CN108302534A - 用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器，它包括燃烧器壳体、设置在燃烧器壳体内的隔热层、安装在隔热层内的蓄热层、助燃空气管道、燃气管道、燃气雾化装置和安装在隔热层的开口端的火口砖；所述蓄热层内设置有管道容置腔；助燃空气管道自燃烧器壳体外部穿过隔热层的闭合端进入蓄热层的管道容置腔内；燃气管道自燃烧器壳体外部引入助燃空气管道内；所述助燃空气管道的置于管道容置腔内的端部和所述燃气管道的置于助燃空气管道内的端部均连接在燃气雾化装置上。本发明的蓄热层只依靠热辐射加热，并不进行换向热转换工作，能够保持窑内压力稳定，减少热量流失，同时降低温差，进而提高了产品的合格率，也延长了燃烧器的使用寿命。

Description

用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器
技术领域
本发明涉及一种用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器，属于蓄热燃烧技术领域。
背景技术
二十世纪九十年代以来，蓄热燃烧技术在攻克了如NO x排放，长寿命换向阀和蓄热体材料等问题后，其成型产品蓄热式燃烧器开始在我国钢铁冶金等行业领域推广开来。但是这种燃烧器在使用过程中需要不断的使用换向阀通过蓄热体进行热量转换，每次热空气的导出和冷空气的导入，都会使得炉内的压力和温度产生较大波动，对于陶瓷产品来说，这两者的波动是致命性的。但是蓄热式燃烧技术，作为一种节能技术的应用，是能够大幅度提高陶瓷行业，特别是陶瓷窑炉的节能水平的。毕竟当前主流的陶瓷窑炉都是通过余热对助燃空气进行加热，使之体积膨胀，压力增强，温度升高，能够较好的降低能耗，但是目前陶瓷窑炉的管道助燃空气温度最高不超过200℃，而蓄热式燃烧器的空气预热温度最高可达1200℃，实践证明，助燃空气每提高100℃，综合能耗能降低3—5％。所以，研制和开发陶瓷窑炉使用的蓄热式燃烧器，对于我国的陶瓷行业来说具有重要意义。虽然国内目前有科研机构和研发企业开展了这方面的工作，但是依然没有拿出具体的技术方案，现有的技术研究也存在如下诸多问题：
(1)烟气通过换向阀导出窑内，进入蓄热式燃烧器加热蓄热体，会降低窑内瞬间压力，并降低局部温度；
(2)助燃空气换向阀导入蓄热式燃烧器，通过蓄热体被加热，受热膨胀后压入炉膛内，会提高窑内瞬间压力，并提高局部温度。
(3)空气和燃气比只能是使用固定的注入，这难以满足陶瓷窑炉对于气氛可调节控制的要求。；
(4)换向阀切换的时候不但会影响窑内温度和压力，同时会把窑内杂质带出堵塞蓄热体，把窑外杂质带入窑内，影响烧成环境，使得产品合格率降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器，本发明的的蓄热层只依靠热辐射加热，并不进行换向热转换工作，能够保持窑内压力稳定，减少热量流失，同时降低温差，进而提高了产品的合格率，也延长了燃烧器的使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器，它包括：
燃烧器壳体；
设置在燃烧器壳体内的隔热层，所述隔热层靠近陶瓷炉腔的一端为开口端，所述隔热层靠近陶瓷炉外的一端为闭合端；
安装在隔热层内的蓄热层，所述蓄热层内设置有管道容置腔；
助燃空气管道，所述助燃空气管道自燃烧器壳体外部穿过隔热层的闭合端进入蓄热层的管道容置腔内，
燃气管道，所述燃气管道自燃烧器壳体外部引入助燃空气管道内；
燃气雾化装置，所述助燃空气管道的置于管道容置腔内的端部和所述燃气管道的置于助燃空气管道内的端部均连接在燃气雾化装置上，以便燃气从燃气雾化装置逸出并被助燃空气打散雾化，遇明火并最终形成燃气火焰；
