TWI427244B - 陶瓷燃燒器 - Google Patents

Description

陶瓷燃燒器

本發明涉及一種用在蓄熱式熱發生器(regenerative heat generator)(諸如鼓風爐的熱風爐)的燃燒室中的陶瓷燃燒器。

對用於鼓風爐的空氣的預熱通常在鄰近的蓄熱式加熱爐(已知的熱風爐)中完成。這種熱風爐通常包括燃燒室和保溫爐身。(heat-retention shaft)。在具有內燃燒室的熱風爐中，燃燒室和保溫爐身通過由耐火磚構成的壁彼此分隔開。在使用陶瓷燃燒器的情況下，這種陶瓷燃燒器位於燃燒室的底部中。將助燃空氣和可燃性燃料(通常是可燃氣體)供應給陶瓷燃燒器，並且助燃空氣和燃料的混合物在燃燒室中燃燒。燃燒放出的廢氣在燃燒室中上升，經由圓頂(cupola)轉向，並且此後穿過填充有格子磚的保溫爐身。來自廢氣的熱量被格子磚吸收。剛剛冷卻下來的廢氣經由排氣室以及至少一個排放口從爐中排出。

一旦格子磚被加熱至足夠高的溫度，就停止助燃空氣和燃料的供給，並且使空氣沿相反的方向通過熱風爐。空氣在穿過包含有熱格子磚的保溫爐身時被加熱，並經由圓頂轉向進入燃燒室中，在燃燒室中，空氣經由位於熱風爐外殼中的熱鼓風出口而離 開熱風爐，以被供應給鼓風爐。

陶瓷燃燒器通常包括：燃料室，用於將供應給陶瓷燃燒器的可燃性燃料供應至混合區域；以及空氣室，用於將供應給陶瓷燃燒器的助燃空氣供應至混合區域。燃料室和空氣室通常借助於由耐火磚構成的隔離件而彼此分隔開。在陶瓷燃燒器的出口端處，可燃性燃料和助燃空氣在混合區域中混合以形成可燃性混合物。

為了獲得良好的安裝效率，在熱廢氣流經保溫室之前，使燃燒組分盡可能完全地燃燒是重要的。已對陶瓷燃燒器的出口端的設計做了大量的工作，以保證良好的效率。

然而，與這種陶瓷燃燒器相關聯的一個問題是，由於陶瓷燃燒器經受高溫和高溫差，因此引起耐火磚收縮與膨脹。隨著時間的推移，這將對磚壁造成損壞並且縮短陶瓷燃燒器的壽命。

另一問題是，例如CO氣體的可燃性燃料從燃料室中洩漏出並且導致排放氣體中的CO濃度較高。這一問題特別存在於其中燃燒器供料室和排氣室彼此靠近地設置於熱風爐的底部中而它們之間僅具有耐火磚的隔離件的熱風爐中。由於耐火磚的有孔性，因此這種耐火磚的隔離件絕不會完全不透氣。隨著磚壁的老化，來自於燃料室的燃料洩漏(例如進入到排氣室中)加強。洩漏的CO氣體進入到排氣室中，並且因此進入到排出煙氣中，從而導致CO的 濃度變得非常高。

此外，燃燒器供料室中的燃料室或空氣室之間的燃料或空氣的交換導致過早混合，這可能導致混合物的不期望或過早燃燒。

從燃料室進入到空氣室中的交換(並且反之亦然)可能給耐火設計造成難以控制的損壞並且加速耐火磚的破壞。

因此，本發明的目的是提供一種用在蓄熱式熱發生器(諸如鼓風爐的熱風爐)的燃燒室中的改進的陶瓷燃燒器。這一目的通過如權利要求1所要求保護的陶瓷燃燒器來實現。

為了實現這一目的，本發明提出了一種用在蓄熱式熱發生器(諸如鼓風爐的熱風爐)的燃燒室中的陶瓷燃燒器，其中，陶瓷燃燒器包括燃燒器供料室，該燃燒器供料室具有用於將該燃燒器供料室分成燃料室和空氣室的隔離壁。燃料室具有用於接收可燃性燃料的燃料入口以及用於將可燃性燃料供應至混合區的燃料出口。空氣室具有用於接收助燃空氣的空氣入口以及用於將助燃空氣供應至混合區的空氣出口。根據本發明的一個重要方面，陶瓷燃燒器進一步包括佈置在燃燒器供料室中的不透氣金屬性燃料容器，該燃料容器包括位於其中的燃料室，燃料容器的壁部形成燃 料室與空氣室之間的隔離壁。

