[发明专利]环道旋流上喷多孔蓄热体预混预热燃烧器

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种气体燃料燃烧装置，特别是作为燃烧器应用于工业加热的热风炉及工业炉窑上的一种环道旋流上喷多孔蓄热体预混预热燃烧。

二、背景技术

目前，在燃烧低热值煤气(如高炉煤气、发生炉煤气)的各种气体燃烧器中，有煤气集中喷射与空气四周多流股喷射切入的套筒或矩形扩散燃烧结构、煤气与空气分层喷射混合燃烧结构、煤气与空气交错喷射混合燃烧结构、煤气与空气预先混合的内预混喷射燃烧结构、以及新近发展的煤气与空气交错向上喷射混合燃烧气流折返的燃烧器结构等。总之，工业炉窑的燃烧器已经完成从套筒燃烧器，逐步过渡到梳篦形空气喷嘴的矩形燃烧器的转换，并发展到环形多喷嘴喷射、旋流混合的燃烧技术或者环形多喷嘴交错上喷预混燃烧后气流折返、自预热的强化燃烧技术。随着燃烧技术的发展，使低热值煤气的燃烧强度与火焰的稳定性都得到了较大的提高，再配合上煤气与助燃空气的预热使得燃烧温度也不断升高、燃烧效率也逐步提升。但纵观现有的煤气燃烧器，仍然存在燃烧器结构复杂、燃烧气流分配不均、燃烧气流的可控性差等问题。因此，改进燃烧装置的结构，跳出燃烧室中气流混合燃烧的模式，利用煤气与空气在固体介质中混合燃烧的原理，使煤气的燃烧过程在多孔介质中完成，以实现高强度燃烧与均匀高效传热-蓄热的有效结合，应该是燃烧器发展上的一种创新。尤其是对于高炉热风炉而言更能利用燃烧室中的蓄热，在燃烧温度不高的前提下实现稳定的高热风温度。

三、发明内容

针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明之目的就是提供一种环道旋流上喷多孔蓄热体预混预热燃烧，可有效解决陶瓷燃烧器结构复杂，燃烧气流分配不均、可控性差，从而实现高强度燃烧与均匀高效传热-蓄热的有效结合，在燃烧温度不高的情况下实现稳定的高热风温度的问题，其解决的技术方案是，包括圆筒墙体、拱顶和燃烧室，该燃烧器由圆筒墙体、半球形或倒悬链线旋成结构的拱顶一起构成球顶圆筒状下开口，能使气流在其中旋转燃烧的燃烧室结构，圆筒墙体内壁上环状布置上部开口的矩形截面的气流初混环道，与其旋切相连有对称布置的煤气进气管和空气进气管，燃烧室结构内装填多孔蓄热体，该多孔蓄热体为耐火球堆砌、或是不同孔径的格子砖，或是蜂窝状陶瓷结构，选择何种多孔蓄热体，是根据燃烧器的大小及用途来决定。

本发明结构简单，独特，使用效果好，特别是采用结构简单的煤气与空气气流旋切初混进入燃烧器，上喷后折返进入多孔蓄热体完成燃烧过程的新型结构的燃烧器，它能够实现煤气与空气在向上开口的环形通道中旋流混合后喷射进入燃烧室，强制上行后拱顶折返进入多孔蓄热体，借助于多孔介质大量的接触面(单位体积80～120平方米)迅速完成燃烧过程，且借助于多孔介质混流均压的作用形成均匀向下的烟气流场。由于多孔蓄热体的蓄热为下一次气体燃烧提供高温环境使燃烧过程得以快速强化。在有限空间利用多孔材料特征实现快速预混、预热与燃烧，就能有效降低空气过量系数、提高燃烧温度与燃烧强度、进而极大地简化燃烧器结构与减轻燃烧器重量。

四、附图说明

图1为本发明燃烧器纵剖面主视图。

图2为本发明燃烧器横剖面俯视图。

五、具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

由图1、2所示，本发明包括圆筒墙体、拱顶和燃烧室，该燃烧器由圆筒墙体1、半球形或倒悬链线旋成结构的拱顶2一起构成球顶圆筒状下开口，能使气流在其中旋转燃烧的燃烧室结构3，圆筒墙体1内壁上环状布置上部开口的矩形截面的气流初混环道4，与其旋切相连有对称布置的煤气进气管5和空气进气管6，燃烧室结构3内装填多孔蓄热体7，该多孔蓄热体为耐火球堆砌、或是不同孔径的格子砖，或是蜂窝状陶瓷结构。

为了保证使用效果，所说的气流初混环道4在燃烧室内壁水平周向布置，其横截面是高度大而宽度小的矩形截面，上部开口于燃烧室，构成混合气流的进入燃烧室的环形通道；

所说的气流初混环道4与其旋切向相连接的煤气进气管5和空气进气管6是对称布置的；其倾斜角在45°～90°之间，其数目一般在1～4对之间，管道2直径参数的选择要根据燃烧器的热负荷大小、喷射流速选择、以及燃烧器的直径大小而定；

所说的燃烧室结构3内充分装填多孔蓄热体7，其结构可以是耐火球堆砌，球的直径在φ40～φ90mm之间，可以是不同孔径的格子砖，其孔径在φ15～φ40mm之间，也可以是蜂窝状陶瓷结构，小孔为正六边形或正方形，其选择与燃烧器大小及用途密切相关；

所说的燃烧室结构3内充分装填多孔蓄热体7，其形状可以是圆台形，可以是球形或椭球形，也可以是与拱顶形状相应的外形结构。