另一端前中部制有定位支承销轴(13)，前端内壁制有燃气旋流器(15)燃气旋流器(15)作用于产生多股燃气旋转气体，燃气通道(14.1)，由燃气管(14)内壁、法兰(4)内壁面、燃气旋流器(15)侧面形成，旋流风管(12)外壁制有直流风管(11)，直流风管(11)的一端制有法兰(8)，法兰(8)与旋流器内侧法兰(7)连接，并用螺栓固定，另一端制有法兰(11.2)，内圆设有直流风通道(11.1)，直流通道由直流风管内壁，法兰(8)壁面形成，直流风管外壁中段制有麦承座(10)，用来支承支固定整机，支承座用螺栓(9)固定。旋流器(6)空气进口连接有旋流风阀(2)，旋流阀用来调节旋流风流量，旋流风阀的进口端由接管与空气分配管(1)连通，空气分配管一端连通鼓风机(图中未画出)，另一端经变径接管弯头连接直流风阀(2.1)，直流风阀(2.1)的出口端通过接管连通直流风管(11)。直流风管(11)前端法兰(11.2)与燃烧室(19)法兰连接，并用螺栓固定。燃烧室(19)前端制有观察孔(17)、点火棒(16)，燃烧室内装有陶瓷旋流器(18)。燃烧室壳体安装在加热炉加热孔(20)位置，加热炉(24)内墙体(21)用耐火砖砌制，外壁设有保温棉(22)，保温棉外壁砌有粘土砖护墙(23)，加热炉后墙制有若干烟窗口(29)，烟窗出口置有高温引风机(32)。加热炉两侧墙上部墙体装有长U形铁锅(25)、铁锅上制有半圆弧锅盖(27)锅盖顶部上制有活页(28)，能使前半部启闭，后半部由螺栓31固定，锅盖前半部置有安全防爆阀(26)，后半部置有蒸气液流阀(30)。加热炉两则墙体分别置有观察孔(39)、安全防爆阀(38)、为防止加热炉排烟不畅通炉膛超压时，防爆阀安全排放烟气。
本发明燃烧设备与现在技术相比，具有以下特点和高效节能环保的效果：1是设计了一种新的无焰辐射燃烧方式与结构，这种燃烧结构较普通直焰燃烧，具有燃尽率高，热效率高、加温均匀，炉膛升温快，炉膛辐射温高加热快，炉膛压力均匀，降低鼓风机功率消耗、降低NOX排放，提高热强废热效率等特点：(1)燃尽率高，热效高：由于多股强旋流燃气气体，强旋流空气、直流空气进入燃烧室前，在旋流角度差、流速差、流量差强旋流的配合下，实现充分混合，将涡流效应同中央效应和流股间高温烟气组合在一起，混合气体在燃烧室达到完全燃烧从而燃尽率高、热效高。(2)炉膛升温快、炉膛辐射温高：由于燃烧室设置了陶瓷器旋流器，混合气体经陶瓷旋流器再次混合，在辐射板高温作用下实现无焰燃烧，灼热的火焰及烟气对炉膛换热极为强烈，比普通直焰大得多，炉膛温度比普通直焰提高100-150℃。同时对加热物比普通直焰强烈，因此：加热过程中，炉膛温度提高很快，即炉膛升温快、辐射温度。(3)炉膛辐射温度高熔练锅熔练速度快，炉内换热主要是辐射换热，普通直焰对流换热量小，实验表明：在同等条件下，当炉温＞1300℃时，直焰燃烧对流旋热量占总热量不超过5％，而辐射热量点总热量95％以上，辐射换热量中，除了炉气的直接辐射以外，炉膛辐射传热比直焰大得多，故此加热速度快；(4)炉内压力均匀：实验表明，直焰燃烧正压区通常处于火焰的根部，易造成冷风大量吸入。采用本发明无焰辐射燃烧，负压区位于燃烧器中心，沿燃烧室四周为正压区，易维护整个炉膛为正压区，故压力均匀，同时防止冷风吸入，保持了正常炉温。(5)降低功率消耗，燃烧器有以接近理论空气需要量下实现完全燃烧，因此燃烧过剩空气量少，配套鼓风功率与同等热负荷燃烧器相比低于30％-40％，(6)降低NOX排放，由于燃烧器中心有一稳定的回流区，促使烟气自行回流循环，回流循环强化了燃烧过程，缩短了燃烧时间使火焰温度分布均匀，消除了火焰局部高温，因此烟气中NOX含量少。