安装在隔热层的开口端的火口砖，所述火口砖上设置有火焰通过孔和以便炉膛热量对蓄热层进行加热的多个辐射透热孔，所述火焰通过孔和管道容置腔相连通，以便火焰从管道容置腔内向炉膛内喷射。
进一步为了更好地控制助燃空气的流量和压力，所述助燃空气管道的置于燃烧器壳体外的端部安装有助燃空气控制阀，以便通过助燃空气控制阀对助燃空气的流量和压力进行控制。
进一步为了更好地控制燃气的流量和压力，所述燃气管道的置于燃烧器壳体外的端部安装有燃气控制阀，以便通过燃气控制阀对燃气的流量和压力进行控制。
进一步，所述燃烧器壳体由耐热钢板制成。
进一步，所述燃烧器壳体的内侧焊接有锚固钩，所述隔热层由高铝耐火材料围绕锚固钩浇筑而成。
进一步为了使得锚固钩更耐腐蚀，所述锚固钩的表面涂有沥青。
进一步为了提高火口砖的高温耐用性，所述火口砖由电熔白刚玉结合莫来石煅烧而成。
进一步提供了一种蓄热层的具体结构，所述蓄热层由多个呈扇形结构的蜂窝陶瓷蓄热体围成，多个蜂窝陶瓷蓄热体共同围成管道容置腔。
进一步为了提高助燃空气管道的耐热性能，所述助燃空气管道采用310S不锈钢制成。
进一步提高了一种燃气雾化装置的具体结构，所述燃气雾化装置为圆柱帽形旋风结构，所述燃气雾化装置上开有多个纵向和横向的通孔，以便燃气通过燃气雾化装置逸出燃气管道，并在燃气雾化装置的外侧附着面被高温高压的助燃空气打散雾化，遇明火并最终形成燃气火焰，进而加热炉膛。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：
(1)燃气通过燃气雾化装置逸出燃气管道，并在燃气雾化装置外侧被助燃空气打散雾化，遇明火并最终形成燃气火焰，火焰通过火焰通过孔喷射至炉膛内，进而对炉膛进行加热，炉膛内的热量通过辐射透热孔加热蓄热层，使得蓄热层吸收热量，进而通过蓄热层对助燃空气管道内的助燃空气和燃气管道内的燃气进行加热，本发明只采用单向的多孔道辐射加热蓄热层技术，而不存在抽取窑内烟气的过程，故而窑内的杂质不会随气流涌入蜂窝陶瓷蓄热体，故而不会出现导致蜂窝陶瓷蓄热体的堵塞和瞬间温度过高的情况，有效地保证了该燃烧器的使用寿命，本发明去除了传统蓄热燃烧技术通过换向阀进行热交换做工的环节，使得炉膛内部压力和温度不会因此产生波动，燃烧火焰稳定，从而提高了产品的合格率；
(2)本发明通过在助燃空气管道增加助燃空气控制阀，在燃气管道增加燃气管道控制阀，能够调节每一台燃烧器的空燃比，使燃烧火焰性质和强度可以根据生产工艺要求在线自动调节，单台燃烧器既可以烧出还原焰又可以烧出氧化焰，同时，当陶瓷窑炉需要强制冷却的时候，该燃烧器可以只打开助燃空气通道，通过鼓入冷风，实现冷却。
附图说明
图1为本发明的用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器的结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为本发明的蓄热层的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1～3所示，一种用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器，它包括：
燃烧器壳体1；
设置在燃烧器壳体1内的隔热层2，所述隔热层2靠近陶瓷炉腔的一端为开口端，所述隔热层2靠近陶瓷炉外的一端为闭合端；
安装在隔热层2内的蓄热层3，所述蓄热层3内设置有管道容置腔31；
助燃空气管道4，所述助燃空气管道4自燃烧器壳体1外部穿过隔热层2的闭合端进入蓄热层3的管道容置腔31内，
燃气管道5，所述燃气管道5自燃烧器壳体1外部引入助燃空气管道4内；
燃气雾化装置6，所述助燃空气管道4的置于管道容置腔31内的端部和所述燃气管道5的置于助燃空气管道4内的端部均连接在燃气雾化装置6上，以便燃气从燃气雾化装置6逸出并被助燃空气打散雾化，遇明火并最终形成燃气火焰；
