CN219218066U - 一种大功率长寿组合体的悬链线顶燃式热风炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及大功率长寿组合体的悬链线顶燃式热风炉，可进一步提高现有悬链线顶燃式热风炉的功率，延长热风炉的寿命，其解决的技术方案是，包括炉体，炉体自上而下由拱顶、燃烧室、蓄热室和炉体底部的冷风室构成，燃烧室是由上部的拱顶内壁与下部的直段墙体内壁构成的一体式结构，直段墙体内设置有煤气均分室，煤气均分室墙体上设置有连通燃烧器的均分喷气横向通气集管，均分喷气横向通气集管与煤气均分室内对应设置的燃烧器的煤气分配集管相连接，本实用新型结构设计新颖独特，且节能环保，可进一步提高现有悬链线顶燃式热风炉的功率，延长热风炉的寿命，降低消耗，延长热风炉的寿命，是悬链线顶燃式热风炉上的创新。

Description

一种大功率长寿组合体的悬链线顶燃式热风炉

技术领域

本实用新型涉及热风炉，特别是一种大功率长寿组合体的悬链线顶燃式热风炉。

背景技术

高炉顶燃式热风炉的热风出口，古今中外至今均是在热风炉直段出口，由于受压力（燃烧期）、拉力（送风期）、热膨胀力的作用，热风出口容易损坏；而且在热风炉直段出口用砖量较大，增加了基建投资。

在内燃、外燃和顶燃式热风炉中，目前公认的是顶燃式热风炉投资最省、受热最均匀、结构最稳定。在顶燃式热风炉中，有两大类，一是以卡鲁金小帽子为代表的卡氏热风炉，另一类是以豫兴悬链线大拱顶为代表的豫兴热风炉。卡氏热风炉的燃烧器设置在小帽子的炉墙上，因受直径小的限制，随着入炉风量的增加，其喷出口可分为两层、三层、四层，煤气、空气分别旋流喷出；豫兴热风炉的燃烧器设置在悬链线大拱顶的下部，因直径大布置喷出口不受限制，煤气、空气分别交错沿内墙外圆周布置，向上喷出，沿悬链线上行至悬链线顶部折返反向下，形成涡流。卡氏热风炉的煤气、空气由于是分层喷入，混合不好，燃烧口大，属于长焰燃烧；卡氏热风炉喷出口受布置的限制，因此燃烧器的功率小；卡氏热风炉因是旋流喷入，由于离心力的作用，流速大时边沿气流大，流速小时边沿气流小，气流分布不均匀。豫兴热风炉煤气、空气分别交错向上喷出，但没设预混室，是喷出后再混合，仍不属于短焰燃烧；由于豫兴热风炉的燃烧器设置在悬链线大拱顶直墙段的底部，煤气、空气分别沿内墙外圆周布置，因此燃烧器功率大；但用砖量大，同时，由于拱顶和燃烧器砌为一体，燃烧器过桥砖上部承重整个直段和拱顶，一旦燃烧期损坏大修，必须拆除上部的直段及拱顶才能维修，另一方面，由于燃烧器喷嘴平面予蓄热室墙平面和蓄热体床面处于一个水平面，燃烧器环道损坏、穿洞的大修就必须拆除相应的蓄热体格子砖，大大增加了维修点难度和工程的时间，而且喷嘴损坏影响最大的是支撑在上部的直段大墙和拱顶结构的稳定性，由于喷嘴结构予拱顶的高度距离太大，上喷的煤气和空气燃烧产物无法到达拱顶上部空间，致使拱顶空间过大，造成散热损失大，拱顶燃烧与送风温差大，威胁了拱顶结构的稳定性等等诸多弊端和缺陷亟需解决以进一步提高功率，降低消耗，延长热风炉的寿命，因此，悬链线顶燃式热风炉的改进和创新是目前亟需解决的技术问题。

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提供一种大功率长寿组合体的悬链线顶燃式热风炉，可进一步提高现有悬链线顶燃式热风炉的功率，延长热风炉的寿命。

