CN203653593U - 一种防震荡的高速预混无焰燃烧的火井燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及防震荡的高速预混无焰燃烧的火井燃烧装置，有效解决煤气与空气混合速率低、燃烧强度低的问题，结构是，燃烧器墙体为底部封闭的筒体结构，与上部的锥筒组成煤气喷嘴通道，煤气喷嘴通道上部开口为煤气空气预混合喷口，筒体下部有煤气进气管，燃烧器墙体内有空气分配环道，空气分配环道的外侧有空气进气管，环形顶部有空气喷嘴管，并与煤气空气预混合喷口的倒锥面连通；燃烧室墙体下端与燃烧器墙体上端相连，燃烧室墙体从下到上同轴有燃烧室通道；煤气空气预混合喷口连通煤气空气预混通道，稳定燃烧通道的壁上从下到上有稳焰柱阵列，稳定燃烧通道下部有热风出口管，本实用新型缩短燃烧过程到完成时间，稳定高速预混气流燃烧火焰。
Description
技术领域
本实用新型涉及高炉热风炉，特别是用于内燃式和外燃式热风炉的一种防震荡的高速预混无焰燃烧的火井燃烧装置。
背景技术
当前，高炉热风炉从节能降耗上考虑要求在燃烧低热值高炉煤气下获得高性能和高风温，而最终达到高效、节能、环保、增产的目的。为此，在热风炉中必须实现优化的燃烧过程与强化的传热过程相结合炉内过程。这就涉及到燃烧装置的结构、蓄热体结构与布置、以及气流流场的组织。纵观目前使用的内燃式和外燃式热风炉,其气体燃烧装置均以煤气与空气在火井燃烧室中混合、预热、着火燃烧模式为主，这种模式总是存在混合不均、燃烧不完全，更因燃烧室空间为狭长通道，常常因火焰稳定性差而导致燃烧震荡，尤其是在高负荷的运行状态下，并会由此导致燃烧装置结构的损坏；由于该炉型的燃烧室与蓄热室是平行布置，使得的气流组织安排不当，进而引起蓄热室中气流分布不均，降低传热效果与蓄热体的利用率；由于燃烧后的烟气进入到蓄热室的路径较长，散热损失就会增大，因而不利于热风温度的提升；综上所述，内燃式和外燃式热风炉因其结构与性能上的缺陷，使其整体性能和实际使用效果都不如顶燃式热风炉。
发明内容
针对上述情况，为克服内燃式和外燃式热风炉的现有技术缺陷，本实用新型之目的就是提供一种防震荡的高速预混无焰燃烧的火井燃烧装置，可有效解决该型热风炉燃烧装置煤气与空气混合速率低、混合不均匀，燃烧强度低、燃烧温度低、燃烧不完全、易出现燃烧震荡的多种问题。
本实用新型解决的技术方案是，包括燃烧器墙体、煤气进气管、煤气喷嘴通道、空气进气管、空气分配环道、空气喷嘴通道、煤气空气预混合喷口，燃烧室墙体、煤气空气预混通道、稳定燃烧通道、稳焰柱阵列、烟气流动通道、以及热风出口管，燃烧器墙体为底部封闭的筒体结构，底部封闭的圆筒与上部的锥筒组成煤气喷嘴通道，煤气喷嘴通道上部开口为倒锥形的煤气空气预混合喷口，筒体下部侧壁上有煤气进气管，燃烧器墙体内设置有矩形截面的空气分配环道，空气分配环道的外侧墙上有垂直连通的空气进气管，空气分配环道的环形顶部有均布的周向辐射状的空气喷嘴管，并以向上45°倾角和煤气空气预混合喷口的到锥面连通；燃烧室墙体为圆筒状，其下端与燃烧器墙体上端同轴相连，燃烧室墙体从下到上同轴设置有煤气空气预混通道、稳定燃烧通道和烟气流动通道构成截面为圆形的燃烧室通道；燃烧器墙体上端面的煤气空气预混合喷口向上连通煤气空气预混通道，稳定燃烧通道的壁上从下到上设置有柱状凸起物排列成的稳焰柱阵列，稳定燃烧通道下部有垂直连通的热风出口管。