不透氣金屬性燃料容器有效地防止了燃料室中的物質洩漏到空氣室中，從而避免了這些物質的過早混合。此外，金屬性燃料容器受安裝老化的影響非常小。金屬性隔離壁並沒有以使得允許燃料穿過其的方式而惡化。因此，根據本發明的陶瓷燃燒器以及包含這種陶瓷燃燒器的蓄熱式熱發生器具有延長的壽命。

不透氣金屬燃料容器使得處於燃燒器供料室中的燃料室與空氣室有效地隔離開，並且使得該燃料室與排氣室有效地隔離開。僅僅通過在燃燒器供料室中安裝燃料容器就將燃燒器供料室分成燃料室和空氣室。燃料室被限定為位於燃料容器內的空間，而空氣室被限定為位於燃料容器外的空間。更重要的是，不透氣金屬性燃料容器防止了諸如CO富氣的可燃性燃料自燃料室向排氣室中的任何洩漏。因此，排放煙氣中的CO含量未必高。

有利地，隔離壁在與朝向混合區的燃料流垂直的方向上是波狀的。波狀隔離壁優選地形成位於燃料容器內的燃料通道以及位於燃料容器外的空氣通道，交替的燃料通道和空氣通道將可燃性燃料和助燃空氣引導至混合區。隔離壁的波狀構造使得燃料和空氣到達相應的另一室中，同時仍避免該燃料和空氣的混合。在隔離壁區域中，將通向混合區中的交替燃料通道和空氣通道中的燃 料和空氣引向混合區導。在燃料室和空氣室的出口處，燃料和空氣在進入混合區時已經預混合。這在混合區中提供了改善的燃料和空氣混合，並且因此提供了更好的可燃混合物。

根據本發明的一個方面，燃料容器自位於燃燒室的支撐緣(rim)上的金屬性結構懸垂。燃料容器在燃燒器供料室中的這種懸垂佈置使得燃料容器的壽命延長，並且因此使得陶瓷燃燒器的壽命延長。實際上，由於燃料容器相對於燃燒器供料室受到膨脹和/或壓縮作用，因此，在燃料容器相對於燃燒器供料室不受膨脹和/或壓縮力的情況下，燃料容器自身在燃燒器供料室內自由膨脹或收縮。

金屬性結構可以包括多個金屬條，這些金屬條可以具有雙T形的橫截面。

有利地，支撐緣包括位於燃燒室的耐火砌磚中的多個金屬支撐板，以用來支撐金屬性結構。這些金屬支撐板可以被佈置成以便可移動地位於燃燒室的耐火砌磚上。優選地，這些金屬支撐板以互鎖構造來佈置，以便抵抗張應力。這些金屬支撐板可以栓接(bolted)在一起。

可以將燃料容器螺擰(screwed)至金屬性結構。這使得燃料容器易於分離，以在需要時進行維護或替換。然而，應該注意的 是，不排除以較耐久的方式將燃料容器連接至金屬性結構，例如通過焊接。

根據本發明的一個方面，燃料容器包括多個金屬板件，這些金屬板件優選地螺擰在一起，以形成燃料容器。因此，可以在現場構造燃料容器。此外，進入燃燒器供料室的入口通道無需大到適於完整的燃料容器通過。該入口通道可以保持得相對小。這種結構的另一優點在於，當燃料容器的一部分損壞時，在不必拆除整個陶瓷燃燒器的情況下，能夠容易地拆卸該部分以進行維護或替換。

優選地，金屬性結構和/或燃料容器和/或燃料容器的入口管由不銹鋼製成。

根據本發明的再一實施例，除了燃料容器之外，陶瓷燃燒器還可以包括金屬性空氣容器，該空氣容器包括位於其中的空氣室。儘管在此不詳細描述空氣容器，但應該理解的是，空氣容器可以包含與燃料容器相同的特徵，具體地，包含涉及其結構以及其在燃燒器供料室中的連接方面的與燃料容器相同的特徵。

圖1示出了將典型的熱風爐10切開得到的示意圖，該熱風爐包 括燃燒室12和保溫室14，它們通過由耐火磚構成的壁16彼此分隔開。在燃燒室12的底部18中設置有陶瓷燃燒器20。陶瓷燃燒器20包括燃燒器供料室21，該燃燒器供料室具有：燃料入口22，用於將可燃性燃料(通常是氣體)供應給燃燒器供料室21的燃料室24；以及空氣入口26，用於將助燃空氣供應給燃燒器供料室21的空氣室28。燃料室和空氣室24、28借助於隔離壁30彼此分隔開。燃料室24具有通向混合區34中的燃料出口32。空氣室28具有同樣通向混合區34中的空氣出口36。在混合區34中，可燃性燃料和助燃空氣混合以形成可燃性混合物，隨後，該可燃性混合物在熱風爐10的燃燒室12中燃燒。