本实用新型解决的技术方案是，包括炉体，炉体自上而下由拱顶、燃烧室、蓄热室和炉体底部的冷风室构成，燃烧室是由上部的拱顶内壁与下部的直段墙体内壁构成的一体式结构，直段墙体内设置有煤气均分室，煤气均分室墙体上设置有连通燃烧器的均分喷气横向通气集管，均分喷气横向通气集管与煤气均分室内对应设置的燃烧器的煤气分配集管相连接，燃烧器下方在蓄热室外壁上连接有与燃烧器相连通的燃烧器空气均分室，燃烧室直段墙体的外壁上设有煤气入口管道和与燃烧室相连通的热风出口，直段墙体内设置有与煤气入口管道相连通的煤气均分室，煤气均分室经煤气分配集管与空煤气混合室相连通，燃烧器空气均分室外壁上设置有空气入口管道，空气入口管道与燃烧器空气均分室墙壁内置的空气环道相连通，空气环道经空气分配集管与空煤气混合室相连通，空煤气混合室与喷嘴相连通。

本实用新型结构设计新颖独特，且节能环保，可进一步提高现有悬链线顶燃式热风炉的功率，延长热风炉的寿命，降低消耗，延长热风炉的寿命，是悬链线顶燃式热风炉上的创新，具有良好的经济和社会效益。

附图说明

图1为本实用新型的结构剖面主视图。

图2为本实用新型的各部件连接关系图。

图3为本实用新型图1的A-A向剖面结构示意图。

图4为本实用新型图1的B-B向剖面结构示意图。

图5为本实用新型图1的C-C向剖面结构示意图。

图6为本实用新型图1的D-D向剖面结构示意图。

图7为本实用新型混合燃烧方式实施例1。

图8为本实用新型混合燃烧方式实施例2。

图9为本实用新型混合燃烧方式实施例3。

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1-9给出，本实用新型包括炉体1，炉体1自上而下由拱顶2、燃烧室3、蓄热室4和炉体底部的冷风室5构成，燃烧室3是由上部的拱顶内壁与下部的直段墙体内壁构成的一体式结构，直段墙体内设置有煤气均分室10，煤气均分室10墙体上设置有连通燃烧器的均分喷气横向通气集管17，均分喷气横向通气集管17与煤气均分室10内对应设置的燃烧器的煤气分配集管11相连接，燃烧器6下方在蓄热室4外壁上连接有与燃烧器6相连通的燃烧器空气均分室7，燃烧室3直段墙体的外壁上设有煤气入口管道8和与燃烧室3相连通的热风出口9，直段墙体内设置有与煤气入口管道8相连通的煤气均分室10，煤气均分室10经煤气分配集管11与空煤气混合室12相连通，燃烧器空气均分室7外壁上设置有空气入口管道13，空气入口管道13与燃烧器空气均分室7墙壁内置的空气环道14相连通，空气环道14经空气分配集管15与空煤气混合室12相连通，空煤气混合室12与喷嘴16相连通。

为了保证使用效果，所述的喷嘴16为扁口喷嘴，且喷嘴按倾斜角度15°、25°、35°交错设置，目的是相向角度交叉混合更加均匀且混合更快，火焰更短，扁平嘴混合效果好，充分把煤气和空气切割，形成更多更细股流，使风温高的同时氮氧化物更低，使煤气和空气混合燃烧气体能喷至拱顶顶部部位，有效利用了混合燃烧空间，促进混合。

所述的喷嘴16出口处设有一个角度30到45℃的斜面坡，主要功能是清理拱顶脱落物迅速滚落下去，避免颗粒物及碎砖粒堵塞喷嘴孔。

所述的喷嘴16采用防爆耐高温抗热震预制陶瓷制成，确保其寿命。

所述的热风出口由高铝材质制成。

所述的空气分配集管15设置在空气入口管道13顶部，可上下直接与空煤气混合室12垂直连接。

所述的煤气分配集管11、空气分配集管15与空煤气混合室12连接处呈25°倾斜连接。

所述的煤气分配集管11与空煤气混合室12连接处呈25°倾斜连接，空气分配集管15与空煤气混合室12垂直连接。

所述的煤气分配集管11、空气分配集管15夹角呈50°。

所述的煤气均分室10和煤气分配集管11为平行并行设置，内墙为环道隔墙也是支撑拱顶大墙，和集管墙相分离，同时，该部位局部采用高强刚玉莫来石砖砌筑，这些措施即使操作失误喷嘴集管损坏，支撑拱顶的隔墙也不会损坏。

