JP2023502104A - shaftless air heater - Google Patents
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Abstract
ガスと空気とを混合するチャンバを備えるプレチャンバ(1)の上部に配置されるバーナーシステムを備えるシャフトレスエアヒーター。前記プレチャンバ(1)は、ライナーを備えるジャケット(2)を有する。前記ジャケット(2)の内部には環状ダクトが供される。前記ダクトは内側環状壁(3)と外側環状壁(4)によって囲まれることで、ガス収集部(12)を構成する。前記プレチャンバ(1)のライナーは金属輪ビーム(5)によって支持され、前記ジャケット(2)の一の壁は前記ジャケット(2)の拡張部を表す一方、前記ジャケット(2)の他の壁は燃焼チャンバ(6)のドーム形状部の外形を表し、その底部は前記プレチャンバ(1)の支持体を構成する。前記燃焼チャンバ(6)は外形(7)及びライナー(8)と共に前記プレチャンバ(1)の下でかつ、前記プレチャンバ(1)と同軸に配置される。前記金属輪ビーム(5)は前記ジャケット(2)及び前記外形(7)と恒久的に結合され、上方からベースプレートを備えることで、空気マニフォールド(10)が形成される。前記外側環状壁(4)はガスを供給するパイプ(18)を備える開口部を有する。ガス排出口(13)は前記内側環状壁(3)の上部で列をなすように配置され、空気穴(14)は前記内側環状壁(3)の底部に設けられる。本発明は、シャフトレスエアヒーターの安定性と耐久性を向上させることによって動作安全性と信頼性を向上させる。A shaftless air heater comprising a burner system placed on top of a pre-chamber (1) comprising a chamber for mixing gas and air. Said prechamber (1) has a jacket (2) with a liner. An annular duct is provided inside said jacket (2). Said duct is surrounded by an inner annular wall (3) and an outer annular wall (4) to form a gas collecting part (12). The liner of said prechamber (1) is supported by a metal ring beam (5), one wall of said jacket (2) representing an extension of said jacket (2), while the other wall of said jacket (2). denotes the profile of the dome-shaped part of the combustion chamber (6), the bottom of which constitutes the support of said pre-chamber (1). Said combustion chamber (6) with profile (7) and liner (8) is arranged below said pre-chamber (1) and coaxially with said pre-chamber (1). Said metal ring beam (5) is permanently connected with said jacket (2) and said profile (7) and provided with a base plate from above to form an air manifold (10). Said outer annular wall (4) has an opening with a pipe (18) for supplying gas. Gas outlets (13) are arranged in rows at the top of said inner annular wall (3) and air holes (14) are provided at the bottom of said inner annular wall (3). The present invention improves operational safety and reliability by improving the stability and durability of shaftless air heaters.
Description
本発明は、高炉で使用されるブラストの加熱装置に関する。 The present invention relates to a blast heating device used in a blast furnace.
高炉の加熱には、内燃チャンバ付き、外燃チャンバ付き、従来の燃焼チャンバなし(上部燃焼式、シャフトレス式)の異なる設計の空気加熱器が使用されている。より高度な空気加熱器として、空気加熱器のドームにバーナーシステムを設置した燃焼チャンバのない空気加熱器(シャフトレスエアヒーター)が知られている(ロシア特許第2145637号、発明者証第602555号、日本国特許第48-4284号、米国特許第3473794号)。 Different designs of air heaters are used for heating blast furnaces: with internal combustion chamber, with external combustion chamber and without conventional combustion chamber (top firing, shaftless). A more advanced air heater is known as an air heater without a combustion chamber (shaftless air heater) with a burner system installed in the dome of the air heater (Russian Patent No. 2145637, Inventor's Certificate No. 602555 , Japanese Patent No. 48-4284, U.S. Patent No. 3473794).
