專利名稱：熱風爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于黑色冶金領(lǐng)域，具體為一種為高爐鼓風加熱的結(jié)構(gòu)裝置。
背景技術(shù)：
已知在拱頂上部設(shè)置燒嘴裝置或預(yù)燃室(俄羅斯專利N2 2145637，著作者證明文 件N2 602555，日本專利N2 48-4284，美國專利N2 3473794)的無燃燒室(頂燃式)熱風爐，是 一種最有發(fā)展前途的熱風爐。 從技術(shù)實質(zhì)和裝配特征方面來講，最接近本發(fā)明的是俄羅斯專利N2 2145637，等級 C21B9/02所涉及的頂燃式熱風爐(發(fā)明原型)。這種熱風爐包括一個帶內(nèi)襯的外殼、格子 磚、拱頂、熱風管接管和預(yù)燃室；熱風爐管接管位于格子磚上部，從格子磚至熱風管道中心 線的距離不小于熱風出口截面直徑的長度；預(yù)燃室位于拱頂上部，與拱頂同心；預(yù)燃室?guī)?有外殼及內(nèi)襯，預(yù)燃室內(nèi)襯獨立于拱頂內(nèi)襯，單獨支撐在預(yù)燃室外殼上；預(yù)燃室內(nèi)設(shè)有煤氣 環(huán)形通道和空氣環(huán)形通道，煤氣和空氣環(huán)形通道一上一下設(shè)置在預(yù)燃室外殼和內(nèi)襯側(cè)墻之 間，由隔墻分開；煤氣環(huán)形通道和空氣環(huán)形通道帶有煤氣、空氣來管的接管和空氣、煤氣噴 口 ；空氣、煤氣噴口設(shè)置在預(yù)燃室內(nèi)襯的垂直側(cè)墻上，空氣和煤氣直接進入預(yù)燃室；由于來 自下部環(huán)形通道上的上排噴口的中心線和預(yù)燃室的中心線在水平方向向上傾斜的角度達 到30° ，而水平方向上所有其他噴口的中心線與預(yù)燃室徑切線之間的夾角為15° 30° ，
使得煤氣和空氣通過這些噴口后形成旋流，這樣既可以保證煤氣在進入格子磚之前就被完 全充分地燃燒，也可保證氣流沿格子磚的均勻分布。 高爐熱風爐是大型高溫裝置，建設(shè)和運行都需要大量的開支，因此，對于熱風爐的 主要要求之一是降低動力工程開支。此外，由于熱風爐需要燃燒大量的高爐煤氣，而高爐煤 氣中含有有毒成分一氧化碳(CO)，因此，在高爐熱風爐的應(yīng)用中最重要的要求是保證煤氣 完全燃燒，從而保證生態(tài)安全。 基于此，已知的熱風爐存在一系列的不足。 形成空氣和煤氣的旋流可保證空氣和煤氣在預(yù)燃室中良好的混合和燃燒。煤氣從 預(yù)燃室上部引進，煤氣的旋流在此形成。為了更好地混合空氣和煤氣，在已知的熱風爐中設(shè) 計為下環(huán)形通道的上排空氣噴口的中心線與預(yù)燃室的中心線在水平方向向上傾斜的夾角 達到30° 。這樣，沿徑向方向向上移動的空氣流需要穿透煤氣氣流進入預(yù)燃室中心部位，從 而保證預(yù)燃室中心部位煤氣的充分燃燒；水平方向上所有其他噴口噴出的空氣流與預(yù)燃室 徑向中心線之間保證一定的角度，保證邊緣區(qū)域煤氣流良好的混合和燃燒。然而，在大型高 爐的熱風爐之中，預(yù)燃室擁有龐大的橫向剖面尺寸，以便保證空氣流克服厚重的旋轉(zhuǎn)煤氣 流、順利流向預(yù)燃室中心。為此，需要極大的提高空氣流的流速，并需要安裝大功率空氣加 壓機，而這就增加了動力工程支出。