所述的热风出口上段采用双管旋砖支撑，热风出口第一环砖采用R弧角，保护热风出口砖高速流速情况下不被损坏。

所述的拱顶2为悬链线拱顶。

所述的燃烧器6为均流燃烧器。

所述的蓄热室内格子砖床面中心格子砖呈梯形堆放，调节烟气流场分布，提高格子砖利用率。

所述的煤气入口管道8上方平行设置有绕炉体一周的氮气吹扫管，氮气吹扫管上连接有多个氮气支管，氮气支管直通氮气吹扫管顶部，这样吹扫时会将上部残存的煤气置换为惰性气体，且由于吹扫置换成惰性气体均匀，会节约氮气且少冷气进入热风炉内影响风温几率降低。

所述的冷风室5与炉体外壁上设置的冷风进口和烟气出口相连通。

所述的拱顶高度与蓄热室床面高度为8000毫米以下。

所述的拱顶下部直段和煤气分配集管11之间的厚度大于400毫米。

本实用新型的使用情况是，热风出口设置在煤气入口管道段穿过煤气管道及内外隔墙，由于热风出口段采用的是体积稳定膨胀量可以忽略不计的高铝材质，且坐落在支撑托板之上，没有膨胀应力稳定不会损坏；热风出口上段采用双管旋砖支撑，仅有压应力的悬链线拱顶结构，因此，热风出口不会损坏，且热风出口局部不设置烧嘴，而该热风出口局部大墙凹陷与拱顶隔墙持平，减少送风气流阻力，热风出口第一环砖采用R弧角，保护热风出口砖高速流速情况下不被损坏，且加厚了拱顶下部直段和煤气分配集管11之间的厚度，其厚度大于400毫米，该厚度此前的任何设计均在200-230毫米，抗击爆震对煤气分配集管11和支撑拱顶直段大墙煤气入口处爆震力的破坏和损坏；由于拱顶高度与蓄热室床面高度由以前的10000毫米降低至本实用新型的8000毫米以下，且床面没有高危区域，将人孔薄弱环节取缔，设置在拱顶上端和热风出口短管处，拱顶上端开大法兰孔，利于施工维修和进出人，使用时将法兰打开，用软爬梯进出，而热风出口短管处设置的人孔为检修人孔，且喷嘴为耐高温抗热震陶瓷独立烧嘴，可以方便更换，喷嘴15耐高温抗热震陶瓷体及斜坡可以避免低熔粉尘的沉积及造成的堵塞，燃烧器空气均分室使分配气流进入喷嘴时均匀均衡，蓄热室内格子砖床面中心堆积梯形堆放，调节烟气流场分布，提高格子砖利用率；空气环道的设置会使空气充分充斥整个空气环道，达到空气分配均匀，拱顶和煤气入口管道为一体独立支撑在上部炉壳托板之上，煤气均分室与煤气空气分配集管为一体，独立支撑焊接在炉壳中部的托板之上，蓄热室大墙和冷风室为一体独立支撑在炉底壳上，拱顶煤气均分室与空气环道及集管采用滑移缝密封联接，空气环道及集管与蓄热室大墙采用滑移缝密封与迷宫结合联接结构，采用受力合理耐材结构仅有压应力没有剪切应力扩张力等无应力结构，炉壳更简单仅仅起到一个无任何复杂结构的受力合理的盖子作用的组合结构，结构稳定寿命可长达50年以上；设置的环不同倾斜角度的喷嘴结构，这样设置的主要目的是利用煤气喷出动量大于空气喷出动量使其混合导致到达拱顶顶部形成激烈旋流作用，有足够的混合燃烧空间加低氮功率强大且混合均匀燃烧喷嘴，使燃烧产物进入格子砖床面前完全燃烧，热风出口也可以设计到拱顶顶部。

