预燃室带隔热层的顶燃式热风炉 技术领域
• 本发明涉及冶金工业的高炉热风炉领域, 特别是涉及一种预燃室带隔热 层的顶燃式热风炉。
背景技术
高炉冶炼需要温度足够高的热风, 而热风炉是提供这种热风的一种常用 的装置。 但是其中的顶燃式热风炉却存在预燃室隔墙容易因频繁的温度振动 而破坏的缺陷。 尽管当前工业上应用的顶燃式热风炉 很大的改进, 其结构 和早期的顶燃式热风炉相比已经有相当大的进步, 如对预燃室隔墙由于温度 应力引起的破坏所采取的比较有效的处理方法是:将隔墙分为独立的两部分, 进而缩短砖长, 减少热膨胀。 但热量的传递仍然存在, 温度梯度也存在, 导 致热风炉的使用寿命仍然不够长。 而能否进一步降低煤气环腔、 空气环腔内 墙的温度, 进而进一步减少煤气环腔、 空气环腔内墙的热膨胀, 将温度应力 的影响降到最低, 成为提高热风炉寿命的主要因素。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足, 提供一种使用寿命更长 的预燃室带隔热层的顶燃式热风炉。
为了实现上述目的, 本发明采用的技术方案为:
一种预燃室带隔热层的顶燃式热风炉, 包括预燃室、 拱顶 (燃烧室) 和 蓄热室, 其中, 所述预燃室具有内腔、 环腔和内衬, 所述环腔分为上部环腔 和下部环腔, 以分别作为供应煤气的煤气环腔和供应空气的空气环腔, 所述 内衬包括第一内衬和第二内衬, 所述第一内衬设置于所述内腔和环腔之间, 所述第二内衬设置于所述上部环腔和下部环腔之间, 在第一内衬上对应上部 环腔和下部环腔的位置分别设有多排环腔孔道, 其中, 所述第一内衬中设有 由隔热材料制成的预燃室隔热层。 由于设置了预燃室隔热层, 可以有效阻断 热量从预燃室内墙向煤气环腔、 空气环腔内墙的传递途径, 降低煤气环腔、 空气环腔内墙的温度, 减少温度应力, 同时降低预燃室内墙的热膨胀, 使其 与煤气环腔、 空气环腔内墙之间实现自由滑动, 不产生对煤气环腔、 空气环
腔内墙的推力。
再者, 在煤气环腔和空气环腔之间的第二内衬中亦设有由隔热材料制成 的环腔隔热层, 以阻断二者之间的热量传递。 这样, 在根据需要供应不同预 热温度的煤气和空气 (如高温空气和低温煤气) 时可有效降低第二内衬的热 应力。
再者, 预燃室的内腔表面可根据炉容的大小、 气流的分布及温度的实际 要求, 设置成一带有锥度的结构, 比如可为正锥或倒锥形结构, 以提高预燃 室中气体混合及导流的效果。
再者, 将对应下部环腔的多排环腔孔道中的上排环腔孔道的各孔道中心 线设置为水平指向预燃室的中心线, 通过这样的设置, 可以更有效地吹穿预 燃室上部形成的高速煤气涡旋气流, 以进一步获致更好的气体混合及导流的 效果。 '
另外, 在预燃室和拱顶(燃烧室)之间设可移动的温度隔离盖, 送风时, 温度隔离盖处于预燃室和拱顶 (燃烧室) 之间, 隔离热风的辐射热, 降低预 燃室的温度, 因此可以降低预燃室的温度和由此带来的热应力, 另外一定程 度上也降低了热量散失。 在燃烧时, 温度隔离盖处于预燃室上部, 不影响煤 气和空气混合。
总之, 由于采用了上述结构, 本发明具有以下有益效果:
1. 由于预燃室隔热层和环腔隔热层的设置, 有效阻断了热量在第一内衬 和第二内衬上的传递, 降低了预燃室各部分的热膨胀和热应力, 因此提高了 热风炉的使用寿命。
2. 由于提高了煤气和空气在预燃室内的混合效果和导流效果, 因此提高 了燃烧温度和燃烧效率。