除此之外，還可能產(chǎn)生煤氣在預(yù)燃室中心部位的不完全 燃燒，從而降低熱風爐的生態(tài)指標。這種情況下，矛盾就產(chǎn)生了。 一方面，為了提高上層空 氣流的穿透力，必須大量提升其速度，因而需要增加環(huán)形通道內(nèi)的壓力，這就要求使用大功 率空氣加壓機；另一方面，對于來自水平方向上的所有其他噴口的空氣流并不要求更快的速度，因為在預(yù)燃室的邊緣區(qū)域即使在正常流速和旋流的情況下，也可以保證煤氣在到達 格子磚前的良好混合和充分燃燒。 如此看來，來自同一個環(huán)形通道的不同層次的噴口，要求環(huán)形通道內(nèi)具有不同的 壓力，而這樣的要求是不可能滿足的。為了保證空氣壓力，如果在空氣環(huán)道上安裝帶有常規(guī) 支架的空氣加壓機，那么從上層噴口出來的氣流的速度則顯不足，進入預(yù)燃室中心的空氣 流量不夠，無法保證煤氣完全燃燒。后果是，部分煤氣不能燃盡并排放到大氣中去。這就降 低了熱風爐的生態(tài)保護特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的基本原則是通過煤氣流和空氣流在預(yù)燃室中的再分配，降低熱風爐的 運行開支、優(yōu)化煤氣燃燒。 本發(fā)明對已知的頂燃式熱風爐進行改進，從而實現(xiàn)了本發(fā)明的既定目標。本發(fā)明 特征為這種熱風爐包括一個帶內(nèi)襯的外殼、格子磚、拱頂、熱風管接管和預(yù)燃室；熱風管 接管位于格子磚上部，從格子磚至熱風管道中心線的距離不小于熱風出口截面直徑的長 度；預(yù)燃室位于拱頂上部，與拱頂同心；預(yù)燃室?guī)в型鈿ぜ皟?nèi)襯，預(yù)燃室內(nèi)襯獨立于拱頂內(nèi) 襯，單獨支撐在預(yù)燃室外殼上；預(yù)燃室內(nèi)設(shè)有煤氣環(huán)形通道和空氣環(huán)形通道，煤氣和空氣環(huán) 形通道一上一下設(shè)置在預(yù)燃室外殼和內(nèi)襯側(cè)墻之間，由隔墻分開；煤氣環(huán)形通道和空氣環(huán) 形通道都接有煤氣、空氣來管接管和空氣、煤氣噴口，空氣、煤氣噴口設(shè)置在預(yù)燃室內(nèi)襯的 垂直側(cè)墻上，空氣和煤氣直接進入預(yù)燃室；下部環(huán)形通道的噴口位于環(huán)形通道的上部，其中 心線水平方向向上傾斜的角度為15° 30° ;上部環(huán)形通道的噴口位于環(huán)形通道的下部， 其中心線水平方向下傾斜的角度為15° 30° ;如此一來，上述噴口中心線在水平方向上 的投影和經(jīng)過噴口出氣口截面中心的預(yù)燃室切線在水平面上的投影構(gòu)成15。 45°角。
預(yù)燃室內(nèi)下環(huán)道噴口位于環(huán)道上部向上傾斜15° 30°角，上環(huán)道出氣噴口位 于環(huán)道下部向下傾斜15。 30°角，這使得煤氣噴射氣流和空氣噴射氣流能夠碰面并互 相注入。這樣，空氣噴射氣流不必為了進入預(yù)燃室中心而需要克服厚重的旋轉(zhuǎn)煤氣氣流， 因為空氣噴射流已經(jīng)和煤氣噴射流向伴隨流向預(yù)燃室中心。同樣，也不再要求空氣噴射流 的高速運行，不再需要安裝帶有高支架的空氣加壓機。