本实用新型改进的主要特点：一是悬链线拱顶和煤气均分室为一体结构设置在燃烧器的外围部位，同时，热风出口也设置在拱顶直段的煤气均分室墙体上方，这样的设置使煤气均分室结构独立稳定，拱顶结构相应也稳定，且该部位是直接支撑在炉壳的托板之上，与下部结构分离，避免了耐材气体热状态下的累计膨胀的损坏（见附图2各部位分体图上部拱顶部位）。二是易损坏的燃烧器独立一体，直接暴露在燃烧室部位，该部位独立的同时也增加了煤气均分室墙体的厚度，增加了爆震或操作失误爆炸抗暴的强度， 喷嘴由过去的平面状优化为带角度的斜坡状，防止煤气粉尘形成的渣蚀积灰覆盖喷嘴结构，由于燃烧器暴露在燃烧室部位，蓄热室大墙上部，再出现燃烧烧器损坏时，轻松直接拆除燃烧器墙体进行更换，方便施工和减少工时，燃烧器喷嘴部位采用了抗暴浇筑体，喷嘴的上喷角度为多角度光辐射向上空三喷射，除了燃烧产物等喷射至拱顶外，还能大范围调节燃烧产物向上喷射的宽度，充分有效了的利用了燃烧室空间，降低了炉体高度，减少了散热损失（见附图2各部位分体图中上部燃烧器部位分体图及附图3、附图4）；三是空气均分室和蓄热室大墙并行砌筑有足够的厚度，使燃烧时和送风时空气均分室保持在安全温度梯度分为，延长空气均分室的寿命（见附图2各部位分体图中部空气均分室部位分体图及附图5、附图6）。四是蓄热室大墙和冷风室大墙直接砌筑在炉壳的底部（见附图2各部位分体图下部蓄热室及冷风是部位分体图），这样就形成了上下四部分组合而成，每一个部分均为独立支撑，涨缩自由，互补干扰，结构稳定，风温高、燃烧功率大，且喷嘴喷射烟气产物多角度覆盖，喷嘴又采用两个以燃烧室中心为辐射的超窄扁状设置，是喷嘴设置更加密集而多，增加了煤气和空气喷射流量和燃烧功率，且是煤气和空气混合更加均匀，燃烧更加完全，燃烧产物经过燃烧室往上多角度喷射，效率高，氮氧化物低，结构寿命与热风炉炉体寿命同步。

关于喷嘴结构；图7为煤气和空气单独组合的喷嘴结构，煤气和空气压力、流量匹配均匀、偏差不大、混合较均匀，燃烧较完全，室燃烧器结构的其中之一；与图7喷嘴结构相比较，图8同为煤气和空气单独组合的喷嘴结构，煤气和空气压力、流量匹配均匀、偏差不大、混合较均匀，燃烧较完全，所不同的是，空气喷嘴为垂直向上喷射，煤气喷嘴为带角度的倾斜喷射，这样的喷嘴设置，增加了喷出燃烧产物进入燃烧室空间时的旋流强度，充分发挥了煤气动量流量的特殊特征作用，旋流的增加是烟气流场更趋于均匀，有利于提高格子砖的利用率，提高热风炉热效率，是燃烧器喷嘴结构的其中之二；图9喷嘴结构采用煤气和空气左右分流的方式设置，这样是煤气和空气得到充分有效的细分，是设置喷嘴辐射形扁窄型和加大喷嘴数量、加大喷嘴燃烧功率，扁窄的交错混合是煤气和空气提前达到混合均匀，燃烧完全，节省煤气的要求，但所不同的是为了保证燃烧产物上喷进入燃烧室空间时这样的设置对旋流会互相干扰，导致烟气流场不均，所以，该喷嘴结构采用的是每一组分叉的煤气和空气支管的几何尺寸不同，流量不同，来进行流量调节，达到煤气和空气燃烧产物上喷进入燃烧室空间过程中的有效互补干扰的正常旋流结构。