特に、シャフトレス空気加熱器(特許第2145637号、2000年)は、耐火物ライニングを有するシェル、格子耐火煉瓦、ドーム、格子耐火煉瓦の上方で熱風の流れの断面の中心線までの直径以上離れた距離に位置する熱風出口、ならびにドームの上部にそれと同軸に位置しドームシェルによる個々の支持でドーム耐火物ライニングから独立して行われる耐火物ライニングシェルを有するプレチャンバを含むバーナーシステムを有している。プレチャンバ内には、シェルとプレチャンバ耐火物ライニングの側壁の間に、環状のガスと空気の収集器があり、互いに仕切り板で仕切られた状態で他の上に配置されている。集塵機には入口枝管と放出ノズルがあり、放出ノズルはプレチャンバ耐火物ライニングの垂直側壁に作られ、ガスと空気はプレチャンバに直接供給される。下部収集器の上段のノズルの中心線はプレチャンバの中心線に向けられ、水平面から30°の角度で上にずれており、他のすべてのノズルの中心線は水平面内にあり、その放出部分の中心を通るプレチャンバ半径に対して15~30°の角度で向けられているという事実により、プレチャンバ内にガスと空気の旋回流が形成されている。この旋回流は、ガスが格子耐火煉瓦に入る前に完全に燃焼させ、格子耐火煉瓦全体に流れを均一にする効果がある。 In particular, a shaftless air heater (Patent No. 2145637, 2000) is used for shells with refractory linings, grate refractory bricks, domes, above grate refractory bricks and spaced apart by more than a diameter to the cross-sectional centerline of the flow of hot air. and a pre-chamber having a hot air outlet located at a distance and a refractory lining shell located coaxial therewith in the upper part of the dome and independently of the dome refractory lining with individual support by the dome shell. ing. Within the prechamber are annular gas and air collectors between the shell and the side walls of the prechamber refractory lining, separated from each other by dividers and positioned above one another. The dust collector has an inlet branch and a discharge nozzle, the discharge nozzle is made in the vertical sidewall of the prechamber refractory lining, and the gas and air are supplied directly to the prechamber. The centerline of the upper tier of nozzles of the lower collector is directed towards the centerline of the prechamber and is offset upwards at an angle of 30° from the horizontal plane, the centerlines of all other nozzles are in the horizontal plane, and the discharge portion of the A swirling flow of gas and air is created in the prechamber due to the fact that it is oriented at an angle of 15-30° to the prechamber radius through the center of the chamber. This swirling flow has the effect of causing the gas to burn completely before entering the lattice refractory bricks and to make the flow uniform throughout the lattice refractory bricks.
高炉用エアヒーターは大型の高温容器であり、その建設や運転には大きなコストがかかる。そのため、エネルギーコストの低減が大きな要求事項の一つとなっている。また、高炉の炉内では、有害ガスである一酸化炭素(CO)を含む高炉ガスが大量に燃焼する。そのため、高炉熱風炉の運転では、ガスの完全燃焼による環境安全性が重要な要件となる。 Blast furnace air heaters are large, high-temperature vessels that are expensive to construct and operate. Therefore, reduction of energy cost is one of the major requirements. Also, in the blast furnace, a large amount of blast furnace gas containing carbon monoxide (CO), which is a harmful gas, is burned. Therefore, environmental safety due to complete combustion of gas is an important requirement in the operation of blast furnace hot stoves.
プレチャンバ内で良好に混合と燃焼を行うように、ガスと空気の旋回流が形成される。ガスはプレチャンバの上部に供給され、そこでガスの旋回流が形成される。公知の空気加熱器において良好なガスと空気の混合を可能にするために、下部集熱器の上部列の空気ノズルの中心線はプレチャンバの中心線に向けられ、水平面から30°までの角度で上方にずらされたものであった。半径方向に向けられ上方にずれた空気流は、ガス流を通りプレチャンバ中央部に向かい、プレチャンバ中央部でのガスの混合・燃焼を良好にすることが期待される。他の列のノズルからの空気流は、プレチャンバ半径に対して斜めに向けられ、周辺部のガス流を良好に混合・燃焼させるものとする。しかし、大型高炉に設置される空気加熱器では、プレチャンバの断面寸法が大きく、空気流は高濃度の強い旋回ガス流を乗り越えてプレチャンバ中心線に到達しなければならない。このため、大幅な増速や強力な送風機の設置が必要となり、エネルギーコストが増大する。また、プレチャンバ中心部ではガスの不完全燃焼が起こり、空気加熱装置の環境性能の劣化につながる。この場合、矛盾が生じる。一方、空気流の浸透力を高めるためには、その速度を大幅に上げる必要があり、その結果、集じん機内の圧力も高くなるため、送風機の能力を大幅に上げる必要がある。一方、他の列のノズルからの空気流については、プレチャンバの周辺部で格子耐火煉瓦に入る前に、通常の速度と流れの旋回で、ガスの良好な混合と完全燃焼が行われるので、この速度の増大は必要ない。 