在水平方向上，所有噴口中心線在 水平面上的投影和預(yù)燃室經(jīng)過噴口出氣口截面中心的切線在水平面上的投影的角度都為 15° 45° ，這樣當煤氣和空氣從噴口噴出時，可以創(chuàng)造必要的高速空氣和煤氣旋轉(zhuǎn)噴射 流。如果一來，一方面可以保證煤氣在到達格子磚前的充分燃燒；另一方面可以保證氣流在 格子磚上的均勻分布。發(fā)明這種構(gòu)造的結(jié)果是，無論在大型高爐熱風爐，還是在小型高爐熱 風爐上，都可以保證煤氣的充分完全燃燒，保證燃燒生成物在格子磚上的均勻分布，同時可 以降低動力工程開支并保證燃燒生成物干凈的環(huán)保特征。


圖解說明發(fā)明的實質(zhì)在于 圖1 :本結(jié)構(gòu)頂燃式熱風爐可能的方案之一的總貌圖，立面圖，其中煤氣和空氣來
管接管和熱風管接管假定設(shè)置在同一平面；
圖2:圖1的立面圖I-I
4
本發(fā)明的最佳實施方案 熱風爐包括外殼1，內(nèi)襯2，格子磚3，熱風管接管4，拱頂5，設(shè)置在拱頂上部的同心預(yù)燃室6，預(yù)燃室殼7，獨立于拱頂內(nèi)襯的預(yù)燃室內(nèi)襯8，預(yù)燃室內(nèi)襯在外殼上的獨立支撐9 ;熱風管道接管4位于格子磚3的上部，距離熱風爐管道中心線的距離不小于熱風出口截面直徑的尺寸；預(yù)燃室垂直大墻內(nèi)煤氣噴口 ll和空氣噴口 12，他們和內(nèi)部環(huán)道14和15相連，用隔墻13隔開；空氣和煤氣來管接管16和17 ;下環(huán)道15的噴口 12位于環(huán)道上部，水平方向向上的角度為a =15° 30° ;上環(huán)道14的噴口 ll位于環(huán)道的下部，水平方向向下的角度為P =15° 30° ;所有噴口中心線在水平面上的投影和通過噴口出氣口中心的預(yù)燃室切線在水平面上的投影均為①=15° 45° 。如圖l所示，上環(huán)道引入煤氣，下環(huán)道引入空氣，也可以相反。 這種熱風爐具有本質(zhì)特征，工作方式如下 在熱風爐加熱期，助燃空氣沿聯(lián)接管17進入空氣環(huán)道15 ;空氣環(huán)道15設(shè)置在熱風爐內(nèi)部位于預(yù)燃室殼體和內(nèi)襯之間、在煤氣環(huán)道14的下方，并通過內(nèi)襯垂直墻10里面的噴口 12進入預(yù)燃室，從噴口 12中噴出的噴射空氣流向上運動；煤氣沿聯(lián)接管16進入環(huán)道14，它設(shè)置在熱風爐內(nèi)部位于預(yù)燃室殼體和內(nèi)襯之間、在空氣環(huán)道17的上方，并通過內(nèi)襯垂直墻10里面的噴口 ll進入預(yù)燃室，從噴口 11中噴出的噴射煤氣流向下運動，和空氣噴射流對面相遇。這樣，空氣噴射流和煤氣噴射流互相注入，空氣和煤氣一起以伴隨氣流的方式從預(yù)燃室邊緣向中心運動。如此一來，不再要求空氣克服相當厚重的煤氣旋流進入預(yù)燃室中心，就已經(jīng)可以和煤氣一起向預(yù)燃室中心運動。從噴氣口出來的兩種氣流，與熱風爐切線的夾角為①=15° 45° ，構(gòu)成同向旋轉(zhuǎn)氣流，進一步優(yōu)化了煤氣和空氣的混合。煤氣流和空氣流匯合時，空氣和煤氣的混合氣體被熱的預(yù)燃室砌體點燃。空氣和煤氣以同一旋轉(zhuǎn)流強化混合，使得煤氣迅速燃盡。燃燒起始于預(yù)燃室，結(jié)束于拱頂錐體部分進口 。