安装在隔热层2的开口端的火口砖7，所述火口砖7上设置有火焰通过孔71和以便炉膛热量对蓄热层3进行加热的多个辐射透热孔72，所述火焰通过孔71和管道容置腔31相连通，以便火焰从管道容置腔31内向炉膛内喷射。
如图1所示，为了更好地控制助燃空气的流量和压力，所述助燃空气管道4的置于燃烧器壳体1外的端部安装有助燃空气控制阀8，以便通过助燃空气控制阀8对助燃空气的流量和压力进行控制。
如图1所示，为了更好地控制燃气的流量和压力，所述燃气管道5的置于燃烧器壳体1外的端部安装有燃气控制阀9，以便通过燃气控制阀9对燃气的流量和压力进行控制。
所述燃烧器壳体1由耐热钢板制成。具体地，所述耐热钢板的厚度为12mm。
所述燃烧器壳体1的内侧焊接有锚固钩，所述隔热层2由高铝耐火材料围绕锚固钩浇筑而成。具体地，所述隔热层2分为两层，靠近燃烧器壳体1的一层采用高铝针刺毯，比重0.4g/cm3，厚度在20mm左右；靠近蓄热层3的一层采用环保型陶粒造孔轻质高铝耐火材料，比重1.5g/cm3左右，Al2O3含量≥70％，厚度在70mm左右。两者轻质材料结合使用，使得热量能够有效锁定在燃烧器内部。
为了使得锚固钩更加地耐腐蚀，所述锚固钩的表面涂有沥青。
为了提高火口砖7的高温耐用性，所述火口砖7由电熔白刚玉结合莫来石煅烧而成。具体地，所述火口砖7的厚度为100mm，其比重为2.9g/cm3左右，其Al2O3含量≥90％，所述辐射透热孔72的直径为12mm，电熔白刚玉具有良好的抗高温荷软性能和抗火焰冲刷性能，同时莫来石具有良好的热震稳定性能，两者结合的火口砖7具有较好的高温耐用性能。
如图3所示，所述蓄热层3由多个呈扇形结构的蜂窝陶瓷蓄热体32围成，多个蜂窝陶瓷蓄热体32共同围成管道容置腔31。具体地，所述蜂窝陶瓷蓄热体32采用刚玉莫来石材质，其Al2O3含量≥70％，所述所述蜂窝陶瓷蓄热体32的蜂窝孔的直径为6mm，厚度为100mm，一般采用4—6块蜂窝陶瓷蓄热体32构成一个整圆，在本实施例中，所述蜂窝陶瓷蓄热体32设置有四块。
为了提高助燃空气管道4的耐热性能，所述助燃空气管道4采用310S不锈钢制成。
如图1所示，所述燃气雾化装置6为圆柱帽形旋风结构，所述燃气雾化装置6上开有多个纵向和横向的通孔61，以便燃气通过燃气雾化装置6逸出燃气管道5，并在燃气雾化装置6的外侧附着面被高温高压的助燃空气打散雾化，遇明火并最终形成燃气火焰，进而加热炉膛。具体地，所述燃气雾化装置6采用310S不锈钢制成，所述通孔61的直径为2.5mm—3mm.。
本发明的工作原理如下：
燃气通过燃气雾化装置6逸出燃气管道5，并在燃气雾化装置6外侧被助燃空气打散雾化，遇明火并最终形成燃气火焰，所述火焰通过火焰穿过孔71喷射至炉膛内，进而对炉膛进行加热，炉膛内的热量通过辐射透热孔72加热蓄热层3，使得蓄热层3吸收热量，进而通过蓄热层3对助燃空气管道4内的助燃空气和燃气管道5内的燃气进行加热，本发明只采用单向的多孔道辐射加热蓄热层技术，而不存在抽取窑内烟气的过程，故而窑内的杂质不会随气流涌入蜂窝陶瓷蓄热体32，故而不会出现导致蜂窝陶瓷蓄热体32的堵塞和瞬间温度过高的情况，有效地保证了该燃烧器的使用寿命，本发明去除了传统蓄热燃烧技术通过换向阀进行热交换做工的环节，使得炉膛内部压力和温度不会因此产生波动，燃烧火焰稳定，从而提高了产品的合格率；本发明通过在助燃空气管道4增加助燃空气控制阀8，在燃气管道5增加燃气管道控制阀9，能够调节每一台燃烧器的空燃比，使燃烧火焰性质和强度可以根据生产工艺要求在线自动调节，单台燃烧器既可以烧出还原焰又可以烧出氧化焰，同时，当陶瓷窑炉需要强制冷却的时候，该燃烧器可以只打开助燃空气通道4，通过鼓入冷风，实现冷却。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器，其特征在于，它包括：