3. 减少送风时热风对预燃室的辐射热, 在降低拱顶对预燃室热振动的同 时, 降低了热量损耗。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
附图说明
图 1为本发明实施例中隔离盖位于预燃室和拱顶之间的单座热风炉的基 本结构图;
图 2为本发明实施例中隔离盖位于预燃室上部的单座热风炉的基本结构 图 3为图 1中沿 A-A方向的放大剖面图;
图 4为图 1中沿 B-B方向的放大剖面图 ;·
图 5为图 1中沿 C-C方向的放大剖面图;
图 6为图 1中沿 D-D方向的放大剖面图;
图 7是本发明实施例中从预燃室内墙表面至煤气环腔和空气环腔内墙表 面的温度传递示意图; . . . 图 8是本发明实施例中预燃室内表面为倒锥形状的单座热风炉基本结构 图;
图 9为本发明实施例中不带有隔离盖的单座热风炉基本结构图。
图中:
1. 冷风入口 2. 炉箅子及支柱 3. 格子砖
4. 蓄热室 5. 炉壳 6. 炉衬
7. 热风出口 8. 拱顶 (燃烧室) 9. 预燃室支撑臂
10. 空气环腔 11. 空气入口 12. 空气环腔上壁
13.环腔隔热层 14.煤气环腔下壁 15.煤气入口
16. 煤气环腔 17.环腔内墙 18.预燃室隔热层
19.预燃室内墙 20.预燃室内拱 21.预燃室内衬
22.预燃室 23.隔离盖 24.煤气环腔孔道
25.空气环腔孔道- 26. 空气环腔孔道二
27.隔离盖拉杆 28.烟气出口
δΐ.预燃室内墙 19的厚度
δ2.预燃室隔热层 18的厚度 δ3.环腔内墙 17的厚度
具体实施方式
如图 1、 图 2所示, 分别为本发明实施例中隔离盖位于预燃室和拱顶之间 以及位于预燃室上部的不同位置的单座热风炉的基本结构图。 其中, 所述预 燃室带隔热层的顶燃式热风炉由冷风入口 1、 炉箅子及支柱 2、 烟气出口 28、 作为蓄热体的格子砖 3、 蓄热室 4、炉壳 5、炉衬 6、 热风出口 7、拱顶(燃烧室)
8、 预燃室支撑臂 9、 预燃室 22 (图中点划线框定部分) 组成。
所述预燃室 22位于拱顶(燃烧室) 8之上且在垂直方向上同轴线, 预燃室 22由空气环腔 10、 空气入口 11、 空气环腔上壁 12、 环腔隔热层 13、 煤气环腔 下壁 14、 煤气入口 15、 煤气环腔 16、 环腔内墙 17、 预燃室隔热层 18、 预燃室 内墙 19、 预燃室内拱 20、 预燃室内衬 21、 隔离盖 23、 煤气环腔孔道 24、 空气 环腔孔道一 25、 空气环腔孔道二 26、 隔离盖拉杆 27组成。 其中, 所述环腔内 墙 17、预燃室隔热层 18、 预燃室内墙 19组成第一内衬; 所述空气环腔上壁 12、 环腔隔热层 13、 煤气环腔下壁 14组成第二内衬。
所述预燃室 22壳内侧设有上、 下布置的所述煤气环腔 16和空气环腔 10, 煤气环腔 16和空气环腔 10由空气环腔上壁 12、 环腔隔热层 13、 煤气环腔下壁 14隔开。 煤气环腔 16和空气环腔 10的空间与预燃室 22内腔之间设三层墙, 分 别为所述的环腔内墙 17、 预燃室隔热层 18和预燃室内墙 19, 其上设有煤气环 腔孔道 24、 空气环腔孔道一 25和空气环腔孔道二 26。 所述预燃室内墙 19的耐 火砖通过膨胀缝、 滑动缝的方式进行合理砌设, 因此预燃室 22内墙 19在承受 高温时也不会在径向产生位移, 也不会对煤气环腔、 空气环腔内墙产生推力。