A swirling flow of gas and air is created for good mixing and combustion in the prechamber. Gas is supplied to the top of the prechamber, where a swirling flow of gas is formed. In order to allow good gas-air mixing in known air heaters, the centerline of the air nozzles in the upper row of the lower collector is directed to the centerline of the prechamber and at an angle of up to 30° from the horizontal plane. was shifted upwards. A radially directed, upwardly offset air flow is directed through the gas flow toward the center of the prechamber and is expected to provide better mixing and combustion of the gases in the center of the prechamber. Airflow from other rows of nozzles should be directed obliquely to the prechamber radius to provide good mixing and combustion of the peripheral gas flow. However, in an air heater installed in a large blast furnace, the cross-sectional dimension of the pre-chamber is large, and the air flow must reach the center line of the pre-chamber over a strong swirling gas flow of high concentration. For this reason, it is necessary to greatly increase the speed and install a powerful blower, which increases the energy cost. In addition, incomplete combustion of gas occurs in the center of the pre-chamber, leading to deterioration of the environmental performance of the air heater. In this case a contradiction arises. On the other hand, in order to increase the penetrating power of the air flow, it is necessary to greatly increase its speed, and as a result, the pressure inside the dust collector also increases, so it is necessary to greatly increase the capacity of the blower. On the other hand, for the airflow from the other rows of nozzles, the normal velocity and swirl of the flow before entering the grate refractories at the perimeter of the prechamber allow for good mixing and complete combustion of the gases. This speed increase is not required.
したがって、同じ収集器内の異なる列のノズルには異なる圧力が必要であり、これを提供することは不可能である。また、集塵機内の空気圧は標準圧力の送風機を用いているため、上段のノズルからの空気の流速が十分でなく、プレチャンバの中央部にはガスの完全燃焼に必要な空気量が供給されない。その結果、一部のガスが燃焼されずに大気中に排出され、空気加熱装置の環境性・経済性を悪化させる。 Therefore, different rows of nozzles in the same collector require different pressures, which cannot be provided. In addition, since the air pressure in the dust collector uses a standard pressure blower, the flow rate of the air from the upper nozzle is not sufficient, and the amount of air required for complete combustion of the gas is not supplied to the central part of the pre-chamber. As a result, part of the gas is discharged into the atmosphere without being burned, which deteriorates the environmental and economic efficiency of the air heater.
特許RU第2316600号、2008年のKalugin Shaftless Air Heaterのプロトタイプは、技術的本質と特徴の全体によって、提案された発明に最も近いものである。公知の空気加熱器は、耐火物ライニングを有するシェル、格子耐火煉瓦、ドーム、その中心線までそのフローセクションの1直径より小さくない距離で格子耐火煉瓦の上に位置する熱風出口、それと同軸にドームの頂部に位置し、ドームシェルによる個々の支持でドーム耐火物ライニングから独立して行われる耐火物ライニングを有するシェルから構成されている。ドームとプレチャンバ耐火物ライニングの側壁との間に位置し、それらの間に仕切り板を有するガスおよび空気収集器であって、プレチャンバ耐火物ライニングの垂直側壁に設けられた入口分岐管および放出ノズルを有するガスおよび空気収集器。この場合、下部集熱器の放出ノズルはその上部に位置し、水平面から15°~30°の角度で上方に向けられ、上部集熱器の出口ノズルはその下部に位置し、水平面から15°~30°の角度で下方に向けられ、これらのノズルの中心線の水平面への突出は、ノズル放出部の中心を通るプレチャンバ半径の水平面への突出と15°~45°の角度を形成している。 Patent RU 2316600, 2008 Kalugin Shaftless Air Heater Prototype is closest to the proposed invention in terms of overall technical essence and features. Known air heaters consist of a shell with a refractory lining, a grate refractory brick, a dome, a hot air outlet located above the grate refractory at a distance not less than one diameter of its flow section to its centerline, and a dome coaxial therewith. and consists of a shell with a refractory lining that is independent of the dome refractory lining with individual support by the dome shell. A gas and air collector located between the dome and the side walls of the prechamber refractory lining and having a partition therebetween, the inlet manifold and discharge on the vertical side walls of the prechamber refractory lining. Gas and air collector with nozzle. In this case, the discharge nozzle of the lower collector is located above it and is directed upwards at an angle of 15° to 30° from the horizontal, and the outlet nozzle of the upper collector is located below it and is 15° from the horizontal. Directed downward at an angle of ~30°, the projection of the centerline of these nozzles into the horizontal plane forms an angle of 15° to 45° with the projection of the prechamber radius through the center of the nozzle discharge into the horizontal plane. ing.
