CN204254614U - 煤气空气预混上喷拱顶射流引导的回流预热分级燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及煤气空气预混上喷拱顶射流引导的回流预热分级燃烧装置,燃烧室墙体内为燃烧室，燃烧室墙体上的空气进气管和煤气进气管连接在燃烧室墙体内的空气与煤气分配通道，煤气和空气分配通道间的煤气空气预混格栅的煤气喷孔与煤气分配通道相通，空气喷孔与空气分配通道相通，煤气空气预混格栅的出口连通置于煤气分配通道内侧装在燃烧室墙体内的预混气流分配环道，预混气流分配环道的上部有和燃烧室相连通的开口，燃烧室顶部有连通燃烧室的空气喷嘴管，本实用新型提高了燃烧强度与燃烧的稳定性，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。
Description
技术领域
本实用新型涉及高炉热风炉的燃烧器，特别是为高炉提供高温鼓风的热风炉用的一种煤气空气预混上喷拱顶射流引导的回流预热分级燃烧装置。
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，尤其是燃烧器的结构与性能对热风炉的影响尤为关键，纵观目前使用的各种高炉热风炉的燃烧器,大多数都以煤气与空气在燃烧空间中混合、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、燃烧室空间大、燃烧器结构选择不当等问题，导致燃烧室中燃烧气流的特征变化大、气流不稳定、燃烧强度低，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；由于蓄热体的结构与布置均难以按照流场结构和负荷状态选取，从而整体影响热风炉的性能和实际使用效果。因此，随着人们对燃烧、传热传质、流体流动的理论及其应用技术认识的提高和应用实践的深入，以及炼铁工艺对于稳定高风温的需求和冶金行业高效、节能与环保的重视，对热风炉领域内的燃烧器改进势在必行。
发明内容
针对上述情况，为克服现有燃烧器的燃烧与传热结构上的不足，以及进一步考虑符合节能减排要求的燃烧装置，本实用新型提供一种煤气空气预混上喷拱顶射流引导的回流预热分级燃烧装置，可有效解决煤气与空气混合速率低、混合不均匀，燃烧强度低、燃烧不完全及燃烧室空间大的问题。
本实用新型采用的技术方案是，包括燃烧室墙体、燃烧室，空气进气管、煤气进气管、空气分配通道、煤气分配通道，煤气空气预混格栅、空气喷孔、煤气喷孔、预混气流分配环道和空气喷嘴管，燃烧室墙体是由上部拱顶与下部垂直的筒形墙体连接在一起而构成，燃烧室墙体的内部空间为燃烧室，燃烧室墙体的筒形墙体上垂直其轴线从下到上错开布置有空气进气管和煤气进气管，空气进气管和煤气进气管分别垂直连接砌筑在燃烧室墙体内的空气分配通道与煤气分配通道，煤气分配通道的底部和空气分配通道的顶部之间设有煤气空气预混格栅，煤气空气预混格栅的煤气喷孔置于煤气分配通道的底部与煤气分配通道相通，煤气空气预混格栅的空气喷孔置于空气分配通道的顶部与空气分配通道相通，煤气空气预混格栅的出口连通置于煤气分配通道内侧（煤气分配通道内侧是指靠近燃烧室的一侧）装在燃烧室墙体内的预混气流分配环道，预混气流分配环道的上部有和燃烧室相连通的开口，燃烧室顶部有垂直向下连通燃烧室的回流导向用的空气喷嘴管。
本实用新型是在现有热风炉燃烧器结构基础上所做的改进与创新，用格栅式的煤气与空气的快速预混方式产生的向上环形气流，与燃烧室顶部中心部位向下喷吹的气流的结合，以强化燃烧室回流涡旋的流场结构的燃烧装置设计，有效实现热风炉燃烧装置的快速而均匀的混合与高强度回流涡旋预热燃烧，有效提高了燃烧强度与燃烧的稳定性。在热风炉上采用这种燃烧器可以保证热风炉在安全与稳定前提下的高效、高热强度与高送风温度的运行，继而达到节省燃料、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。
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的B向视图。