请参阅图 4所示,空气环腔孔道一 25的各孔道中心线在平面内指向预燃室 22的中心线。 这样, 在空气入口 11的气体压力一定时, 由该上排环腔孔道一 25的各孔道中喷出的空气在水平方向上的速度最大, 因此可以有效地吹穿预 燃室 22上部形成的高速煤气涡旋气流, 相对于现有技术可以获致更好的气体 混合及导流的效果。
另请参阅图 5和图 6所示, 所述煤气环腔孔道 24的各孔道中心线在平面内 与预燃室 22半径方向相交一个角度 , 其中, 下排煤气环腔孔道的各孔道中心 线在水平面内与预燃室半径的夹角小于上排煤气环腔孔道的各孔道中心线在 水平面内与预燃室半径的夹角。 所述空气环腔孔道二 26的各孔道中心线在平 面内与预燃室 22半径方向也相交成一个角度 β (参见图 3所示), 该部分的角度 和结构与现有技术相同, 在此不予赘述。'上述煤气环腔孔道 24和空气环腔孔 道二 26的结合, 可以在预燃室 22中产生气体混合更为充分的涡旋, 并使得气 体的导流更为平稳。
由于在预燃室内墙 19和环腔内墙 17之间设置的由保温材料构成的隔热层
18阻断了热量由预燃室 22的内腔向煤气环腔 16和空气环腔 10的传递, 使得在 送风时, 环腔内墙 17的温度较低, 适应热风炉在送风和燃烧时的周期性温度 变化, 降低了对耐火砖热震性的要求, 减小了环腔内墙 17的温度应力。 同时, 由于预燃室内墙 19的砖长减短, 相应减小了预燃室内墙 19砖的膨胀量, 起到 减小作用于环腔内墙 17上的推力的有益效果。
所述煤气环腔 16和空气环腔 10的隔离部位由煤气环腔下壁 14、 环腔隔热 层 13和空气环腔上壁 12组成, 阻断了煤气环腔 16内煤气与空气环腔 10内空气 的热传递, 当煤气和空气的温度预热后且温差较大时, 可以有效避免煤气环 腔 16和空气环腔 10的隔离层砖上、 下面温差大引起的热应力而产生变形和破 坏。
在拱顶(燃烧室) 8和预燃室 22间设有可移动的隔离盖 23。 送风时, 隔离 盖 23位于下限位置 (如图 1所示), 隔离热风的辐射热, 降低预燃室 22内腔空 间的温度; 而在燃烧时, 隔离盖 23位于上限位置 (如图 2所示), 从而不至于 影响混合气体的燃烧。
所示预燃室隔热层 18和环腔隔热层 13的材料为低导热率的轻质砖或硅酸 铝耐火纤维板。 图 7示出由于预燃室隔热层 18的低导热率, 从预燃室内墙 19 到环腔内墙 17温度的降低情况。 其中, δΐ代表预燃室内墙 19的厚度, δ2代表 预燃室隔热层 18的厚度, δ3代表环腔内墙 17的厚度。 从图中的温度分布曲线 可以看出, 预燃室隔热层 18的设置显著降低了环腔内墙 17的温度。
所述预燃室 22的内表面还可以设置为锥形结构, 预燃室隔热层 18与预燃 室内墙 19的内面大致平行。根据炉容的大小、气流的分布及温度的实际要求, 预燃室 22内表面可以采用正锥 (如图 1或图 9所示) 或倒锥 (如图 8所示), 以 提高煤气和空气的混合效果。
所述空气环腔孔道 25、 26总断面积之和与煤气环腔孔道 24的总断面积之比 大致与空燃比相同, 以保证煤气环腔孔道 24出口煤气流速与空气环腔孔道 25、 26出口空气流速相同。这样, 不仅有利于预燃室中煤气与空气的混合, 而且也 可以使分别与空气入口、 煤气入口相连接的气体供应装置变得更为简单。
根据制造以及实际生产使用的实际需要, 本发明视情况还可以不设置如 上所述的隔离盖 23, 以简化热风炉的制造以及操作。