本实用新型把煤气入口管道提至格子砖蓄热体床面以上，是避免违规氮气吹扫操作失误造成的煤气分配集管及对应的环道墙局部爆震造成的损坏穿洞煤气短路，大修时不用拆除格子砖蓄热体就能维修抢修，煤气入口管道和空气入口管道各自独立支撑焊接在炉体的托板上，结构稳定长寿，仅有压应力没有剪切应力扩张力等无应力结构避免损坏上下环道的过桥隔断砖，造成燃烧器报废，功率大、寿命长，是悬链线顶燃式热风炉上的创新，具有良好的经济和社会效益。

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。

Claims (10)

1.一种大功率长寿组合体的悬链线顶燃式热风炉，包括炉体(1)，炉体(1)自上而下由拱顶(2)、燃烧室(3)、蓄热室(4)和炉体底部的冷风室(5)构成，其特征在于，燃烧室(3)是由上部的拱顶内壁与下部的直段墙体内壁构成的一体式结构，直段墙体内设置有煤气均分室(10)，煤气均分室(10)墙体上设置有连通燃烧器的均分喷气横向通气集管(17)，均分喷气横向通气集管(17)与煤气均分室(10)内对应设置的燃烧器的煤气分配集管(11)相连接，燃烧器(6)下方在蓄热室(4)外壁上连接有与燃烧器(6)相连通的燃烧器空气均分室(7)，燃烧室(3)直段墙体的外壁上设有煤气入口管道(8)和与燃烧室(3)相连通的热风出口(9)，直段墙体内设置有与煤气入口管道(8)相连通的煤气均分室(10)，煤气均分室(10)经煤气分配集管(11)与空煤气混合室(12)相连通，燃烧器空气均分室(7)外壁上设置有空气入口管道(13)，空气入口管道(13)与燃烧器空气均分室(7)墙壁内置的空气环道(14)相连通，空气环道(14)经空气分配集管(15)与空煤气混合室(12)相连通，空煤气混合室(12)与喷嘴(16)相连通。

2.根据权利要求1所述的大功率长寿组合体的悬链线顶燃式热风炉，其特征在于，所述的喷嘴(16)为薄扁口喷嘴，且喷嘴按三环中心线与上下垂直倾斜角度15°、25°、35°交错设置。

3.根据权利要求1所述的大功率长寿组合体的悬链线顶燃式热风炉，其特征在于，所述的喷嘴(16)采用防爆耐高温抗热震预制陶瓷制成，热风出口由高铝材质制成。

4.根据权利要求1所述的大功率长寿组合体的悬链线顶燃式热风炉，其特征在于，所述的煤气分配集管(11)、空气分配集管(15)与空煤气混合室(12)连接处呈25°倾斜连接。

5.根据权利要求1所述的大功率长寿组合体的悬链线顶燃式热风炉，其特征在于，所述的煤气分配集管(11)与空煤气混合室(12)连接处呈25°倾斜连接，空气分配集管(15)与空煤气混合室(12)垂直连接。

6.根据权利要求1所述的大功率长寿组合体的悬链线顶燃式热风炉，其特征在于，所述的煤气分配集管(11)、空气分配集管(15)夹角呈50°。

7.根据权利要求1所述的大功率长寿组合体的悬链线顶燃式热风炉，其特征在于，所述的热风出口上段采用双管旋砖支撑，热风出口第一环砖采用R弧角，蓄热室内格子砖床面中心格子砖呈梯形堆放。

8.根据权利要求1所述的大功率长寿组合体的悬链线顶燃式热风炉，其特征在于，所述的喷嘴(16)出口处设有一个角度30到45℃的斜面坡。

9.根据权利要求1所述的大功率长寿组合体的悬链线顶燃式热风炉，其特征在于，所述的拱顶(2)为悬链线拱顶，燃烧器(6)为均流燃烧器。

10.根据权利要求1所述的大功率长寿组合体的悬链线顶燃式热风炉，其特征在于，所述的煤气入口管道(8)上方平行设置有绕炉体一周的氮气吹扫管，氮气吹扫管上连接有多个氮气支管，氮气支管直通氮气吹扫管顶部。

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