高炉用空気加熱装置は、修理間隔が長い(15~20年)機器に関するものであり、したがって、運転信頼性と長期間の運転がこれらの空気加熱装置に対する大きな要求の一つである。公知の空気加熱器では、上下に配置されたガスと空気の集じん器が薄い仕切り板で仕切られている。集じん器内のガスと空気は、プロセス条件(ガスまたは空気の加熱)により異なる温度を持つことがある。この温度差はかなり大きい場合が多く、その結果、集じん機の温度変形が起こり、その結果、集じん機間の仕切り板が損傷することがある。この場合、ガスと空気の混合が起こり、引火性の混合物が形成され、これが発火を起こしたり爆発したりすることがある。 Blast furnace air heaters are concerned with equipment with long service intervals (15-20 years), therefore operational reliability and long term operation are one of the major requirements for these air heaters. In known air heaters, gas and air dust collectors arranged one above the other are separated by a thin partition. The gas and air in the precipitator can have different temperatures depending on the process conditions (gas or air heating). This temperature difference is often quite large and can result in thermal deformation of the dust collectors, with consequent damage to the partitions between the dust collectors. In this case, mixing of gas and air occurs, forming a flammable mixture which can ignite or explode.
本発明の目的は、シャフトレスエアヒーターの安全性と動作信頼性を高めることである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to increase the safety and operational reliability of shaftless air heaters.
技術的成果は、シャフトレスエアヒーターの安定性と耐久性が向上することによる、運転安全性と信頼性の向上である。 The technical result is increased operational safety and reliability due to improved stability and durability of shaftless air heaters.
さらに、技術的な成果として、空気加熱器の寸法を縮小すると同時に、高い効率を得ることができる。 Moreover, as a technical result, it is possible to reduce the dimensions of the air heater while at the same time obtaining high efficiency.
この問題はシャフトレスエアヒーターを用いることによって解決される。当該シャフトレスエアヒーターは、環状ガス収集器を備えるバーナーと、ガスと空気流の混合、発火、及び初期燃焼用チャンバを示す空洞を有するプレチャンバと、上部にドーム形状を有して前記プレチャンバの下に設けられて前記プレチャンバからの混合ガスの燃焼用チャンバと、発生した燃焼生成物を通過させる格子耐火煉瓦チャンバを含む。当該シャフトレスエアヒーターでは、前記プレチャンバ、前記燃焼用チャンバ、及び前記格子耐火煉瓦チャンバは相互連通し、かつ同軸上に位置し、前記プレチャンバと前記燃焼チャンバはそれぞれ自身のライナーのシェルを備え、前記プレチャンバのシェルベースの直径は前記のドーム形状の燃焼チャンバのシェルのスロートの直径より大きく、前記ガス収集器は前記プレチャンバ耐火物の内側環状壁と外側環状壁を形成する前記プレチャンバの耐火ライニング内に実装される環状チャネルを示し、前記混合チャンバは環状空気収集器と相互連通し、混合チャンバへの放出ガス及び空気用ノズルは前記内側環状壁内に作られ、前記ガス及び放出ノズルは前記ガス及び空気収集器を介して外側からのそれぞれのガス及び空気分岐管と相互連通し、違いは、前記空気収集器が、前記ガス収集器の下の前記プレチャンバの下部に位置し、前記金属環状ビームとベースプレートとの間の空洞により形成されている環状チャンバを表し、前記ベースプレートは前記プレチャンバの底部に設置され、互いに連結され、かつ、前記プレチャンバと前記燃焼チャンバのシェルに連結されている点である。前記金属環状ビームはプレチャンバ支持体を形成し、前記ベースプレートは、前記空気供給チャンネルを介して前記混合チャンバへの放出空気ノズルと相互連通する前記空気収集器からの空気放出用の穴を備え、後者は前記混合チャンバへの前記放出ガスノズルの下の前記内側環状壁に位置し、前記空気供給チャンネルは前記プレチャンバの耐火物ライニングの下側に位置する。 This problem is solved by using shaftless air heaters. The shaftless air heater comprises a burner with an annular gas collector, a prechamber with a cavity representing a chamber for mixing, ignition and initial combustion of the gas and air streams, and a dome shape on top of the prechamber. and a chamber for combustion of the gas mixture from the prechamber and a grate refractory brick chamber for passing the products of combustion generated. In the shaftless air heater, the prechamber, the combustion chamber, and the grate refractory chamber are interconnected and coaxially positioned, the prechamber and the combustion chamber each having their own shell of liner. said prechamber shell base having a diameter greater than said dome-shaped combustion chamber shell throat diameter, said gas collector forming an inner annular wall and an outer annular wall of said prechamber refractory; wherein said mixing chamber is interconnected with an annular air collector, nozzles for discharge gas and air to said mixing chamber are made in said inner annular wall, said gas and discharge The nozzles are interconnected with respective gas and air branch pipes from outside via said gas and air collectors, the difference being that said air collectors are located in the lower part of said pre-chamber below said gas collectors. , representing an annular chamber formed by a cavity between said metal annular beam and a base plate, said base plate being located at the bottom of said pre-chamber and connected to each other and to the shells of said pre-chamber and said combustion chamber. The points are connected. said metal annular beam forming a pre-chamber support, said base plate having holes for air discharge from said air collector interconnecting with a discharge air nozzle to said mixing chamber through said air supply channel; The latter is located in the inner annular wall below the discharge gas nozzle to the mixing chamber and the air supply channel is located under the refractory lining of the prechamber.