在送風期，冷風從下部進入磚格子3，向上通過磚格子，被磚格子加熱。被加熱后的熱風進入拱頂5，通過熱風管接管4送到用戶，比如高爐中。在送風期，由于熱風的高溫，預(yù)燃室得以保持內(nèi)部砌筑體的溫度，滿足在下一個燒爐期開始時點燃空氣和煤氣混合氣體的需要。 這樣，燒爐期間預(yù)燃室里面形成煤氣和空氣的強化混合和燃燒，煤氣和空氣的噴射流以伴隨氣流的方式運動，使得無論是大型高爐熱風爐還是小型高爐里面煤氣在進入格子磚時都能燃盡，既可降低動力工程支出，又可保證燃燒生成物潔凈，保護生態(tài)環(huán)境。
工業(yè)使用性 本發(fā)明不僅應(yīng)用于黑色冶金領(lǐng)域高爐鼓風的加熱，還可以應(yīng)用于動力技術(shù)，把傳熱介質(zhì)(空氣、煤氣)加熱到很高的溫度。
權(quán)利要求
一種熱風爐，包括附帶的內(nèi)襯(2)爐殼(1)；格子磚(3)；拱頂(5)；熱風管道接管(4)，位于格子磚(3)的上部，距離熱風爐管道中心線的距離不小于熱風出口截面直徑的尺寸；預(yù)燃室(6)，位于拱頂(5)上部、與拱頂同心，預(yù)燃室外殼(7)和獨立于拱頂內(nèi)襯(5)以單獨支撐(9)建立在預(yù)燃室殼體(7)上的內(nèi)襯(8)；煤氣環(huán)道(14)和空氣環(huán)道(15)，中間以隔墻(13)隔開，一上一下設(shè)置在預(yù)燃室外殼(7)和預(yù)燃室內(nèi)襯側(cè)墻(10)之間，和來氣連接管(16，17)相聯(lián)，并和預(yù)燃室(10)里面砌筑在垂直大墻內(nèi)的煤氣噴口、空氣噴口(11、12)相聯(lián)；空氣和煤氣噴口的區(qū)別在于下環(huán)道(15)的噴口(12)位于下環(huán)道的上部、與水平面的夾角為上傾斜15°～30°，上環(huán)道(14)的噴口(11)位于上環(huán)道的下部、與水平面的夾角為向下傾斜15°～30°；與此同時，上述噴口中心線在水平面上的投影與通過噴口出氣口(11，12)截面中心的預(yù)燃室切線在水平面上的投影均為Φ＝15°～45°。
全文摘要
一種熱風爐，包括附帶內(nèi)襯(2)的爐殼(1)；格子磚(3)；拱頂(5)；預(yù)燃室(6)，它位于拱頂上部、與拱頂同心，包括外殼(7)和以獨立支撐(9)自主支撐在外殼(7)上的內(nèi)襯(8)；砌筑在預(yù)燃室(10)里面、垂直大墻上的煤氣噴口(11)、空氣噴口(12)，它們和內(nèi)部煤氣環(huán)道(14)及空氣環(huán)道(15)連接、同時和煤氣來氣連接管(16)和助燃空氣來氣連接管(17)連接；下環(huán)道(15)的噴口位于下環(huán)道的上部、與水平面的夾角為向上傾斜15°～30°；所有噴口中心線在水平面上的投影與通過噴口出氣口(11，12)截面中心的預(yù)燃室切線在水平面上的投影均為15°～45°。使用本發(fā)明可以減少生產(chǎn)運行開支、優(yōu)化煤氣燃燒。
文檔編號C21B9/00GK101707893SQ200780053320
公開日2010年5月12日 申請日期2007年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月9日
發(fā)明者雅科夫·普羅科皮耶維奇·卡盧金 申請人:雅科夫·普羅科皮耶維奇·卡盧金