JP7351010B2 - shaftless air heater - Google Patents

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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)。 Air heaters of different designs are used for heating blast furnaces: with an internal combustion chamber, with an external combustion chamber, and without a conventional combustion chamber (top combustion, shaftless). As a more advanced air heater, an air heater without a combustion chamber (shaftless air heater) in which a burner system is installed in the dome of the air heater is known (Russian Patent No. 2145637, Inventor Certificate No. 602555) , Japanese Patent No. 48-4284, US 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, the shaftless air heater (Patent No. 2,145,637, 2000) has a shell with a refractory lining, a lattice refractory brick, a dome, a distance of more than a diameter above the lattice refractory brick to the centerline of the cross-section of the hot air flow. a burner system comprising a hot air outlet located at a distance, as well as a prechamber with a refractory lining shell located coaxially therewith at the top of the dome and carried out independently of the dome refractory lining with individual support by the dome shell; ing. Within the prechamber, between the shell and the sidewalls of the prechamber refractory lining, there is an annular gas and air collector located one above the other, separated by a partition plate. The dust collector has an inlet branch pipe and a discharge nozzle, the discharge nozzle is made on the vertical side wall of the prechamber refractory lining, and the gas and air are directly supplied to the prechamber. The centerline of the nozzle of the upper stage of the lower collector is directed towards the centerline of the prechamber and is offset upward at an angle of 30° from the horizontal plane, and the centerline of all other nozzles is in the horizontal plane, its discharge part A swirling flow of gas and air is formed in the prechamber due to the fact that it is oriented at an angle of 15-30° to the prechamber radius passing through the center of the prechamber. This swirling flow has the effect of completely combusting the gas before it enters the grate refractory, and evening out the flow throughout the grate refractory.

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。 Air heaters for blast furnaces are large, high-temperature vessels, and their construction and operation are costly. Therefore, reducing energy costs is one of the major requirements. Furthermore, inside a blast furnace, a large amount of blast furnace gas containing carbon monoxide (CO), a harmful gas, is burned. Therefore, when operating a blast furnace hot blast furnace, environmental safety through complete combustion of gas is an important requirement.

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 within the prechamber. Gas is supplied to the top of the prechamber where a swirling flow of gas is formed. To enable good gas-air mixing in known air heaters, the center line of the air nozzles of the upper row of the lower collector is oriented towards the center line of the prechamber and at an angle of up to 30° from the horizontal plane. It was shifted upwards. The radially directed and upwardly shifted air flow is expected to pass through the gas flow toward the center of the prechamber and improve the mixing and combustion of the gases in the center of the prechamber. The air flow from the other rows of nozzles shall be directed obliquely to the prechamber radius to better mix and burn the gas flow in the periphery. However, in an air heater installed in a large blast furnace, the prechamber has a large cross-sectional dimension, and the airflow must overcome a strong swirling gas flow with high concentration to reach the centerline of the prechamber. Therefore, it is necessary to significantly increase the speed and install a powerful blower, which increases energy costs. In addition, incomplete combustion of gas occurs in the center of the prechamber, leading to deterioration of the environmental performance of the air heating device. In this case, a contradiction arises. On the other hand, in order to increase the penetration power of the airflow, it is necessary to significantly increase its speed, which in turn increases the pressure inside the dust collector, so it is necessary to significantly increase the capacity of the blower. On the other hand, for the air flow from the other rows of nozzles, the normal velocity and flow swirl will ensure good mixing and complete combustion of the gases before entering the grate refractory at the periphery of the prechamber. This speed increase is not necessary.

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。 Different rows of nozzles within the same collector therefore require different pressures, which cannot be provided. In addition, since a blower with standard pressure is used for the air pressure inside the dust collector, the flow rate of air from the upper nozzle is insufficient, and the amount of air necessary for complete combustion of gas is not supplied to the center of the prechamber. As a result, some of the gas is not combusted and is emitted into the atmosphere, deteriorating the environmental and economic efficiency of the air heating device.

