[实用新型]大功率短焰燃烧装置

说明书

本发明涉及一种高炉用顶燃式热风炉的大功率燃烧装置，属于高炉用热风炉其它元件。

顶燃式热风炉是一种将燃烧装置设置于热风炉蓄热室顶部的热风炉。顶燃式热风炉使用的燃烧装置要结构轻巧能直接设置在热风炉的拱顶，燃烧的火焰要短，燃料在拱顶空间内完全燃烧，火焰不应延长到蓄热室的砖格子内，而且为充分利用燃料的化学能，提高燃烧温度，燃烧应在较小的空气过剩系数下燃烧完全，并且频繁地切换和燃烧调节中燃烧装置要稳定可靠地工作。高炉热风炉一般只燃烧单一高炉煤气或热值在5000KJ／m³以下的混合煤气，因此一座中、大型高炉的热风炉每小时燃烧的煤气要达到几万甚至十几万立方米，即使每座顶燃热风炉可设置多个燃烧器，每个燃烧器的能力也要达到上万立方米。燃烧器个数设置愈多设备就愈庞大，调节控制也就愈复杂。因此应尽可能减少每座热风炉所用的燃烧器的个数，内燃式热风炉和外燃式热风炉的燃烧器的能力虽可以达到十几万立方米，但由于其结构庞大，火焰长不能用于顶燃式热风炉。普通工业炉上所用的燃烧器的能力一般均只在5000m³／h以下，尤其是短焰燃烧器燃料和助燃空气需予混，为保证燃烧稳定，其设计能力一般更小些。目前能满足顶燃热风炉上述特殊要求的燃烧装置和设计还甚小。因此也就限制了现有的各种结构型式的顶燃热风炉在大型高炉上的应用。

德国的W·CRONERT1969年在美国申请的一专利（3.473.793）中提出了一种新型的顶燃式热风炉结构形式，在热风炉的顶部设置了一种环状的陶瓷燃烧器，这种结构形式实际上在热风炉的拱顶上部又增设了一个小的燃烧室，当热风炉处于送风期，燃烧器与热风炉蓄热室无法隔断开，高温的高炉鼓风将进入燃烧器内，在热风炉由送风转入燃烧时，送入的煤气就可能与燃烧器内残存的热鼓风混合而产生燃烧或小的爆燃，造成燃烧的不稳定，使燃烧器难于正常工作，而且这种燃烧器要求煤气有较高的压力。由中国科学院化冶所和鞍钢共同设计的类似于这种结构形式的顶燃热风炉和燃烧器曾在中国的冷水江铁焦总厂的100m³级的小型高炉上投入使用，尽管此燃烧器的能力每小时才仅几千立方米，但仍未能长期正常工作，被迫改用小型的喷射式燃烧器要设计能力大于5000m³／h的喷射式燃烧器就非常困难。1979年首钢公司投产的世界上第一座中型高炉的顶燃式热风炉其燃烧器能力也才达到9000m³／h。

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种适用于大中型高炉顶燃式热风炉应用的短焰燃烧装置，每个燃烧装置每小时可燃烧达35000m³煤气。

本发明的燃烧装置由燃烧口、燃烧口短节、燃烧阀和燃烧器组成。燃烧口1设在热风炉拱顶炉墙上，燃烧口短节2设置在燃烧口和燃烧阀3之间，燃烧阀的另一端安装燃烧器4，燃烧器与煤气、助燃空气管道连接。本发明的特点是将燃烧口、燃烧口短节、燃烧阀和燃烧器本体作为一个整体进行系统地设计装置首先燃烧口1不再仅仅是空、煤气混合物的流出口，而且是本燃烧装置的烧咀砖，其尺寸和形状按燃烧器对烧咀砖工艺参数要求进行设计，其出口张角设计在20～30°，它可保证本燃烧装置在燃烧时有稳定的着火源，燃烧稳定不产生脱火。燃烧口短节2及燃烧阀3的通道作为燃烧器本体4的延伸部分，从煤气喷咀5喷出的煤气和从助燃空气喷口9喷出的助燃空气在这儿开始混合，该通道的形状及尺寸的设计既要使空、煤气在此进行混合，又不产生回流，又不会产生回火和燃烧。而现有技术的热风炉设计的燃烧口没有张角，不起烧咀砖的作用；燃烧口短节及燃烧阀通道的尺寸只要求能保证空、煤气能顺畅流过，阻损不要太大即可，它仅仅起到空、煤气流过的通道作用。此特点是本发明区别于现有技术的特征之一。如采用陶瓷燃烧器的热风炉其煤气和助燃空气是分别由两个孔口通道流入的，空、煤气从各自的喷口喷出后，没有混合通道进行予混，而是直接流入燃烧室边混合边燃烧；采用传统式机械燃烧器的热风炉，其燃烧口通道的设计并不考虑煤气的特性及火焰传播速度问题，空、煤气混合物流出速度较低，会产生回火和燃烧脉动。