CN216891059U - 一种旋流短焰顶燃式热风炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及旋流短焰顶燃式热风炉，可有效解决现有技术混合燃烧空间大，存在爆震、浪费煤气，送风与燃烧的温差大、混合燃烧不充分、空气过剩系数大、氮氧化物排放值高等性能和结构缺陷的问题，其解决的技术方案是，燃烧室的墙体外壁上分别设置有煤气支管、空气支管，煤气支管、空气支管分别与设置在燃烧室墙体内的煤气环道、空气环道相连通，煤气环道、空气环道分别与煤气通道、空气通道相连通，煤气通道、空气通道均与伸入燃烧室内部的若干混合喷气口相连通，本实用新型缩小送风与燃烧的温差、强化了混合燃烧、可以使空气过剩系数由原来的1.108至1.2缩小至1.02‑1.05，也节约了大量的煤气，是顶燃式热风炉上的创新。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种预混旋流长焰燃烧技术和蓄热换热热性能提高的的热风炉技术改造的顶燃式热风炉。
背景技术
目前小拱顶顶燃式热风炉预燃室设计的结构为上两排为煤气通道、下两排为空气通道，煤气和空气通道角度均以轴线为中心水平倾斜25度设置，其中的一排空气往上翘15度或水平设置，其目的是形成旋流稳定火焰和强化混合燃烧的外预混结构（外预混为长焰燃烧技术），但是存在以下弊端：①旋流长焰混合的弊端是火焰分散且长，温度分布不集中，影响风温，同时空气过剩系数一般都在1.108-1.2之间，导致带进热风炉冷空气量大，风温受到一定影响，加之旋流角度大，当大功率混合燃烧时，烟气流场分布不均匀，影响风温正常水平；②旋流预混长焰技术导致燃烧和送风温差较大，燃烧和送风喷嘴数模计算结果最大温差在920度，预燃室结构稳定性受影响；③由于煤气设置在上，空气设置在下，受设置的正常操作程序的影响，易产生爆震损坏煤气燃烧器喷嘴结构；④煤气和空气在一个巨大预混室空间预混旋流从预燃室与拱顶联接处出口喷入燃烧室，属于典型的预混旋流长焰燃烧模式、空气系数过大，风温受影响，由于性能缺陷导致的拱顶温度和送风温差加大，高风温时氮氧化物排放超标，长焰预混燃烧必须有对应的较大的燃烧室空间，尤其是高氮氧化物排放的环保不达标问题，直接影响着高炉是否正常达标生产或停产企业利益问题。因此，现有顶燃式热风炉技术不动外部结构配置、不做炉壳切割的热风炉内部结构及性能优化改进和创新来实现环保低氮高风温是目前迫切需求的技术问题。
发明内容
针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是在现有预混旋流长焰燃烧顶燃式热风炉技术及炉型基础上进行创新优化成为一种旋流短焰燃烧顶燃式热风炉技术，短焰旋流燃烧技术可以大大缩小燃烧室空间，并将在现有顶燃式热风炉蓄热室设计高度基础上增加及调整不同格子砖孔径和结构，大幅度提高蓄热换热性能，缩小送风和拱顶温度差，可有效解决现有技术混合燃烧空间大，存在爆震、浪费煤气，送风与燃烧的温差大、混合燃烧不充分、空气过剩系数大、氮氧化物排放值高等性能和结构缺陷的问题。
本实用新型解决的技术方案是，包括保持原炉体、燃烧室和蓄热室，炉体顶部拱顶结构，原预燃室长焰喷嘴结构优化后变为短焰燃烧室结构，燃烧室的墙体外壁上分别设置有煤气支管、空气支管，煤气支管、空气支管分别与设置在燃烧室墙体内的煤气环道、空气环道相连通，煤气环道、空气环道分别与煤气通道、空气通道相连通，煤气通道、空气通道均与伸入燃烧室内部的若干混合喷气口相连通，混合喷气口旋流角度为18°-20°，煤气通道、空气通道与混合喷气口均呈45°形成夹角，保持燃烧室下部与蓄热室上部迷宫式连接在一起，保持蓄热室上部的墙体外壁上设有与蓄热室内部相连通的热风出口，由于采用了短焰燃烧器的技术方式，大大节约了燃烧室的混合燃烧空间，可以在节约的燃烧室底部、蓄热室上部的空间中加装增高不同孔径结构的格子砖，格子砖采用过渡格子砖进行调节上下不同的孔径格子砖结构，大幅度增加蓄热换热性能，通过这样的优化，提高了风温，缩小了燃烧和送风的温差，降低了拱顶温度，提高了风温，氮氧化物控制在50毫克以下。