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室墙体1、燃烧室2，空气进气管3、煤气进气管4、空气分配通道5、煤气分配通道6，煤气空气预混格栅7、空气喷孔7a、煤气喷孔7b、预混气流分配环道8和空气喷嘴管9，其特征在于，燃烧室墙体1是由上部拱顶与下部垂直的筒形墙体连接在一起而构成，燃烧室墙体的内部空间为燃烧室2，燃烧室墙体1的筒形墙体上垂直其轴线从下到上错开布置有空气进气管3和煤气进气管4，空气进气管3和煤气进气管4分别垂直连接砌筑在燃烧室墙体内的空气分配通道5与煤气分配通道6，煤气分配通道6的底部和空气分配通道5的顶部之间设有煤气空气预混格栅7，煤气空气预混格栅的煤气喷孔7b置于煤气分配通道6的底部与煤气分配通道相通，煤气空气预混格栅的空气喷孔7a置于空气分配通道5的顶部与空气分配通道相通，煤气空气预混格栅7的出口连通置于煤气分配通道内侧（煤气分配通道内侧是指靠近燃烧室的一侧）装在燃烧室墙体内的预混气流分配环道8，预混气流分配环道8的上部有和燃烧室2相连通的开口，燃烧室2顶部有垂直向下连通燃烧室2的回流导向用的空气喷嘴管9。
所述的燃烧室墙体1为金属外壳内壁上砌筑耐高温1300℃～1500℃的耐火材料层构成，耐高温的耐火材料层由抗热震性强的红柱石高铝砖或堇青石-莫来石砖构成的内层、轻质耐火材料构成的外层，以及外层外面的陶瓷纤维棉与喷涂层由内至外依次组合在一起构成。
所述的空气进气管3和煤气进气管4是在金属管内壁上砌筑高铝砖或粘土砖构成的圆形通道。
所述的空气分配通道5和煤气分配通道6是由红柱石高铝砖砌筑构成的纵截面为矩形的环形通道。
所述的煤气空气预混格栅7的结构是，砖体上下、左右交错构成多层水平喷孔，上部两层为煤气喷孔7b，煤气喷孔的下面两层为空气喷孔7a，煤气喷孔7b和空气喷孔7a的出口与预混气流分配环道8的外侧墙体垂直连通,煤气空气预混格栅7是由红柱石高铝砖或堇青石-莫来石砖砌筑而成环形。
所述的预混气流分配环道8的截面为矩形，上部的开口垂直于燃烧室，开口内侧的墙壁向预混气流分配环道的中心线方向倾斜。
所述的空气喷嘴管9设置在燃烧室2顶部的中心，是由材质为高铝的红柱石砖砌筑构成的下部收缩状喷管。
实施时，煤气通过煤气分配通道6底部进入煤气空气预混格栅7，并从其交错排列的煤气喷孔7b进入预混气流分配环道8，空气通过空气分配通道5的顶部进入煤气空气预混格栅7，并从其交错排列的空气喷孔7a进入预混气流分配环道8，在这里煤气与空气均匀充分且快速地进行有效的混合，然后通过预混气流分配环道8的上部开口垂直向上进入燃烧室2在燃烧室球形拱顶的限制下形成回流涡旋流动，之后在燃烧室2顶部的空气喷嘴管9喷射气流的引导下使得回流涡旋流动得以强化，并在其引导下快速离开燃烧室。这种在燃烧室内形成有利于快速的回流预混与预热、着火与燃烧的气流流型结构，能有效改善燃烧装置的回流稳焰的燃烧过程，并有利于实现分级预混、预热、着火与燃烧的可燃气体低氮氧化物（NOX）燃烧状态，空气喷嘴管9可以喷射空气或者富氧空气（氧含量在30%左右），能形成先期欠氧燃烧（降低燃烧温度）而后再强化混合燃烧过程的燃烧模式（用于低热值煤气的燃烧）；也可以喷射煤气或煤气与空气的混合物，能形成先期的过量空气燃烧而后期的强化混合燃烧过程的燃烧模式（用于高热值煤气的燃烧）。
热风炉采用本实用新型的煤气空气格栅预混上喷并在顶喷射气流的引导下强回流预热的分级燃烧装置之后，将煤气与空气间的边混合边燃烧的占用大量燃烧空间的燃烧方式改变为格栅小空间中的高强、快速、多孔口的射流喷射预混合，并利用预混气流分配环道8垂直向上的开口的导向使得进入燃烧室的气流形成拱顶折返的回流涡旋流场，并在燃烧室拱顶设置的空气喷嘴管9的气流喷射作用下，形成强旋流自预热功能很强的高强度预混气流的回流涡旋的预热燃烧，这就有效解决了低热值煤气预混效果差、预热强度低、燃烧不稳定、燃烧温度低等高炉热风炉燃烧过程的一些关键问题。因此，采用本燃烧装置的热风炉的热工性能，能使热风炉在燃烧低热值煤气的条件下，在煤气与空气均不预热的条件下，具备了高效、高风温、与节能环保的功能，而且还实现了减少NOX排放的分级燃烧技术，做到了在强化燃烧过程的同时更加符合环保的要求，具有显著地经济和社会效益。
Claims (7)
