CN201962308U - 一种带空气自预热装置的高风温热风炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及带空气自预热装置的高风温热风炉，可有效解决助燃空气预热、煤气与空气混合、燃烧不充分、风温不高、设备装置复杂、能源消耗大等热风炉的问题。其结构是，燃烧室上有热风出口管，燃烧室下部的燃烧器内周向交错布置有燃烧器的煤气喷嘴、空气喷嘴、预混环道、煤气分配环道和煤气进气管，环墙式的空气预热装置设置在蓄热室内墙外，其下设置有空气分配环道和与空气分配环道连接的空气进气管，蓄热室下部内有炉箅子，炉箅子下面有冷风室和与冷风室连接的烟气出口管及冷风进入管，炉箅子上部在蓄热室内有蓄热体，构成热风炉整体结构。本实用新型投资省、效率高、不额外占地、管路系统简单、结构稳定，使用效果好，寿命长，节能环保，经济和社会效益显著。

Description

一种带空气自预热装置的高风温热风炉

一、技术领域

本实用新型涉及热风炉，特别是为炼铁高炉提供高温高压的鼓风或为一般工业加热提供工艺所需热风的一种带空气自预热装置的高风温热风炉。

二、背景技术

目前，高炉热风炉已经进入顶燃式热风炉时代，从节能降耗上考虑要求高炉鼓风向高风温方向发展，尤其是在燃烧低热值高炉煤气下获得高热风温度，而且还要达到高的热效率，以最终实现高效、节能、环保、增产的目的。热风炉要实现高效与高风温，关键在于其燃烧过程与传热过程能否达到高强度燃烧与高效率传热，以及二者能否恰当而有效地结合起来。当热风炉以性能优化的燃烧装置与蓄热-换热装置作为实现高风温的基础之后，如何提高煤气与助燃空气的温度就成为继续实现更高风温的主要条件。比如热管预热器的采用、烟气再加热装置的采用、以及空气预热炉的使用。这些装置预热煤气与空气都是要付出较高代价的，包括初投资的增加和运行维护费用的增加。如果采用四座热风炉系统，采取2烧1送1预热(预热助燃空气)的操作模式，其增加热风炉和管路系统的投资费用。因此，如何研制一种投资省、效率高、不额外占地、管路系统简单、结构稳定的新颖的热风炉呢？

三、发明内容

针对上述情况，为克服现有热风炉预热装置与之分置的技术缺陷，本实用新型之目的，就是提供一种带空气自预热装置的高风温热风炉，它是一种能让蓄热室大墙兼具空气预热器作用的带空气自预热装置的新型热风炉，可有效解决助燃空气预热、煤气与空气混合、燃烧不充分、风温不高、设备装置复杂、能源消耗大等热风炉的关键问题。

本实用新型解决的技术方案是，包括燃烧室、燃烧器、空气进口、煤气进口、蓄热室和蓄热体，燃烧室上有热风出口管，燃烧室下部的燃烧器内周向交错布置有燃烧器的煤气喷嘴、空气喷嘴、预混环道、煤气分配环道和煤气进气管，环墙式的空气预热装置设置在蓄热室内墙外，其下设置有空气分配环道和与空气分配环道连接的空气进气管，蓄热室下部内有炉箅子，炉箅子下面有冷风室和与冷风室连接的烟气出口管及冷风进入管，炉箅子上部在蓄热室内有蓄热体，构成热风炉整体结构。

本实用新型热风炉的蓄热室大墙中设置的助燃空气预热装置，该装置环状布置在蓄热室内墙之外从上到下设置垂直通道，空气流经预热装置的通道带走通过蓄热室内层大墙砖传出的热量而被加热升温。之后热空气经喷嘴进入在燃烧器的预混合环道，再与煤气充分混合后进入燃烧室。该装置能有效减少大墙的热损失，且合理的用来预热助燃空气。初步计算表明，可将热风温度预热到300℃以上，而散热损失减少40％以上。此外，热风炉蓄热室大墙的结构因为将一层轻质换成了带用通道的重质砖，其结构的承载能力和结构的稳定性都得到了加强。这无疑是一种投资省、效率高、节能环保、使用寿命长、不额外占地、管路系统简单、结构稳定而新颖的热风炉，经济和社会效益显著。