在熱風爐10的運行期間，將可燃性燃料和助燃空氣供應給陶瓷燃燒器20，並且點燃所得到的可燃性混合物。從可燃性混合物的燃燒中放出的廢氣上升至燃燒室12中，在燃燒室12的上端處，熱廢氣進入圓頂38，該圓頂使廢氣轉向進入裝有格子磚(以參考標號40示意性地表示)的保溫室14中。當廢氣穿過保溫室14時，格子磚40吸收來自廢氣的熱量。格子磚40借助於柵格42保持在位於排氣室41上方的保溫室14中。剛剛冷卻下來的廢氣經由排氣室41通過排放口43從爐10中排出。

一旦格子磚40被加熱至足夠高的溫度，就停止助燃空氣和燃料的供應，並且使空氣沿相反的方向通過爐10。該空氣在穿過包 含有格子磚40的保溫室14時被加熱。然後，加熱的空氣經由圓頂38被供應至燃燒室12中。最後，熱空氣經由熱鼓風出口44離開燃燒室12以被供應至鼓風爐(未示出)中。

根據本發明的一個重要方面，陶瓷燃燒器20包括佈置於燃燒器供料室21中的不透氣金屬性燃料容器48。燃料容器48的壁部形成隔離壁30。金屬性的隔離壁30形成燃料室和空氣室24、28之間的不透氣屏障，從而防止來自燃料室24的任何氣體洩漏到空氣室28中。更重要的是，不透氣金屬燃料容器48還避免了氣體能夠通過耐火磚壁16從氣體室24洩漏至排放室41。

通過參照圖2和圖3，可以對燃料容器48進行更清楚地描述。燃料容器48包括：底部52；第一壁部54，與燃燒器供料室21的側壁一致；第二壁部56，形成隔離壁30；以及頂部58，燃料室24被佈置在燃料容器48中。第一開口60佈置在第一壁部54中，以連接至燃料入口22。頂部58包括第二開口62，以將燃料從燃料容器48供應至混合區34。

第二壁部56是波狀(undulated)的，以便在第二壁部56的區域中將交替的空氣通道和燃料通道引導至混合區34。這為空氣和燃料提供了良好的混合條件。如從圖2中可以看到的，第二壁部56由連接在一起的多個金屬板件64構造而成。第一壁部54和底部52 優選地也由這種金屬板件64構造而成。這種結構(其中，單獨的金屬板件64例如借助於螺釘連接到一起)使得可以在現場將燃料容器48組裝到燃燒器供料室21中。

本發明的再一重要方面可以通過參照圖3而示出並且該重要方面涉及燃料容器48在燃燒器供料室21中的連接。燃燒器供料室21具有其上設置有金屬性結構66的支撐緣(未示出)。金屬性結構66用作燃料容器48的支撐結構。燃料容器48的頂部58以這樣的方式連接至金屬性結構66，該方式使得燃料容器48自金屬性結構66懸垂。燃料容器48在燃燒器供料室21中的這種懸垂佈置保護了燃燒器供料室免受由於溫差而產生的任何膨脹或壓縮力。從而，延長了陶瓷燃燒器20的壽命。

金屬性結構66包括位於支撐緣上的金屬性支撐板68以及平行佈置且位於金屬性支撐板68上的多個金屬條70。如圖3中所示，金屬條70可以具有雙T形橫截面。燃料容器48可以借助於螺釘連接至金屬性結構66。來自燃料室和空氣室24、28的燃料和空氣在金屬條70之間通過，以到達混合區34。