1.煤气空气预混上喷拱顶射流引导的回流预热分级燃烧装置，包括燃烧室墙体（1）、燃烧室（2），空气进气管（3）、煤气进气管（4）、空气分配通道（5）、煤气分配通道（6），煤气空气预混格栅（7）、空气喷孔（7a）、煤气喷孔（7b）、预混气流分配环道（8）和空气喷嘴管（9），其特征在于，燃烧室墙体（1）是由上部拱顶与下部垂直的筒形墙体连接在一起而构成，燃烧室墙体的内部空间为燃烧室（2），燃烧室墙体（1）的筒形墙体上垂直其轴线从下到上错开布置有空气进气管（3）和煤气进气管（4），空气进气管（3）和煤气进气管（4）分别垂直连接砌筑在燃烧室墙体内的空气分配通道（5）与煤气分配通道（6），煤气分配通道（6）的底部和空气分配通道（5）的顶部之间设有煤气空气预混格栅（7），煤气空气预混格栅的煤气喷孔（7b）置于煤气分配通道（6）的底部与煤气分配通道相通，煤气空气预混格栅的空气喷孔（7a）置于空气分配通道（5）的顶部与空气分配通道相通，煤气空气预混格栅（7）的出口连通置于煤气分配通道内侧装在燃烧室墙体内的预混气流分配环道（8），预混气流分配环道（8）的上部有和燃烧室（2）相连通的开口，燃烧室（2）顶部有垂直向下连通燃烧室（2）的回流导向用的空气喷嘴管（9）。
2.根据权利要求1所述的煤气空气预混上喷拱顶射流引导的回流预热分级燃烧装置，其特征在于，所述的燃烧室墙体（1）为金属外壳内壁上砌筑耐高温1300℃～1500℃的耐火材料层构成，耐高温的耐火材料层由抗热震性强的红柱石高铝砖或堇青石-莫来石砖构成的内层、轻质耐火材料构成的外层，以及外层外面的陶瓷纤维棉与喷涂层由内至外依次组合在一起构成。
3.根据权利要求1所述的煤气空气预混上喷拱顶射流引导的回流预热分级燃烧装置，其特征在于，所述的空气进气管（3）和煤气进气管（4）是在金属管内壁上砌筑高铝砖或粘土砖构成的圆形通道。
4.根据权利要求1所述的煤气空气预混上喷拱顶射流引导的回流预热分级燃烧装置，其特征在于，所述的空气分配通道（5）和煤气分配通道（6）是由红柱石高铝砖砌筑构成的纵截面为矩形的环形通道。
5.根据权利要求1所述的煤气空气预混上喷拱顶射流引导的回流预热分级燃烧装置，其特征在于，所述的煤气空气预混格栅（7）的结构是，砖体上下、左右交错构成多层水平喷孔，上部两层为煤气喷孔（7b），煤气喷孔的下面两层为空气喷孔（7a），煤气喷孔（7b）和空气喷孔（7a）的出口与预混气流分配环道（8）的外侧墙体垂直连通,煤气空气预混格栅（7）是由红柱石高铝砖或堇青石-莫来石砖砌筑而成环形。
6.根据权利要求1所述的煤气空气预混上喷拱顶射流引导的回流预热分级燃烧装置，其特征在于，所述的预混气流分配环道（8）的截面为矩形，上部的开口垂直于燃烧室，开口内侧的墙壁向预混气流分配环道的中心线方向倾斜。
7.根据权利要求1所述的煤气空气预混上喷拱顶射流引导的回流预热分级燃烧装置，其特征在于，所述的空气喷嘴管（9）设置在燃烧室（2）顶部的中心，是由材质为高铝的红柱石砖砌筑构成的下部收缩状喷管。
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| CN201420722796.7U CN204254614U (zh) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | 煤气空气预混上喷拱顶射流引导的回流预热分级燃烧装置 |
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| CN (1) | CN204254614U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105444171A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-03-30 | 陈维汉 | 一种带顶部燃烧调节的旋流高速燃烧装置 |
| CN110044176A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-07-23 | 郑州釜鼎热能技术有限公司 | 一种预混气流垂直上喷燃烧的隧道窑的燃烧装置 |
| CN111578282A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-08-25 | 郑州釜鼎热能技术有限公司 | 一种气冷燃烧通道性能可控的高速旋流预混燃烧装置 |
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2014
- 2014-11-27 CN CN201420722796.7U patent/CN204254614U/zh active Active
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