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。 The prototype of the Kalugin Shaftless Air Heater of patent RU No. 2316600 of 2008 is the closest to the proposed invention by the totality of its technical essence and features. The known air heater consists of a shell with a refractory lining, a lattice refractory dome, a hot air outlet located above the lattice refractory at a distance not less than one diameter of its flow section to its center line, and a dome coaxial with it. It consists of a shell with a refractory lining located on top of the dome shell and 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 wall of the pre-chamber refractory lining and having a partition plate therebetween, the inlet branch pipe and the discharge provided in the vertical side wall of the pre-chamber refractory lining. Gas and air collector with nozzle. In this case, the discharge nozzle of the lower collector is located in its upper part and directed upwards at an angle of 15° to 30° from the horizontal plane, and the outlet nozzle of the upper collector is located in its lower part and oriented upward at an angle of 15° from the horizontal plane. 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 emission 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。 Air heating devices for blast furnaces concern equipment with long repair intervals (15-20 years), and therefore operational reliability and long-term operation are among the major requirements for these air heating devices. In a known air heater, gas and air dust collectors arranged above and below are separated by a thin partition plate. The gas and air in the precipitator may have different temperatures depending on the process conditions (heating of the gas or air). This temperature difference is often quite large, resulting in temperature deformation of the dust collectors, which can result in damage to the partition plates between the dust collectors. In this case, a mixture of gas and air occurs, forming a flammable mixture that 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。 The purpose of the invention is 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 improved operational safety and reliability due to improved stability and durability of the shaftless air heater.

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。 Furthermore, as a technical result, it is possible to reduce the dimensions of the air heater and at the same time obtain 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 a shaftless air heater. The shaftless air heater includes a burner with an annular gas collector, a prechamber having a cavity representing a chamber for mixing, ignition, and initial combustion of gas and air streams, and a dome shape at the top of the prechamber. a chamber for combustion of the gas mixture from the prechamber, and a grate refractory chamber for passing the generated combustion products. In the shaftless air heater, the prechamber, the combustion chamber, and the grate refractory chamber are interconnected and coaxially located, and the prechamber and the combustion chamber each have their own liner shell. , the diameter of the shell base of the prechamber is larger than the diameter of the throat of the shell of the dome-shaped combustion chamber, and the gas collector forms an inner annular wall and an outer annular wall of the prechamber refractory. an annular channel implemented in the refractory lining of the mixing chamber, wherein the mixing chamber is in interconnection with an annular air collector, nozzles for discharge gas and air to the mixing chamber are made in the inner annular wall; The nozzle interconnects with the respective gas and air branch pipes from the outside through the gas and air collector, the difference being that the air collector is located at the lower part of the prechamber below the gas collector. , represents an annular chamber formed by a cavity between the metal annular beam and a base plate, the base plate being installed at the bottom of the pre-chamber and connected to each other and connected to the shells of the pre-chamber and the combustion chamber. These are connected points. the metal annular beam forms a pre-chamber support, the base plate is provided with holes for air discharge from the air collector intercommunicating with a discharge air nozzle to the mixing chamber via the 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 below 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; The other side of the right triangle is formed by the domed combustion chamber shell, and the bottom is represented by the prechamber 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 the burner system, the discharge gas nozzles for feeding into the mixing chamber are arranged at a plurality of heights of the inner annular wall facing the pre-chamber mixing chamber, and the center line of these nozzles lies in a 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 supplying the mixing chamber are also arranged on the inner annular prechamber wall, but at the bottom, the center lines of these nozzles are at an angle of 0° to 45° with respect to the vertical plane. It 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 on the inner annular wall of the prechamber in this way, a swirling flow can be created to completely burn the gas and air mixture, thereby 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 provided in the base plate and with a channel for air supply provided in the lower part of the prechamber 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 an annular chamber formed by a cavity between a base plate and a metal annular beam connected to each other and to the prechamber wall and the combustion chamber wall. Operation of the air collector of the air heating device provides an upward movement of the air stream to interact with the gas stream supplied to the gas and air mixing chamber. The design features of the air collector, implemented as an annular chamber located on the prechamber support, together with the mutual arrangement of the burner and the gas-mixing combustion chamber and other attributes, ensure that the gas and air flow in the central part of the mixing chamber is It is 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 negative effects regarding burnout of the partition plates between the gas and air collectors and preventing 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 is characterized by new characteristic features unknown from the prototype and the known state of the art and that it achieves a new technical result, i.e. the air collector against temperature exposure during operation. It is possible to conclude that it provides improved operational reliability due to improved stability 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。
縦断面におけるシャフトレス空気加熱器の可能な実施態様の1つを示す図である。 図1のシャフトレス空気加熱器の断面を示している。 図1のシャフトレス空気加熱器の断面を示している。
The claimed design is shown in the following figure in one of its possible implementation options.
1 shows one possible embodiment of the shaftless air heater in longitudinal section; FIG. Figure 2 shows a cross section of the shaftless air heater of Figure 1; Figure 2 shows a cross section of the shaftless air heater of Figure 1;