本实用新型通过优化燃烧器结构，缩小了混合燃烧空间，消除了爆震、节省了煤气，缩小送风与燃烧的温差、强化了混合燃烧、可以使空气过剩系数由原来的1.108至1.2缩小至1.02-1.05，也节约了大量的煤气，克服目前存在的燃烧器结构缺陷，是顶燃式热风炉上的创新。
附图说明
图1为本实用新型的结构剖面示意图。
图2为本实用新型图1上部结构的放大示意图。
图3为现有卡鲁金顶燃式热风炉结构剖面示意图。
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进一步详细说明。
由图1-2给出，本实用新型包括炉体、燃烧室和蓄热室，炉体1顶部拱顶部分为燃烧室2，燃烧室2的墙体外壁上分别设置有煤气支管3、空气支管4，煤气支管3、空气支管4分别与设置在燃烧室2墙体内的煤气环道5、空气环道6相连通，煤气环道5、空气环道6分别与煤气通道7、空气通道8相连通，煤气通道7、空气通道8均与伸入燃烧室内部的若干混合喷气口9相连通，混合喷气口9旋流角度为18°-20°（轴向18-20度角度喷出），煤气通道7、空气通道8与混合喷气口9均呈45°夹角，燃烧室2下部与蓄热室10上部迷宫式连接在一起，蓄热室10上部的墙体外壁上设有与蓄热室10内部相连通的热风出口11，热风出口11对应的蓄热室10内部加装有格子砖12，格子砖12上设置有与热风出口11相连通的热风通道13，炉体1底部设置有冷风入口管道14和烟气出口管道15。
为了保证使用效果，所述的格子砖12为孔孔互通格子砖，高度为4.1-4.3m。
所述的混合喷气口9旋流角度为18°，由于蓄热室床面较大，经过热态旋流流场测试，旋流角度设置为18度为最佳角度， 18度旋流角度实现旋流短焰燃烧会使预燃室燃烧和送风温差缩小，结构稳定不会垮塌，寿命长，适应大功率高强度燃烧的流场均匀分布。
所述的若干混合喷气口9沿燃烧室2直段部分圆周等间距布置。
所述的煤气通道7、空气通道8均设置有若干个，和若干个混合喷气口9一一对应。
所述的煤气通道7向下倾斜45°角，空气通道8向上倾斜45°角，避免回火燃烧爆炸。
所述的燃烧室2内壁和蓄热室10上部热风出口11以上部分内壁采用耐高温耐冲刷的刚玉莫来石复合浇注料浇筑为一体结构。
所述的热风出口11采用耐高温耐冲刷的刚玉莫来石复合浇注料浇筑为一体结构。
要指出的是，上述仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出更动或者修饰为等同变化的等效实施例，均落在本实用新型的保护范围内。
本实用新型的使用情况是，采用煤气和空气直接分割为许多小内预混合燃烧的低氮烧嘴、实现先混合燃烧着火喷进预燃室的短焰燃烧结构（内预混为短焰燃烧技术），混合均匀、燃烧完全，风温高；由于蓄热室床面较大，经过热态旋流流场测试，旋流角度设置为18度为最佳角度，适应大功率高强度燃烧的流场均匀分布，由于煤气和空气直接分割成许多烧嘴快速混合燃烧，爆震很弱，正常操作程序不会损坏燃烧器喷嘴结构，由于采用提前混合燃烧喷进预燃室的短焰混合技术，可以大大缩小燃烧室空间，通过优化燃烧器结构，缩小了混合燃烧空间，消除了爆震、节省了煤气，缩小送风与燃烧的温差、强化了混合燃烧、可以使空气过剩系数由原来的1.108至1.2缩小至1.02-1.05，也节约了大量的煤气，克服目前存在的燃烧器结构缺陷，且在原热风炉的基础上，拆除并更换一部分普通格子砖为孔孔互通高效格子砖结构，同时增加格子砖高度约4.2米，这将增加了总格子砖换热能17.6%。