燃烧器壳体(1)；
设置在燃烧器壳体(1)内的隔热层(2)，所述隔热层(2)靠近陶瓷炉腔的一端为开口端，所述隔热层(2)靠近陶瓷炉外的一端为闭合端；
安装在隔热层(2)内的蓄热层(3)，所述蓄热层(3)内设置有管道容置腔(31)；
助燃空气管道(4)，所述助燃空气管道(4)自燃烧器壳体(1)外部穿过隔热层(2)的闭合端进入蓄热层(3)的管道容置腔(31)内，
燃气管道(5)，所述燃气管道(5)自燃烧器壳体(1)外部引入助燃空气管道(4)内；
燃气雾化装置(6)，所述助燃空气管道(4)的置于管道容置腔(31)内的端部和所述燃气管道(5)的置于助燃空气管道(4)内的端部均连接在燃气雾化装置(6)上，以便燃气从燃气雾化装置(6)逸出并被助燃空气打散雾化，遇明火并最终形成燃气火焰；
安装在隔热层(2)的开口端的火口砖(7)，所述火口砖(7)上设置有火焰通过孔(71)和以便炉膛热量对蓄热层(3)进行加热的多个辐射透热孔(72)，所述火焰通过孔(71)和管道容置腔(31)相连通，以便火焰从管道容置腔(31)内向炉膛内喷射。
2.根据权利要求1所述的用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器，其特征在于：所述助燃空气管道(4)的置于燃烧器壳体(1)外的端部安装有助燃空气控制阀(8)，以便通过助燃空气控制阀(8)对助燃空气的流量和压力进行控制。
3.根据权利要求2所述的用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器，其特征在于：所述燃气管道(5)的置于燃烧器壳体(1)外的端部安装有燃气控制阀(9)，以便通过燃气控制阀(9)对燃气的流量和压力进行控制。
4.根据权利要求1所述的用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器，其特征在于：所述燃烧器壳体(1)由耐热钢板制成。
5.根据权利要求4所述的用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器，其特征在于：所述燃烧器壳体(1)的内侧焊接有锚固钩，所述隔热层(2)由高铝耐火材料围绕锚固钩浇筑而成。
6.根据权利要求5所述的用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器，其特征在于：所述锚固钩的表面涂有沥青。
7.根据权利要求1所述的用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器，其特征在于：所述火口砖(7)由电熔白刚玉结合莫来石煅烧而成。
8.根据权利要求1所述的用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器，其特征在于：所述蓄热层(3)由多个呈扇形结构的蜂窝陶瓷蓄热体(32)围成，多个蜂窝陶瓷蓄热体(32)共同围成管道容置腔(31)。
9.根据权利要求1所述的用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器，其特征在于：所述助燃空气管道(4)采用310S不锈钢制成。
10.根据权利要约书1所述用于陶瓷窑炉的蓄热式燃烧器，其特征在于：所述燃气雾化装置(6)为圆柱帽形旋风结构，所述燃气雾化装置(6)上开有多个纵向和横向的通孔(61)，以便燃气通过燃气雾化装置(6)逸出燃气管道(5)，并在燃气雾化装置(6)的外侧附着面被高温高压的助燃空气打散雾化，遇明火并最终形成燃气火焰，进而加热炉膛。
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