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 a lightweight refractory formed inside the shell 2. On the side of the gas-air mixing chamber, a pre-chamber refractory lining made of heat-resistant refractory is used, forming an annular flow path delimited by an inner annular wall 3 and an outer annular wall 4. 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 dome-shaped combustion chamber 6, and the bottom is represented by the prechamber support. Below the prechamber 1, it has a domed upper part located coaxially with the prechamber 1 and in communication with the prechamber 1, with a shell 7 preferably made of low alloy steel and a lining 8 made of refractory material. There is a combustion chamber 6 comprising. In the interface area between the prechamber 1 and the combustion chamber 6, the bottom shell 2 of the prechamber 1 has a diameter that exceeds the diameter of the shell 7 of the domed part of the combustion chamber 6. The metal annular beam 5 is permanently connected, for example by welding, with the shells 2 and 7, which is provided from above with a base plate 9 forming an internal chamber with a cavity that serves as an air collector 10. Below the combustion chamber 6 there is a lattice refractory chamber 11 with refractory lattice refractory bricks (not shown), preferably made of hexagonal refractory bricks, in which holes in the refractory bricks laid in layers are used for combustion. It has holes laid in layers to provide product passage and heat transfer. In the outer annular wall 4 of the prechamber 1 there is a hole with a gas supply branch pipe 18, between the inner annular wall 3 and the outer annular wall 4 there is a gas supply annular wall which serves the function of a gas collector 12. There is a channel. In the upper part of the inner annular wall 3 there are discharge nozzles 13 arranged in several rows, which provide for the movement of the gas in the form of a swirling flow in the mixing chamber, for which purpose the center line of these nozzles is It has an angle of inclination of 15 to 45° downward with respect to the horizontal plane, thereby creating an efficient swirling flow of gas in the central part of the mixing chamber. In the lower part of the inner annular wall 3 there are air nozzles 14 supplying air to the mixing chamber of the prechamber 1, the center lines of these nozzles having an upward slope angle of 0 to 45° with respect to the vertical plane . The swirling flow of air diagonally upward from the nozzle 14 meets the swirling flow of gas diagonally downward from the discharge gas nozzle 13 in the mixing chamber of pre-chamber 1, and mixes with them in the mixing chamber of pre-chamber 1 to become homogeneous. forming a fuel mixture, thereby causing complete combustion of this mixture. In the side wall of the air collector 10 there is a hole with an air supply branch 15 to the air collector 10. Discharge air nozzles 14 to the mixing chamber located in the lower part of the inner annular wall 3 communicate with the air collector 10 via air channels 16 connected to air holes 17 in the base plate 9. The intercommunicating pre-chamber 1 and the gas-air mixing combustion chamber 6 are coaxially located together with the gas collector 12 and the air collector 10, and on top thereof are represented by the pre-chamber 2, which is the gas-air mixing chamber. forming a burner system of an air heater according to the claims.

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 shaftless air heater according to the claims operates as shown below. In the cavity of the prechamber 1, which represents a gas and air mixing chamber, gas and Mixing of the air streams takes place, supplying gas and air under external pressure. A fuel mixture is formed by the mixing of the swirling flows from the discharge gas nozzle 13 and the discharge air nozzle 14 towards the mixing chamber, and the formed gas and air mixture is further ignited and combusted in the dome-shaped part of the combustion chamber 6. The resulting combustion chamber is fed from the combustion chamber 6 to the grate refractory 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 air heater according to the claims, which is formed by an intercommunicating prechamber 1 and a combustion chamber 6, provides that the gas collector 12 and the air collector 10 are spatially separated relative to each other. Features. By thus separating the gas and air flows in the burner system and placing the air collector in the cavity formed by the prechamber support, which is the most stressed area of the air heater, the High mixing efficiency, ensuring complete combustion of the resulting gas-air mixture, as well as safe control of the gas and air supply area. This eliminates chaotic mixing of gas and air in the prechamber of the burner system, eliminates the risk of ignition or explosion of the mixture, and ensures complete combustion of the gas with completely safe operation of the air heating device. do. Furthermore, by using a metal annular beam for prechamber support and locating an annular collector within it, the height of the air heater is reduced, thereby reducing its dimensions and reducing capital investment, thereby reducing new Costs can be reduced both when installing air heaters and when rebuilding existing ones.