前記金属環状ビームは、好ましくは低合金鋼からなり、前記金属環状ビームの断面は直角三角形の形状を有することができ、前記直角三角形の一の辺はプレチャンバシェルの延長部として機能し、前記直角三角形の他の辺は前記ドーム状の燃焼チャンバシェルによって形成され、底部は前記プレチャンバ支持部によって表わされる。 The metal annular beam is preferably made of low-alloy steel, and the cross-section of the metal annular beam may have the shape of a right triangle, one side of the right triangle serving as an extension of the prechamber shell, and the The other side of a right triangle is formed by said domed combustion chamber shell and the bottom is represented by said pre-chamber support.
前記バーナーシステムにおいて、前記混合チャンバ内に供給するための前記放出ガスノズルは、プレチャンバ混合チャンバに向かっている内側の環状壁の複数の高さに配置され、これらのノズルの中心線は、水平面に対して15°~45°の下向き傾斜角度を有している。 In said burner system said discharge gas nozzles for feeding into said mixing chamber are arranged at multiple levels of the inner annular wall towards the pre-chamber mixing chamber, the center line of these nozzles being in the horizontal plane. It has a downward inclination angle of 15° to 45°.
前記混合チャンバに供給するための前記放出空気ノズルも、前記内側環状プレチャンバ壁に配置されているが、その下部には、これらのノズルの中心線は、垂直面に対して0°~45°の傾斜角度を有している。 The discharge air nozzles for feeding the mixing chamber are also arranged in the inner annular pre-chamber wall, but below it the centerline of these nozzles is 0° to 45° to the vertical plane. has an inclination angle of
このように前記ガスと空気のノズルを前記プレチャンバの内側環状壁に配置することにより、ガスと空気の混合物を完全燃焼させる旋回流を形成し、前記空気加熱器の効率を高めることができる。 By arranging the gas and air nozzles in the inner annular wall of the prechamber in this way, a swirling flow can be created for complete combustion of the gas and air mixture, increasing the efficiency of the air heater.
前記空気収集器は、ベースプレートに設けられた空気孔を通して前記混合チャンバに供給するための放出空気ノズルと連通し、プレチャンバ耐火ライニングの下部に設けられた空気供給用のチャネルと連通している。 The air collector communicates with a discharge air nozzle for supplying the mixing chamber through air holes in the base plate and with channels for air supply in the lower part of the pre-chamber refractory lining.
