[发明专利]顶燃式热风炉陶瓷燃烧器有效
申请号: | 200910103558.1 | 申请日: | 2009-04-09 |
公开(公告)号: | CN101520180A | 公开(公告)日: | 2009-09-02 |
发明(设计)人: | 赵瑞海;张昭贵;钟星立;杨勇;王贤 | 申请(专利权)人: | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 |
主分类号: | F23D14/22 | 分类号: | F23D14/22;F23D14/58 |
代理公司: | 重庆弘旭专利代理有限责任公司 | 代理人: | 周韶红 |
地址: | 40001*** | 国省代码: | 重庆;85 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 顶燃式 热风炉 陶瓷 燃烧 | ||
技术领域
本发明涉及一种热风炉燃烧装置,特别是一种顶燃式热风炉陶瓷燃烧器。
背景技术
目前,我国在黑色冶金领域中所采用的热风炉是引进的俄罗斯卡卢金型顶燃式热风炉,设计者在设计该热风炉的时候,为避免在燃烧室墙面因旋流流场形成的层流附面层是煤气,从而造成该部分煤气燃烧不尽问题的出现,设计者就将其中的煤气环道置于空气环道之上,为此,这样的设计就决定了它的流场的主要特征:在预燃室内,“上层是煤气,下层是空气”;而在燃烧室入口处,由预燃室所形成的空气和煤气的混合旋流是“外层为空气,中心为煤气”,这样的混合旋流为单混合面旋流。这种旋流结构,就造成如下的不足:1.拱顶空间充满的煤气,在燃烧期终点时无法完全燃烧,需在换炉时用氮气吹扫,既存在安全隐患,又降低了煤气的燃烧率;2.该单混合面旋流,造成空煤气混合时间长,亦即燃烧火焰长。
在CN200955735Y中公开了一种名称为“旋流式顶燃热风炉燃烧器”的实用新型专利,它是通过在卡卢金型顶燃式热风炉的煤气环道上方增加一层空气环道,形成三层环道的砌体结构,这使得:在预燃室内,“上层是空气,中间是煤气,下层是空气”;在燃烧室入口处,由预燃室所形成的空煤气混合旋流是“外层为空气、中间为煤气、中心为空气”,是双混合面旋流。这种旋流流场的结构,在燃烧期终点时,拱顶空间充满的是空气,避免了上述的第1个问题;同时,“外层为空气、中间为煤气、中心为空气”的双混合面旋流流场,可加快空煤气的混合速度、缩短燃烧火焰长度,弥补了上述的第2个问题。但是,该专利的三层环道砌体结构,是将空气环道分置两层,这也造成以下两个结果:1.预燃室显著增高,不仅提高了投资成本,更多的环道和隔断层也使砌体稳定性被削弱,容易出现掉砖、窜风等问题,影响使用寿命;2.空气引入管道以及相应阀门的增加,提高了建设和维护成本,也使操作过程更复杂。
发明内容
本发明的目的就是提供一种能够砌体稳定性强的顶燃式热风炉陶瓷燃烧器。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的,它包括预燃室,在预燃室的外壁上设置有空气引入管和煤气引入管,空气引入管与设置在预燃室壁内的空气环道相连通,煤气引入管与设置在预燃室壁内的煤气环道相连通;所述煤气环道通过煤气喷孔与预燃室内腔相连通,在煤气喷孔的上下两侧分别设置有与预燃室内腔相通的空气上喷孔和空气下喷孔,所述空气环道和空气引入管均为一个,所述空气上喷孔和空气下喷孔均与空气环道相连通。
所述空气引入管和空气环道位于煤气引入管和煤气环道上方,空气下喷孔通过空气纵向通道与空气环道相连通。所述空气纵向通道的一端与空气下喷孔连通,另一端通过横向通道与空气环道连通。
本发明是这样工作的:在燃烧过程中,空气经空气引入管进入到空气环道,煤气经煤气引入管进入到煤气环道,进入到空气环道内的空气经空气上喷孔和空气下喷孔分别喷入到预燃室内形成旋流,进入到煤气环道内的煤气经煤气喷孔喷入到预燃室内形成旋流;此时,一部分空气从空气上喷孔进入预燃室后形成旋流,一方面向上发展占据炉顶空间,避免了燃烧结束后该区域存在残余煤气的可能,另一方面向下发展直接与煤气喷孔流出的同旋向煤气相遇;两股旋流相遇后,煤气以较大的动量将空气挤压至中心区域,减小了中心负压区范围,使得气体在径向上分布均匀化;此时,空煤气接触面开始发生混合,此处即为点火区。之后,煤气带动空气继续下行,至空气下喷孔区域时被以相同旋向流出的空气所包围,形成第二个空煤气接触面;由于空气动量较小,因此不会发生明显的挤压现象,但混合速度加快,火焰开始迅速发展。
在预燃室内形成的内外层为空气、中间层为煤气的旋流在喉口段和燃烧室继续发展,不仅促使气体在周向上得到均匀分配,更加快了空煤气的混合和燃烧速度。同时,旋流中心产生的回流使火焰尖端被压扁为圆盘状,径向分布得到改善;在气体流速和更新较慢的壁面附面层和中心气流核均为空气,也确保了煤气的充分燃烧,降低了空气过剩系数。由此,也就实现了安全稳定的大功率短焰燃烧。
空气上喷孔喷出的空气在下行过程中被从煤气喷孔喷出的煤气挤压到预燃室中心区,其混合后又继续下行时又被空气下喷孔喷出的空气所包围,这样就形成了两个空气和煤气混合面,在燃烧时,中心燃烧的产物会因体积膨胀挤压外侧的燃烧面,使得火焰
燃烧的横截面增大,这有利燃烧器表面温度趋于一致。
所述空气引入管和空气环道位于煤气引入管和煤气环道下方,空气上喷孔通过空气纵向通道与空气环道相连通。所述空气纵向通道的一端与空气上喷孔连通,另一端通过横向通道与空气环道连通。
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