Claims (6)

環状ガス収集器並びに、ガスと空気流の混合、発火、及び初期燃焼用の混合チャンバを含む空洞を有するプレチャンバを備えるバーナーシステムと、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シャフトレスエアヒーターであって、
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ライナーのシェルを備え、前記プレチャンバのシェルの底部の直径は前記のドーム形状の燃焼チャンバのシェルの首部の直径より大きく、
前記環状ガス収集器は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、前記混合チャンバへの放出ガスノズル及び放出気ノズルは前記内側環状壁内に作られ、前記放出ガスノズル及び放出空気ノズルは前記ガス収集器及び空気収集器を介して外側からのそれぞれのガス分岐管及び空気分岐管と相互連通し、
記空気収集器が、前記環状ガス収集器の下の前記プレチャンバの下部に位置し、属環状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含み、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、
前記金属環状はプレチャンバ支持体を形成し、前記ベースプレートは、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、前記放出空気ノズル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、
ことを特徴とする、シャフトレスエアヒーター。
a burner system comprising a prechamber having an annular gas collector and a cavity containing a mixing chamber for mixing of gas and air streams, ignition, and initial combustion, and having a dome shape at the top and provided below said prechamber; A shaftless air heater comprising a chamber for combustion of a gas mixture from the prechamber and a grate refractory chamber for passing generated combustion products, the shaftless air heater comprising:
The prechamber, the combustion chamber, and the grate refractory chamber are interconnected and coaxially located, the prechamber and the combustion chamber each having a shell of a liner ; the diameter of the bottom of the shell is greater than the diameter of the neck of the shell of said dome-shaped combustion chamber;
the annular gas collector exhibits an annular channel implemented in the refractory lining of the prechamber forming inner and outer annular walls of the prechamber refractory, the mixing chamber intercommunicating with an annular air collector; A discharge gas nozzle and a discharge air nozzle to the mixing chamber are made in the inner annular wall, and the discharge gas nozzle and discharge air nozzle supply respective gases from the outside via the gas collector and air collector. Intercommunicating with branch pipes and air branch pipes;
The air collector includes an annular chamber located in the lower part of the pre -chamber below the annular gas collector and formed by a cavity between a metal annular beam and a base plate, the base plate being in contact with the pre-chamber. located at the bottom of the chamber and connected to each other and to the shells of the prechamber and the combustion chamber ;
the metal annular beam forms a pre-chamber support, the base plate is provided with holes for air discharge from the air collector interconnecting with a discharge air nozzle to the mixing chamber via an air supply channel; the discharge air nozzle 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;
This is a shaftless air heater.
請求項1に記載のシャフトレスエアヒーターであって、前記環状ガス収集器から前記バーナーシステム内の前記混合チャンバ内へ入り込む前記放出ガスノズルは、前記側環状壁の複数の高さに配置される、シャフトレスエアヒーター。 2. The shaftless air heater of claim 1, wherein the discharge gas nozzle extending from the annular gas collector into the mixing chamber in the burner system is arranged at multiple levels of the inner annular wall. Shaftless air heater. 請求項1に記載のシャフトレスエアヒーターであって、前記放出ガスノズルの中心線は、水平面に対して15°~45°の下向き傾斜角度を有する、シャフトレスエアヒーター。 The shaftless air heater according to claim 1, wherein the centerline of the discharge gas nozzle has a downwardly inclined angle of 15° to 45° with respect to a horizontal plane. 請求項1に記載のシャフトレスエアヒーターであって、前記環状ガス収集器から前記混合チャンバへの前記放出空気ノズルの中心線は、垂直面に対して0°~45°の傾斜角度を有する、シャフトレスエアヒーター。 The shaftless air heater of claim 1, wherein the centerline of the discharge air nozzle from the annular gas collector to the mixing chamber has an angle of inclination of 0° to 45° with respect to the vertical plane. Shaftless air heater. 請求項1に記載のシャフトレスエアヒーターであって、前記金属環状は低合金鋼からなる、シャフトレスエアヒーター。 The shaftless air heater according to claim 1, wherein the metal annular beam is made of low alloy steel. 請求項1に記載のシャフトレスエアヒーターであって、前記金属環状は直角三角形の形状の断面を有し、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、シャフトレスエアヒーター。 2. The shaftless air heater according to claim 1, wherein the metal annular beam has a cross section in the shape of a right triangle, one side of the right triangle functions as an extension of the prechamber shell, and the right triangle The other side of the shaftless air heater is defined by the shell of the dome- shaped combustion chamber, and the bottom part is represented by the pre-chamber support.
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