本願構造は、プレチャンバの底部であり、バーナーシステムの外側に位置する空気収集器を特徴とする。この場合、空気収集器は、互いに接続され、プレチャンバ壁および燃焼チャンバ壁に接続された金属環状ビームとベースプレートとの間の空洞によって形成された環状チャンバを表している。空気加熱装置の空気収集器の動作は、ガスと空気の混合チャンバに供給されるガス流と相互作用するように、空気流を上方に向ける動きを提供する。プレチャンバ支持体に位置する環状チャンバとして実装された空気収集器の設計上の特徴は、バーナーとガス混合燃焼チャンバとの相互配置と他の属性とともに、混合チャンバの中央部でのガスと空気の混合の可能性を提供することを可能にすることである。請求項に記載の設計では、ガスおよび空気収集器が耐火物ライニングの巨大な層によって互いに分離されているので、ガスおよび空気収集器間の仕切り板の焼損に関する悪影響を排除し、ガスおよび空気混合物の発火および/または爆発の危険を排除し、それによって運転信頼度を高め、シャフトレス空気加熱器の高い効率を提供する。 The present structure features an air collector located at the bottom of the prechamber and outside the burner system. In this case the air collector represents the annular chamber formed by the cavity between the base plate and the metal annular beams connected to each other and to the pre-chamber wall and the combustion chamber wall. The operation of the air collector of the air heater provides an upward movement of the air flow to interact with the gas flow supplied to the gas and air mixing chamber. A design feature of the air collector implemented as an annular chamber located in the prechamber support, along with the interposition of the burner and the gas mixing combustion chamber and other attributes, is the distribution of gas and air in the middle of the mixing chamber. It is to make it possible to offer mixing possibilities. In the claimed design, the gas and air collectors are separated from each other by a huge layer of refractory lining, thus eliminating the adverse effects of burn-out of the partition between the gas and air collectors, thus eliminating the gas and air mixture ignition and/or explosion hazards, thereby increasing operational reliability and providing high efficiency of shaftless air heaters.
請求項に記載の設計の比較は、それがプロトタイプおよび既知の技術状態から知られていない新しい特徴的な特徴を特徴とし、新しい技術的成果の達成、すなわち、動作中の温度曝露に対する空気収集器の安定性の向上による動作信頼性の向上、ひいてはシャフトレス空気ヒータの耐久性を提供するという結論を下すことを可能にする。 A comparison of the claimed design shows that it features new characteristic features not known from prototypes and known state of the art and achieves new technical achievements, i.e. air collectors for temperature exposure during operation It is possible to conclude that the improved stability of the heater provides improved operational reliability and thus durability of the shaftless air heater.
請求項に記載の設計を、その実施可能なオプションの1つにおいて、以下の図に示す。
請求項に記載のシャフトレス空気加熱器は、空洞がガスと空気の混合チャンバを表すキノコ形状を有するプレチャンバ1内の上部にバーナーを配置する。プレチャンバ1は、好ましくは低合金鋼で作られたシェル2を有する。プレチャンバ1のシェル2は、シェル2の内部側に軽量耐火物からなる耐火物ライニングが形成されている。ガスと空気の混合チャンバ側には、内側の環状壁3と外側の環状壁4とで制限される環状流路を形成した耐熱性耐火物からなるプレチャンバ耐火物ライニングが使用されている。プレチャンバ1の耐火物ライニングは、低合金鋼からなり、その断面が直角三角形の形状を有する金属製環状ビーム5によって支持されており、その一辺はプレチャンバ1のシェル2の延長部として機能し、他辺はドーム状燃焼チャンバ6のシェル7によって形成され、底部はプレチャンバ支持体によって表されている。プレチャンバ1の下には、プレチャンバ1と同軸に位置するドーム状の上部を有し、プレチャンバ1と相互連通し、好ましくは低合金鋼製のシェル7と耐火物製のライニング8とを備える燃焼チャンバ6が存在する。プレチャンバ1と燃焼チャンバ6との間の界面領域において、プレチャンバ1の底部のシェル2は、燃焼チャンバ6のドーム状部分のシェル7の直径を超える直径を有する。金属環状ビーム5は、例えば溶接によってシェル2および7と取り外し不能に接続され、それは、空気収集器10として機能する空洞を有する内部チャンバを形成するベースプレート9を上部から備えている。燃焼チャンバ6の下には、好ましくは六角形の耐火煉瓦からなる耐火性の格子耐火煉瓦(図示せず)を備えた格子耐火煉瓦チャンバ11があり、層状に敷かれた耐火煉瓦の穴が燃焼生成物の通過と熱伝達を提供し得るように、層状に敷かれた穴を有する。プレチャンバ1の外側環状壁4には、ガス供給分岐管18を有する穴があり、内側環状壁3と外側環状壁4との間には、ガス収集器12の機能を果たすガス供給用の環状チャネルがある。