本实用新型结构新颖独特，是在现有内燃式和外燃式热风炉用火井燃烧装置的改进与创新，通过变小流通截面既能强化煤气与空气的混合，又能有效缩短燃烧过程到完成时间，通过稳定燃烧段设置壁面的柱状阵列以形成近壁回流区域，从而起到稳定高速预混气流燃烧火焰的作用。
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A-A截面图。
图3为本实用新型图1中B-B截面图。
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。
如图1、图2及图3所示，本实用新型包括燃烧器墙体、煤气进气管、煤气喷嘴通道、空气进气管、空气分配环道、空气喷嘴通道、煤气空气预混合喷口，燃烧室墙体、煤气空气预混通道、稳定燃烧通道、稳焰柱阵列、烟气流动通道、以及热风出口管，燃烧器墙体1为底部封闭的筒体结构，底部封闭的圆筒与上部的锥筒组成煤气喷嘴通道4，煤气喷嘴通道上部开口为倒锥形的煤气空气预混合喷口8，筒体下部侧壁上有煤气进气管3，燃烧器墙体1内设置有矩形截面的空气分配环道6，空气分配环道的外侧墙上有垂直连通的空气进气管5，空气分配环道6的环形顶部有均布的周向辐射状的空气喷嘴管7，并以向上45°倾角和煤气空气预混合喷口8的到锥面连通；燃烧室墙体2为圆筒状，其下端与燃烧器墙体1上端同轴相连，燃烧室墙体2从下到上同轴设置有煤气空气预混通道9、稳定燃烧通道10和烟气流动通道12构成截面为圆形的燃烧室通道；燃烧器墙体1上端面的煤气空气预混合喷口8向上连通煤气空气预混通道9，稳定燃烧通道10的壁上从下到上设置有柱状凸起物排列成的稳焰柱阵列11，稳定燃烧通道10下部有垂直连通的热风出口管13。
所述的燃烧器墙体1和燃烧室墙体2是由金属外壳内壁上砌筑耐高温1200℃～1500℃的耐火材料层构成的圆筒状，燃烧器墙体1和煤气空气预混通道9的耐火材料层用红柱石粘土砖砌筑、稳定燃烧通道10用红柱石-莫来石砖砌筑、烟气流动通道12用红柱石高铝砖砌筑，火井燃烧装置的底部用耐热混凝土浇筑而成。
所述的煤气进气管3和空气进气管5是在金属管内壁上砌筑耐火材料高铝砖或粘土砖构成的圆形通道，煤气进气管3空气进气管5分别设置在燃烧器墙体的下部与上部，煤气进气管3垂直连接煤气喷嘴通道4,空气进气管5垂直连接设置在燃烧器墙体1内的矩形截面的空气分配环道6的外侧环墙上。
所述的空气分配环道6的环形顶面上设置有多个周向辐射状均匀分布截面为扁长矩形的空气喷嘴通道7，并以45°的水平向上倾角接入煤气空气预混合喷嘴8的倒锥面上，煤气喷嘴通道4为底部封闭的锥筒状结构，其接入煤气进气管的部位为圆筒状、上部为逐步收缩的锥筒状结构，并向上与煤气空气预混合喷嘴8的下部开口同轴连通。
所述的稳定燃烧通道10的直径与煤气空气预混通道9相同，其壁面设置的稳焰柱阵列11的大小与间距取决于稳定燃烧段中气流的流速，其排列方式为错位的相间排列，稳定燃烧通道10与热风出口管13垂直连通，用同质耐火材料相互砌筑成一体。
实施时，在燃烧器中煤气通过煤气喷嘴通道4与空气通过空气喷嘴通道7，在煤气与空气预混喷口8中相互混合并进入煤气与空气预混通道9继续完成气流的混合而最终形成预混气流，再进入稳定燃烧通道10，并借助稳焰柱阵列11形成壁面高温回流预热区域，以稳定高速气流的燃烧过程，使高速预混气流得以在稳定燃烧通道10中完成燃烧过程而向上进入烟气流动通道12。对于内燃式或外燃式热风炉，如果采用这种火井中的高速流动燃烧方式，将原来煤气与空气间的边混合边燃烧的占用较大燃烧空间的长焰燃烧方式改变为预混或半预混的高速短焰乃至于无焰燃烧方式，这就有效解决了火井燃烧过程不稳定、易引起燃烧震荡，以及燃烧温度低、到蓄热室时间长等关键问题。这为现存的内燃式和外燃式热风炉的技术改造提供了一条让其能够实现高效、高温、高强度、且安全与稳定运行的道路，也为其达到节省燃料、节约投资、降低废气温度与有害气体的排放量、减少环境污染的良好效果提供了有效的措施。