在实际使用过程中，在炉膛不变的情况，本燃烧器比普通直焰燃烧炉器温提高100-150℃，由于炉温度，炉膛通过辐射温传给熔练锅传给原料猪油的热量将增加15％-20％。因此提高熔练加热速度，提高单产量。在同等条件下比直焰火焰燃烧节气率达35％以上，提高工效20％以上，比块煤燃烧节资50％以上，有效地克服了直焰火焰燃烧及块煤燃烧，炉膛温度提不高，热效低，热量流失等不足。二是：加热炉设置了烟气循环炉膛，及废气烟窗和压力自控安全阀，维持炉膛微正压工作，墙体设置保温层，回收热能点总热量15％左右，熔炼锅回收蒸气流失热量，占总热量的20％左右。
综上所述，本发明具有高效节能环保，结构简单、成本低，使用寿命长等诸多优点。
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1：是本发明主视图图2燃烧器BOOB剖视
图2：是图1左视图图1燃烧器AOOA剖视
图3：是图1加热炉俯视图COOC剖视
图4：是原块煤燃烧加热炉
具体实施方案：
实施倒：参照图1、图2、图3，双旋多级净化无级调节燃烧器及加热炉，包括有：涡壳旋流器(6)，半圆弧空气分流板(35)，旋流风管(12)、旋流通道(12.1)、燃气管(14)、燃气通道(14.1)，燃气旋流器(15)、直流风管(11)，直流风通道(11.1)、旅流风阀(2)，直流风阀(2.1)燃烧室(19)、加热炉膛(24)，熔炼铁锅(25)其特征在于：涡壳旋流器(6)用来产生旋转气流，旋流器(6)壳体内制有半园弧空气分流板(35)，分流板用来将空气分为两股，内股风道(34)、外爱道(33)，内股通道(34)由半园弧挡板(35)内壁，旋流风管(12)外壁，旋流器(16)侧板内壁形成，外通道(33)由半圆弧挡板(35)外壁、旋流器(6)侧板内壁形成，内股风道(34)、外股风通道(33)，相对旋流风管(12)一端前中制有空气进口(36)、(37)，风管外壁与旋流器(6)两侧板内圆焊接连成整体，旋流风管(12)另一端前中部制有若干个定位支承销轴(13)，内壁设有旋流风通道(12.1)，旋流风通道(12.1)由旋流风管(12)内壁、燃气管(14)外壁、法兰(4)内壁面形成，旋流风管(12)内圆设有燃气管(14)，燃气通道(14.1)，燃气通道一端连接有法兰(4)，法兰(4)与旋流器外侧法兰(5)连接，用螺栓固定，法兰(4)中心壁上制有螺蚊连接的燃烧气接管(3)，燃气管(14)的另一端前中部制有定位支承销轴(13)，前端内壁制有燃气旋流器(15)，燃气旋流器作用于产生多股燃气旋转气体，燃气通道(14.1)由燃气管(14)内壁、法兰(4)内壁面，燃气旋流器(15)侧面形成。旋流风管(12)外壁制有直流风管(11)，直流风管(11)的一端制有法兰(8)，法兰(8)与旋流器内侧法兰(7)连接并用螺栓固定，另一端制有法兰(11.2)，内圆设有直流风通道(11.1)直流通道由直流风管内壁、法兰(8)壁面形成，直流风管外壁中部制有支承座(10)，用来支承固定整机，支承座用螺栓(9)固定，旋流器(6)空气进口连接有旋流风阀(2)，阀用来调节旋流风流量，阀的进口端由接管与空气分配管(1)连通，空气分配管一端连通鼓风机(图中未画出)另一端经变径管