在增加蓄热换热性能的同时，可以调节烟气流场和冷风流场，提高格子砖的利用率，与内预混短焰燃烧的低氮烧嘴相结合，缩小拱顶温度与送风温差，可以确保拱顶温度与送风温差50-80℃以内，使拱顶温度控制在1300-1330度范围之内实现1250℃以上的风温，达到氮氧化物排放小于70mg/Nm³（旋流流场特殊结构决定），短时间100mg/Nm³之内（拱顶温度1350度时）。
目前卡鲁金顶燃式热风炉（如图3所示）采用的均是拱顶砌砖在热风出口直段之上的连体结构，不耐高温和冲刷，本实用新型热风出口11采用耐高温耐冲刷高强刚玉莫来石复合浇注料实施浇筑，即使其他部位拆除完毕，热风出口浇筑部位依然完整。燃烧室2内壁和蓄热室10上部热风出口11以上部分内壁采用耐高温耐冲刷的刚玉莫来石复合浇注料浇筑为一体结构，上部浇筑坚固耐用耐高温耐冲刷，可以确保与热风炉拱顶同步寿命。
综上，通过对热风炉结构的优化改造，调节旋流流场、有外预混优化为内预混的低氮喷嘴（在悬链线顶燃式热风炉实现低氮燃烧的喷嘴结构），调节格子砖结构，避免爆震造成的损坏，使热风炉实现高风温的同时，实现50-100mg/Nm³氮氧化物的排放，加之热风炉出口结构的局部浇筑，热风炉达到稳定长寿、低氮、高风温的目的，是顶燃式热风炉上的创新，具有良好的经济和社会效益。
Claims (8)
1.一种旋流短焰顶燃式热风炉，包括炉体、燃烧室和蓄热室，其特征在于，炉体(1)顶部拱顶部分为燃烧室(2)，燃烧室(2)的墙体外壁上分别设置有煤气支管(3)、空气支管(4)，煤气支管(3)、空气支管(4)分别与设置在燃烧室(2)墙体内的煤气环道(5)、空气环道(6)相连通，煤气环道(5)、空气环道(6)分别与煤气通道(7)、空气通道(8)相连通，煤气通道(7)、空气通道(8)均与伸入燃烧室内部的若干混合喷气口(9)相连通，混合喷气口(9)旋流角度为18°-20°，煤气通道(7)、空气通道(8)与混合喷气口(9)均呈45°夹角，燃烧室(2)下部与蓄热室(10)上部迷宫式连接在一起，蓄热室(10)上部的墙体外壁上设有与蓄热室(10)内部相连通的热风出口(11)，热风出口(11)对应的蓄热室(10)内部加装有格子砖(12)，格子砖(12)上设置有与热风出口(11)相连通的热风通道(13)，炉体(1)底部设置有冷风入口管道(14)和烟气出口管道(15)。
2.根据权利要求1所述的旋流短焰顶燃式热风炉，其特征在于，所述的格子砖(12)为孔孔互通格子砖，高度为4.1-4.3m。
3.根据权利要求1所述的旋流短焰顶燃式热风炉，其特征在于，所述的混合喷气口(9)旋流角度为18°。
4.根据权利要求1所述的旋流短焰顶燃式热风炉，其特征在于，所述的若干混合喷气口(9)沿燃烧室(2)直段部分圆周等间距布置。
5.根据权利要求1所述的旋流短焰顶燃式热风炉，其特征在于，所述的煤气通道(7)、空气通道(8)均设置有若干个，和若干个混合喷气口(9)一一对应。
6.根据权利要求1所述的旋流短焰顶燃式热风炉，其特征在于，所述的煤气通道(7)向下倾斜45°角，空气通道(8)向上倾斜45°角。
7.根据权利要求1所述的旋流短焰顶燃式热风炉，其特征在于，所述的燃烧室(2)内壁和蓄热室(10)上部热风出口(11)以上部分内壁采用耐高温耐冲刷的刚玉莫来石复合浇注料浇筑为一体结构。
8.根据权利要求1所述的旋流短焰顶燃式热风炉，其特征在于，所述的热风出口(11)采用耐高温耐冲刷的刚玉莫来石复合浇注料浇筑为一体结构。
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