Claims (5)
1.一种防震荡的高速预混无焰燃烧的火井燃烧装置，包括燃烧器墙体、煤气进气管、煤气喷嘴通道、空气进气管、空气分配环道、空气喷嘴通道、煤气空气预混合喷口，燃烧室墙体、煤气空气预混通道、稳定燃烧通道、稳焰柱阵列、烟气流动通道、以及热风出口管，其特征在于，燃烧器墙体（1）为底部封闭的筒体结构，底部封闭的圆筒与上部的锥筒组成煤气喷嘴通道（4），煤气喷嘴通道上部开口为倒锥形的煤气空气预混合喷口（8），筒体下部侧壁上有煤气进气管（3），燃烧器墙体（1）内设置有矩形截面的空气分配环道（6），空气分配环道的外侧墙上有垂直连通的空气进气管（5），空气分配环道（6）的环形顶部有均布的周向辐射状的空气喷嘴管（7），并以向上45°倾角和煤气空气预混合喷口（8）的倒锥面连通；燃烧室墙体（2）为圆筒状，其下端与燃烧器墙体（1）上端同轴相连，燃烧室墙体（2）从下到上同轴设置有煤气空气预混通道（9）、稳定燃烧通道（10）和烟气流动通道（12）构成截面为圆形的燃烧室通道；燃烧器墙体（1）上端面的煤气空气预混合喷口（8）向上连通煤气空气预混通道（9），稳定燃烧通道（10）的壁上从下到上设置有柱状凸起物排列成的稳焰柱阵列（11），稳定燃烧通道（10）下部有垂直连通的热风出口管（13）。
2.根据权利要求1所述的防震荡的高速预混无焰燃烧的火井燃烧装置，其特征在于，所述的燃烧器墙体（1）和燃烧室墙体（2）是由金属外壳内壁上砌筑耐高温1200℃～1500℃的耐火材料层构成的圆筒状。
3.根据权利要求1所述的防震荡的高速预混无焰燃烧的火井燃烧装置，其特征在于，所述的煤气进气管（3）和空气进气管（5）是在金属管内壁上砌筑耐火材料高铝砖或粘土砖构成的圆形通道，煤气进气管（3）空气进气管（5）分别设置在燃烧器墙体的下部与上部，煤气进气管（3）垂直连接煤气喷嘴通道（4）,空气进气管（5）垂直连接设置在燃烧器墙体（1）内的矩形截面的空气分配环道（6）的外侧环墙上。
4.根据权利要求1所述的防震荡的高速预混无焰燃烧的火井燃烧装置，其特征在于，所述的空气分配环道（6）的环形顶面上设置有多个周向辐射状均匀分布截面为扁长矩形的空气喷嘴通道（7），并以45°的水平向上倾角接入煤气空气预混合喷嘴（8）的倒锥面上，煤气喷嘴通道（4）为底部封闭的锥筒状结构，其接入煤气进气管的部位为圆筒状、上部为逐步收缩的锥筒状结构，并向上与煤气空气预混合喷嘴（8）的下部开口同轴连通。
5.根据权利要求1所述的防震荡的高速预混无焰燃烧的火井燃烧装置，其特征在于，所述的稳定燃烧通道（10）的直径与煤气空气预混通道（9）相同，其壁面设置的稳焰柱阵列（11）的大小与间距取决于稳定燃烧段中气流的流速，其排列方式为错位的相间排列，稳定燃烧通道（10）与热风出口管（13）垂直连通，用同质耐火材料相互砌筑成一体。
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2013
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