、弯头管连通直流风阀(2.1)，直流风阀的出口端通过接管连通直流风管(11)，直流风管(11)前端法兰(11.2)与燃烧室(19)法兰连接，并用螺栓固定，燃烧室(19)前端制有观察孔(17)、点火棒(16)、燃烧室内装有若干个陶瓷旋流器(18)，陶瓷旋流器作用于气体再通合实现无焰燃烧，燃烧室壳体安装在加热炉加热孔(20)位置，加燃炉(24)内墙体(21)用耐火砖砌制，外壁设有保温棉(22)、保温棉外层砌制有粒土砖护墙(23)，加热炉后墙制有若干烟窗口(29)，烟窗出口置有高温引风机(32)，加热炉两侧墙上部墙体装有长U形铁锅(25)，铁锅用钢板拉伸成形焊接制成，铁锅上部制有半圆锅盖(27)，锅盖用不锈钢冲压焊接制成，锅盖顶部制前活页(28)，活页用来能将锅盖使前半部启闭，锅盖后半部用螺栓(31)固定，锅盖前半部置有安全防爆阀(26)，后半部置有蒸气液流阀(30)，加热炉两侧墙体置有观察孔(39)，安全防爆阀(38)。
本发明的工作原理为
燃气在微调压力器的控制下，依自身压力从燃气进气管进入燃气通道出口，在燃气旋流器的作下产多股强烈旋转气体，进入燃烧室混合区与强烈旋转的二次空气直流空气相遇，在旋转气流、旋转角度差，直流气流的流速差、流量差的配合下，促使产生强烈的紊乱混合，充分混合的气体进入燃烧室穿过陶瓷旋流器再次混合，在旋流器高温辐射板的作用下实现无焰燃烧。二次直流空气由鼓风机送入空气分配管，经微调直流风阀进入直流通道出口与强列旋转的燃气相迂；二次旋流空气由空气分配管经微调旋流风阀进入旋流器空气进口，以切向方式进入涡壳旋流器，经空气分流板分成两股，从两风道口进入旋流风通道正流区出口形成强烈的旋转气流，流股不仅有轴向分速度和切向分速，而且还具有径向分速。随着旋流强度的增加，径向分速骤增，轴向分速骤降，迫使流股向半径方向扩展，旋转愈强，流股断面扩张愈强烈。另外随着旋流强度的增加，回流量及回流区也要增加和扩大，所形成的回流区形状是锥型的，直径在逐渐向燃烧室内收缩，这种回流股挤压在燃烧室中央，将涡流效应、直流效应同中央效应和流股间高温烟气再循环组合在一起，实现高温无焰燃烧。初始燃烧时烟气在陶瓷旋流器热化回流孔循环净化，半小时后燃烧室温升强烈，炉膛温升至1000℃以上，2小时后炉温升通1300℃以上，燃尽的高温废气经烟气循环窗降温后，机械引风排出大气。由于双旋多级净化燃烧的特点：(1)燃烧室中心有一稳定回流区，促使烟气搅动自行回流循环，回流循环搅动强化了燃烧过程，混合气体燃尽率高；(2)强化辐射燃烧炉膛温度高，混合气体完全达到充分燃烧。(3)由于无焰燃烧，辐射温高，燃烧时间越长，炉膛温升越高，节气效果更加显著，烟气净化率更高，废气更加纯净。
经试验：正常燃烧2小时后，较普通直焰燃烧节气率达40％以上，较原烧块煤节资高达50％以上，提高工效30％以上，而且室温低，有效地抑制对人体危害极大的一氧化碳、氮氧化合物的生存，杜绝了对环境的污染，消除了对人体健康危害的隐患，有力的保证了操作工及附近居民身心健康。
在市场经济竞争中，各行各业都在为降低消耗精打细算，目前最突出的是猪油原油熔炼行业，通过改造使用本发明产品，比原燃用块煤每吨原料油节资135元，提高工效38％，按原块煤加温熔炼3吨原油耗需4小时计算，每8时产量7.08吨，(年按300天计算)年产量＝6372吨，年节资6372吨×135元/吨＝860.200元，(捌拾陆万另220元，节煤945.3吨。按现有用户年改造100家，为用户节资8600万元，(捌仟陆百万元)为国家节省煤碳资源637200吨。(陆拾叁万吨)在蓝天环保、能源紧缺有今天，本发明具有极大的环保效益，经济效益、社会效益和广阔的市场前景。