四、附图说明

图1为本实用新型的剖面主视图。

图2为本实用新型图1中B-B处截面图。

图3为本实用新型图1中A-A处截面图。

五、具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

由图1、图2、及图3所示，本实用新型热风炉包括包括燃烧室、燃烧器、空气进口、煤气进口、蓄热室和蓄热体，燃烧室1上有热风出口管15，燃烧室1下部的燃烧器2内周向交错布置有燃烧器的煤气喷嘴3a、空气喷嘴3b、预混环道4、煤气分配环道5和煤气进气管6，环墙式的空气预热装置9设置在蓄热室10内墙外，其下设置有空气分配环道7和与空气分配环道连接的空气进气管8，蓄热室下部内有炉箅子16，炉箅子16下面有冷风室12和与冷风室连接的烟气出口管13及冷风进入管14，炉箅子16上部在蓄热室内有蓄热体17，构成热风炉整体结构。

为了保证使用效果，所述的燃烧室1为蛋球的拱顶形，并同轴与下面的圆筒状的燃烧器2连接在一起，燃烧器端面有煤气与空气在其中混合的预混环道4，煤气喷嘴3a从环道侧面接入，呈均匀排列状，空气喷嘴3b从环道底部相连，另一端连接空气预热装置9；煤气喷嘴与空气喷嘴相互垂直相交，构成煤气与空气在预混环道中的气流对冲混合结构。

所述的空气预热装置9为异型耐火砖砌成的圆筒形设置在蓄热室10墙体内的环墙状结构，每一块砖为“弓”形或为“口”形，交错堆砌构成流道11；空气预热装置9下部连通助燃空气的分配环道7，其外壁面上有助燃空气进气管8。

所述的蓄热室10与冷风室12间同轴连接，蓄热室10与冷风室12之间有炉箅子16，炉箅子上堆砌格子砖蓄热体17，冷风室12墙体上接有烟气排出管13、冷风进口管14；放置蓄热体的炉箅子16是分成若干个独立的块，相互间留有膨胀缝隙，放置在横梁上，由炉箅子支撑柱支撑，支撑柱固定在热风炉的刚性底座上，燃烧室1侧墙上有热风出口管15。

所述的燃烧室1与其下的燃烧器2构成一个整体，通过固定在炉壳上的托圈将其支撑在炉壳上，并与蓄热室10之间采用无应力的迷宫结构对接在一起，以保证二者之间在轴线方向上均可上下自由滑移，所说的迷宫结构是建筑上的一种常用的砌筑连接结构，是借用古代军事上的阵法，如诸葛亮的八卦阵等，看起来有通道，但不与外部相连通，互相间封闭，建筑上是利用此原理砌筑成内部虽有移动空隙，但并不与外界连通，在保证整体密封的情况下，又保证了整体的刚性和安全性的一种砌筑结构。

所述的蓄热体17为耐火球堆砌构成，耐火球的直径为φ40～φ80mm，蓄热体还可以是由不同孔径的锥孔格子砖堆砌构成，格子砖的格孔为锥形，直径为φ15～φ40mm，格子砖大孔径的一端面互相连通，以保证格子砖的通孔率，且使格子砖间能做到气流互通，以利于起到均压与均流的作用，蓄热体也可为正六边形或梅花形的蜂窝状陶瓷结构。