内側環状壁3の上部には、数列に配置された放出ノズル13があり、このノズルは混合チャンバ内で旋回流の形でガスの移動を供し、その目的のためにこれらのノズルの中心線は水平面に対して下方に15から45°の傾斜角を有し、それによって混合チャンバの中央部でガスの効率的な旋回流を形成している。内側の環状壁3の下部には、プレチャンバ1の混合チャンバに空気を供給する空気ノズル14があり、これらのノズルの中心線は、垂直面に対して0から45°上方の傾斜角度を有する。ノズル14から斜め上方に向かう空気の旋回流は、放出ガスノズル13から斜め下方に向かうガスの旋回流とプレチャンバ1の混合チャンバ内で出会い、プレチャンバ1の混合チャンバ内でそれらと混合して均質な燃料混合物を形成し、それによりこの混合物の完全燃焼させる。空気収集器10の側壁には、空気収集器10への空気供給枝管15を有する孔がある。内側環状壁3の下部に位置する混合チャンバへの放出空気ノズル14は、ベースプレート9の空気孔17に接続された空気チャネル16を介して空気収集器10と相互連通する。相互連通するプレチャンバ1およびガスと空気の混合燃焼チャンバ6は、ガス収集器12および空気収集器10とともに同軸上に位置し、その上部に、ガスと空気の混合チャンバであるプレチャンバ2によって表されるバーナーがある請求項に記載の空気加熱器のバーナーシステムを形成する。
The claimed shaftless air heater places the burner at the top in a prechamber 1 whose cavity has a mushroom shape representing a gas and air mixing chamber. The prechamber 1 has a shell 2 preferably made of low alloy steel. The shell 2 of the prechamber 1 has a refractory lining made of lightweight refractory on the inner side of the shell 2 . On the side of the gas and air mixing chamber, a pre-chamber refractory lining of refractory refractory forming an annular flow path bounded by an inner annular wall 3 and an outer annular wall 4 is used. The refractory lining of the prechamber 1 is made of low alloy steel and is supported by a metal annular beam 5 whose cross section has the shape of a right triangle, one side of which serves as an extension of the shell 2 of the prechamber 1. , the other side is formed by the shell 7 of the domed combustion chamber 6 and the bottom is represented by the pre-chamber support. Beneath the prechamber 1 is a dome-shaped upper portion coaxial with the prechamber 1 and interconnected with the prechamber 1, preferably containing a shell 7 of low alloy steel and a lining 8 of refractory material. There is a combustion chamber 6 with. In the interface region between the prechamber 1 and the combustion chamber 6 , the bottom shell 2 of the prechamber 1 has a diameter exceeding the diameter of the shell 7 of the domed portion of the combustion chamber 6 . A metal annular beam 5 is permanently connected, for example by welding, to the shells 2 and 7, which is provided from above with a
請求項に記載のシャフトレスエアヒーターは、以下に示すように動作する。ガスと空気の混合チャンバを表すプレチャンバ1の空洞では、ガス収集器12と空気収集器10と相互連通する空気供給路16から、ガス供給枝管18と空気供給枝15を経てそれぞれ行くガスと空気流の混合が起こり、外部からの圧力下でガスと空気が供給される。放出ガスノズル13および放出空気ノズル14から混合チャンバに向かう旋回流の混合により燃料混合物が形成され、形成されたガスと空気の混合物が燃焼チャンバ6のドーム状部分でさらに発火し、燃焼される。得られた燃焼チャンバは、燃焼チャンバ6から格子耐火煉瓦チャンバ11に供給される。 The claimed shaftless air heater operates as follows. In the cavity of the pre-chamber 1, which represents the gas and air mixing chamber, gas and air go from an air supply line 16 interconnecting gas collector 12 and air collector 10 via gas supply branch 18 and air supply branch 15, respectively. Airflow mixing occurs and gas and air are supplied under external pressure. A fuel mixture is formed by swirling mixing from the discharge gas nozzle 13 and the discharge air nozzle 14 into the mixing chamber, and the formed gas-air mixture is further ignited and combusted in the domed portion of the combustion chamber 6 . The resulting combustion chamber is fed from combustion chamber 6 to grate refractory brick chamber 11 .