Claims (1)

1.双旋多级净化无级调节燃烧器及加热炉，包括有涡壳旋流器(6)、半圆弧空气分流板(35)、旋流风管(12)、旋流风通道(12.1)燃气通道(14.1)、燃气旋流器(15)、直流风通道(11.1)、旋流风阀(2)、直流风阀(2.1)、燃烧室(19)、陶瓷旋流器(18)，加热炉(24)、熔炼铁锅(25)，其特征在于：涡壳旋流器(6)，用来产生旋转气流，旋流器(6)壳体内制有半圆弧空气分流板(35)，分流板(35)用来将空气分为两股，内股风道(34)，外股风道(33)，内股风道(34)，由半圆弧空气分流板(35)内壁、旋流风管(12)处壁、旋流器(6)侧板内壁形成，处风道(33)由半圆弧挡板(35)外壁、旋流器(6)侧板内壁形成，内风道(34)、外风道(33)，相对旋流风管一端前中部制有进风口(36)、(37)，旋流风管(12)外壁与旋流器(6)两侧板内圆焊接连成整体，旋流风管(12)另一端前中部制有若干定位支承销轴(13)，内壁设有旋流风通道(12.1)，旋流通道(12.1)由旋流风管(12)内壁，燃气管(14)外壁、法兰(4)内壁面形成，旋流风管(12)内圆制有燃气管(14)，燃气通道(14.1)，燃气通道一端连接有法兰(4)，法兰(4)与旋流器外侧法兰(5)连接并用螺栓固定，法兰(4)中心壁上制有螺蚊连接的燃气接管(3)，燃气管(14)的另一端前中部制有定位支承销轴(13)，前端内壁制有燃气旋流器(15)，燃气旋流器(15)作用于产生多股燃气旋转气体，燃气通道由燃气管(14)内壁、法兰(4)内壁面、旋流器(15)侧面形成，旋流风管(12)外壁制有直流风管(11)，直流风管(11)的一端制有法兰(8)，法兰(8)与旋流器内侧板法兰(7)连接并用螺栓固定，另一端制有法兰(11.2)，内圆设有直流通道(11.1)，直流通道由直流风管内壁、法兰(8)壁面形成，直流风管外壁中部制有支承座(10)，用来支承固定整机，支承座用螺栓(9)固定，旋流器(6)空气进口连接旋流风阀(2)，旋流风阀用来调节旋流风流量，旋流风阀(2)的进口端由接管与空气分配管(1)连通，空气分配管一端连通鼓风机(图中未画出)另一端经变径管、弯头连接直流风阀(2.1)，直流风阀(2.1)的出口端通过接管连通直流风管(11)，直流风管(11)前端法兰(11.2)与燃烧室(19)法兰连接并用螺栓固定，燃烧室(19)前端制有观摩孔(17)，点火棒(16)，燃烧室内装有陶瓷旋流器(18)，陶瓷旋流器作用混合气体再次净化，实现无焰辐射燃烧燃，烧室壳体安装在加热炉加热孔(20)位置，加热炉(24)内墙体(21)用耐火砖砌制，外壁没有保温棉(22)，保温棉外层砌制有粘土砖护墙(23)，加热炉后墙制有若干烟窗口(29)，烟窗出口置有高温引风机(32)，加热炉两侧墙上部墙体装有长U型铁锅(25)，铁锅上制有半圆弧锅盖(27)，锅盖顶部制有活页(28)，能使锅盖前半部啟闭，锅盖后半部用螺栓(31)固定，锅盖前半部置有安全防爆阀(26)，后半部置有蒸气液流阀(30)，加热炉两侧墙体分别置有观察孔(39)、安全防爆阀(38)。
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