本实用新型热风炉整体外形为弹头状结构，其外壳是由钢材制成，使用该热风炉能实现空气在预热装置中充分预热，并在预混环道中与煤气相遇而混合，并向上喷射而出，在折返气流的预热下快速着火燃烧，由于助燃空气充分预热后温度较高，有效提高了燃烧温度。由于燃烧后的烟气经回旋折返后形成分布均匀的高温烟气流进入其下的格子砖蓄热体，有效提高了气流的传热效果与格子砖的利用率。由于空气预热装置有效利用了热风炉自身的空间而省去了外设空气预热装置，而预热温度又不受排烟温度的影响，其自调节性能更强，且可通过降低排烟温度而提高热风炉效率。因此，其简单的结构与系统、混合燃烧的强度、气流的热交换效果、热风温度的提升、排烟温度的降低等都会明显优于其他类型的热风炉。

由上述结构可以看出，本实用新型是由钢制外壳内由不同规格的耐火材料砌筑而成的设备。

燃烧室1同轴连接其下的圆筒状的燃烧器2，燃烧器端面有煤气与空气在其中混合的预混环道4，煤气喷嘴3a从环道侧面接入呈均匀排列状，空气喷嘴3b从预混环道4底部进入，另一端连接空气预热装置9；煤气喷嘴与空气喷嘴相互垂直相交，以在预混环道中形成气流对冲混合。

圆筒形助燃空气预热装置9设置在蓄热室10的墙体内，为异型耐火砖砌成的环墙状结构，每一块砖为弓形结构或为口形结构，交错堆砌构成复杂流道11，以利于空气流动和增强传热；圆筒形助燃空气预热装置9在下部连通助燃空气的分配环道7，其外壁面上布置助燃空气进气管8。

蓄热室10与冷风室12是同轴连接，其间以炉箅子16分隔，之上堆砌蓄热体17；冷风室12墙体上接有烟气排出管13、冷风进口管14；放置蓄热体的炉箅子16是分成若干个独立的块，相互间留有膨胀缝隙，放置在横梁上，由炉箅子支撑柱支撑，支撑柱固定在热风炉的刚性底座上。拱顶燃烧室1侧墙上有热风出口管15。燃烧室1与其下的燃烧器2构成一个整体，通过固定在炉壳上的托圈将其支撑在炉壳上，并与蓄热室10之间采用无应力的迷宫对接方式，以保二者之间在轴线方向均可上下自由滑移。蓄热室10中炉箅子12之上堆砌蓄热体17，可以是耐火球堆砌，球的直径在φ40～φ80mm之间，也可以是不同孔径的格子砖，其孔径在φ15～φ40mm之间，也可以是蜂窝状陶瓷结构，即小孔为正六边形或梅花形等，其选择与热风炉大小及用途密切相关；为了保证格子砖的通孔率格孔采用锥孔结构。且使得格孔间能做到气流互通，以利于起到均压与均流的作用。

使用上述热风炉时，煤气通过进气管6而助燃空气通过进气管8进入各自的气流分配环道5和7，接着煤气通过分配环道5进入周向均匀分布的煤气喷嘴3a而后喷射进入燃烧器2上部的气流预混环道4；再说进入空气分配环道7的助燃空气向上进入轴向均布空气预热装置9的气流通道11在其中吸收通过蓄热室内墙传过来的热量，最后从预热装置9的顶部经空气喷嘴3b进入预混环道4的底部；由于煤气从侧面进入预混环道而空气从底部垂直向上进入预混环道，于是在在相互对冲下实现充分混合，并迅速向上进入燃烧室1，在折返烟气形成的回流涡旋的预热下快速着火燃烧，形成烟气后折返向下，再回流的低压牵引下形成均匀的进入蓄热室的流场，在与蓄热体17充分均匀地换热之后进入冷风室12，由烟气排出管13进入烟道。燃烧过程结束后，进入送风过程；高压冷风从冷风管14进入，经冷风室12后流入蓄热体格子砖17，再流经燃烧室中的，从侧面热风出口管15流出。鉴于助燃空气流经空气预热装置9使其温度得到较大的提升，使得燃烧温度得以提高，直接强化了燃烧过程；再配合优化的燃烧过程与传热过程，得以实现提高燃烧强度与燃烧温度的目的，进而为实现高风温创造了极为有利的条件。