燃料容器48和金屬性結構66優選地由不銹鋼製成。

10‧‧‧熱風爐

12‧‧‧燃燒室

14‧‧‧保溫室

16‧‧‧壁

18‧‧‧底部

20‧‧‧陶瓷燃燒器

21‧‧‧燃燒器供料室

22‧‧‧燃料入口

24‧‧‧燃料室

26‧‧‧空氣入口

28‧‧‧空氣室

30‧‧‧隔離壁

32‧‧‧燃料出口

34‧‧‧混合區

36‧‧‧空氣出口

38‧‧‧圓頂

40‧‧‧格子磚

41‧‧‧排氣室

42‧‧‧柵格

43‧‧‧排放口

44‧‧‧熱鼓風出口

48‧‧‧燃料容器

52‧‧‧底部

54‧‧‧第一壁部

56‧‧‧第二壁部

58‧‧‧頂部

60‧‧‧第一開口

62‧‧‧第二開口

64‧‧‧金屬板件

66‧‧‧金屬性結構

68‧‧‧金屬性支撐板

70‧‧‧金屬條

從以下參照附圖對非限定性實施例的描述中，本發明將更顯而易見。在這些附圖中，其中，使用相同的參考標號表示相同或相似的元件，圖1是將包含根據本發明的陶瓷燃燒器的熱風爐切開得到的示意圖；圖2是根據本發明的陶瓷燃燒器的燃料容器的透視圖；以及圖3是包含圖2中的燃料容器以及用於該燃料容器的支撐結構的元件的透視圖。

10‧‧‧熱風爐

12‧‧‧燃燒室

14‧‧‧保溫室

16‧‧‧壁

18‧‧‧底部

20‧‧‧陶瓷燃燒器

21‧‧‧燃燒器供料室

22‧‧‧燃料入口

24‧‧‧燃料室

26‧‧‧空氣入口

28‧‧‧空氣室

30‧‧‧隔離壁

32‧‧‧燃料出口

34‧‧‧混合區

36‧‧‧空氣出口

38‧‧‧圓頂

40‧‧‧格子磚

41‧‧‧排氣室

42‧‧‧柵格

43‧‧‧排放口

44‧‧‧熱鼓風出口

48‧‧‧燃料容器

Claims (15)

1. 一種用在諸如鼓風爐的熱風爐的蓄熱式熱發生器的燃燒室中的陶瓷燃燒器，其中，所述陶瓷燃燒器包括：燃燒器供料室，具有用於將所述燃燒器供料室分成燃料室和空氣室的隔離壁；所述燃料室具有用於接收可燃性燃料的燃料入口以及用於將所述可燃性燃料供應至混合區的燃料出口；所述空氣室具有用於接收助燃空氣的空氣入口以及用於將所述助燃空氣供應至所述混合區的空氣出口；其特徵在於，在所述燃燒器供料室中設置有不透氣金屬性燃料容器，所述燃料容器中包括所述燃料室，所述燃料容器的壁部形成所述燃料室與所述空氣室之間的所述隔離壁，所述燃料容器自位於所述燃燒室的支撐緣上的金屬性結構懸垂。
2. 如申請專利範圍第1項所述之陶瓷燃燒器，其中，所述隔離壁在與朝向所述混合區的燃料流垂直的方向上呈波狀。
3. 如申請專利範圍第2項所述之陶瓷燃燒器，其中，所述波狀的隔離壁形成位於所述燃料容器內的燃料通道以及位於所述燃料容器外的空氣通道，交替的燃料通道和空氣通道將所述可 燃性燃料和所述助燃空氣引導至所述混合區。
4. 如申請專利範圍第1項所述之陶瓷燃燒器，其中，所述金屬性結構包括多個金屬條。
5. 如申請專利範圍第4項所述之陶瓷燃燒器，其中，所述金屬條具有雙T形橫截面。
6. 如申請專利範圍第1項所述之陶瓷燃燒器，其中，所述支撐緣包括位於所述燃燒室的耐火砌磚中的多個金屬支撐板，以支撐所述金屬性結構。
7. 如申請專利範圍第6項所述之陶瓷燃燒器，其中，所述金屬支撐板被佈置成以便可移動地位於所述燃燒室的所述耐火砌磚上。
8. 如申請專利範圍第6項所述之陶瓷燃燒器，其中，所述金屬支撐板以互鎖的構造來佈置。
9. 如申請專利範圍第6項所述之陶瓷燃燒器，其中，所述金屬支撐板栓接在一起。
10. 如申請專利範圍第1項所述之陶瓷燃燒器，其中，所述燃料容器螺擰至所述金屬性結構。
11. 如申請專利範圍第1項所述之陶瓷燃燒器，其中，所述燃料容器包括多個金屬板件。
12. 如申請專利範圍第11項所述之陶瓷燃燒器，其中，所述金屬板件螺擰在一起，以形成所述燃料容器。
13. 如申請專利範圍第1項所述之陶瓷燃燒器，其中，所述金屬性結構和/或所述燃料容器和/或所述燃料容器的入口管由不銹鋼製成。
14. 如申請專利範圍第1項所述之陶瓷燃燒器，進一步包括設置於所述燃燒器供料室中的金屬性空氣容器，所述空氣容器中包括所述空氣室。
15. 如前述申請專利範圍第1項至第14項任一項所述之陶瓷燃燒器，其中，所述可燃性燃料是可燃氣體。