相互連通するプレチャンバ1と燃焼チャンバ6によって形成される請求項に記載の空気加熱器のバーナーシステムは、ガス収集器12と空気収集器10が互いに相対的に空間的に分離されていることを特徴とする。このようにバーナーシステム内のガスと空気の流れを分離し、空気収集器を空気加熱器の最もストレスのかかる領域であるプレチャンバ支持体によって形成された空洞に配置することにより、ガスと空気の混合効率が高く、得られたガスと空気の混合物の完全燃焼、ならびにガスと空気の供給領域を安全に制御できるようにする。これにより、バーナーシステムのプレチャンバにおけるガスと空気の無秩序な混合を排除し、混合気の発火や爆発の危険性を排除し、空気加熱装置の完全な安全運転でガスの完全燃焼を確実に実現する。さらに、プレチャンバ支持に金属製環状ビームを使用し、その中に環状収集器を配置することにより、空気加熱器の高さが減少するため寸法が減少し、設備投資が削減され、それによって新しい空気加熱器の設置時および既存のものの再建時の両方のコストを削減できる。 The burner system of the claimed air heater formed by the interconnecting pre-chamber 1 and combustion chamber 6 is characterized in that the gas collector 12 and the air collector 10 are spatially separated relative to each other. Characterized by By thus separating the gas and air flows in the burner system and placing the air collector in the cavity formed by the pre-chamber support, which is the most stressed area of the air heater, High mixing efficiency allows complete combustion of the resulting gas and air mixture, as well as safe control of the gas and air supply area. This eliminates chaotic mixing of gas and air in the pre-chamber of the burner system, eliminates the risk of mixture ignition or explosion, and ensures complete combustion of the gas with completely safe operation of the air heater. do. Furthermore, by using a metal annular beam for the prechamber support and placing the annular collector in it, the height of the air heater is reduced, thus reducing its size and capital investment, thereby reducing the new Costs can be reduced both when installing air heaters and when rebuilding existing ones.
Claims (6)
前記プレチャンバ、前記燃焼用チャンバ、及び前記格子耐火煉瓦チャンバは相互連通し、かつ同軸上に位置し、前記プレチャンバと前記燃焼チャンバはそれぞれ自身のライナーのシェルを備え、前記プレチャンバのシェルベースの直径は前記のドーム形状の燃焼チャンバのシェルのスロートの直径より大きく、
前記ガス収集器は前記プレチャンバ耐火物の内側環状壁と外側環状壁を形成する前記プレチャンバの耐火ライニング内に実装される環状チャネルを示し、前記混合チャンバは環状空気収集器と相互連通し、混合チャンバへの放出ガス及び空気用ノズルは前記内側環状壁内に作られ、前記ガス及び放出ノズルは前記ガス及び空気収集器を介して外側からのそれぞれのガス及び空気分岐管と相互連通し、
差異は、前記空気収集器が、前記ガス収集器の下の前記プレチャンバの下部に位置し、前記金属環状ビームとベースプレートとの間の空洞により形成されている環状チャンバを表し、前記ベースプレートは前記プレチャンバの底部に設置され、互いに連結され、かつ、前記プレチャンバと前記燃焼チャンバのシェルに連結されている点で、
前記金属環状ビームはプレチャンバ支持体を形成し、前記ベースプレートは、前記空気供給チャンネルを介して前記混合チャンバへの放出空気ノズルと相互連通する前記空気収集器からの空気放出用の穴を備え、後者は前記混合チャンバへの前記放出ガスノズルの下の前記内側環状壁に位置し、前記空気供給チャンネルは前記プレチャンバの耐火物ライニングの下側に位置する、
シャフトレスエアヒーター。 a burner with an annular gas collector; a prechamber having a cavity representing a chamber for mixing, ignition and initial combustion of the gas and air streams; A shaftless air heater comprising a chamber for combustion of a gas mixture from a prechamber and a grate refractory brick chamber for passing the generated combustion products,
said prechamber, said combustion chamber, and said grate refractory chamber are interconnected and coaxially positioned, said prechamber and said combustion chamber each having a shell of its own liner, and a shell base of said prechamber; is greater than the diameter of the throat of said dome-shaped combustion chamber shell,
said gas collector presenting an annular channel mounted within a refractory lining of said prechamber forming inner and outer annular walls of said prechamber refractory, said mixing chamber interconnecting with an annular air collector; nozzles for discharge gas and air to the mixing chamber are made in said inner annular wall, said gas and discharge nozzles interconnecting with respective gas and air branches from the outside via said gas and air collectors;
The difference is that the air collector is located in the lower part of the pre-chamber below the gas collector and represents an annular chamber formed by a cavity between the metal annular beam and a base plate, the base plate being the located at the bottom of the pre-chamber and connected to each other and to the shells of the pre-chamber and the combustion chamber,
said metal annular beam forming a pre-chamber support, said base plate having holes for air discharge from said air collector interconnecting with a discharge air nozzle to said mixing chamber through said air supply channel; the latter being located in the inner annular wall below the outlet gas nozzle to the mixing chamber and the air supply channel being located under the refractory lining of the prechamber;
Shaftless air heater.
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