总之，本实用新型科学利用蓄热室大墙，在其中设置圆筒形的助燃空气预热装置，使之不仅节省外置的空气预热装置，还将部分散热转变为住热空气携带的热量，其简化系统节省出投资与节约能源的效果十分明显。由于自身的预热装置的预热效果好于外置的空气预热器，燃烧温度和热风温度的提高更加显著。因此，以简单而合理的结构来有效提高助燃空气温度，再配置能使煤气与空气快速均匀混合、迅速高强度燃烧、且燃烧气流速度分布不均匀的燃烧装置，以及能强化传热过程的蓄热体结构，就能有效保证热风炉高效、高温、均速、高热强度、且安全与稳定地运行；继而实现节省燃料、节约投资、降低废气温度与排放量、减少环境污染的良好的经济效益与社会效益。

Claims (6)

1.一种带空气自预热装置的高风温热风炉，包括燃烧室、燃烧器、空气进口、煤气进口、蓄热室和蓄热体，其特征在于，燃烧室(1)上有热风出口管(15)，燃烧室(1)下部的燃烧器(2)内周向交错布置有燃烧器的煤气喷嘴(3a)、空气喷嘴(3b)、预混环道(4)、煤气分配环道(5)和煤气进气管(6)，环墙式的空气预热装置(9)设置在蓄热室(10)内墙外，其下设置有空气分配环道(7)和与空气分配环道连接的空气进气管(8)，蓄热室下部内有炉箅子(16)，炉箅子(16)下面有冷风室(12)和与冷风室连接的烟气出口管(13)及冷风进入管(14)，炉箅子(16)上部在蓄热室内有蓄热体(17)，构成热风炉整体结构。

2.根据权利要求1所述的带空气自预热装置的高风温热风炉，其特征在于，所述的燃烧室(1)为蛋球的拱顶形，并同轴与下面的圆筒状的燃烧器(2)连接在一起，燃烧器端面有煤气与空气在其中混合的预混环道(4)，煤气喷嘴(3a)从环道侧面接入，呈均匀排列状，空气喷嘴(3b)从环道底部相连，另一端连接空气预热装置(9)；煤气喷嘴与空气喷嘴相互垂直相交，构成煤气与空气在预混环道中的气流对冲混合结构。

3.根据权利要求1所述的带空气自预热装置的高风温热风炉，其特征在于，所述的空气预热装置(9)为异型耐火砖砌成的圆筒形设置在蓄热室(10)墙体内的环墙状结构，每一块砖为“弓”形或为“口”形，交错堆砌构成流道(11)；空气预热装置(9)下部连通助燃空气的分配环道(7)，其外壁面上有助燃空气进气管(8)。

4.根据权利要求1所述的带空气自预热装置的高风温热风炉，其特征在于，所述的蓄热室(10)与冷风室(12)间同轴连接，蓄热室(10)与冷风室(12)之间有炉箅子(16)，炉箅子上堆砌格子砖蓄热体(17)，冷风室(12)墙体上接有烟气排出管(13)、冷风进口管(14)；放置蓄热体的炉箅子(16)是分成若干个独立的块，相互间留有膨胀缝隙，放置在横梁上，由炉箅子支撑柱支撑，支撑柱固定在热风炉的刚性底座上，燃烧室(1)侧墙上有热风出口管(15)。

5.根据权利要求1所述的带空气自预热装置的高风温热风炉，其特征在于，所述的燃烧室(1)与其下的燃烧器(2)构成一个整体，通过固定在炉壳上的托圈将其支撑在炉壳上，并与蓄热室(10)之间采用无应力的迷宫结构对接在一起。

6.根据权利要求1所述的带空气自预热装置的高风温热风炉，其特征在于，所述的蓄热体(17)为耐火球堆砌构成，耐火球的直径为φ40～φ80mm，或是由不同孔径的锥孔格子砖堆砌构成，格子砖的格孔为φ15～φ40mm，或是为正六边形或梅花形的蜂窝状陶瓷结构。

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