一種雙流場頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙流場頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，包括由拱頂和筒體組成的燃燒器本體，拱頂內(nèi)部設(shè)置有頂部空氣噴咀，頂部空氣噴咀通過變徑管和頂部空氣管道連接；筒體內(nèi)部設(shè)置有空氣環(huán)道和空氣噴孔，空氣環(huán)道通過空氣入口短管與環(huán)狀空氣圍管連通，空氣圍管位于筒體外部；筒體內(nèi)部設(shè)置有煤氣環(huán)道和煤氣噴孔，煤氣環(huán)道通過煤氣入口短管與環(huán)狀煤氣圍管連通，煤氣圍管位于筒體外部；煤氣圍管位于空氣圍管和頂部空氣管道之間。本實用新型兩層煤氣噴孔形成向下運動的煤氣管狀旋流，頂部空氣噴咀噴射空氣與煤氣管狀旋流混合后到達(dá)空氣噴孔部位與空氣進(jìn)一步混合，保證空氣和煤氣的充分混合，煤氣、空氣各自至少3個入口進(jìn)入環(huán)道，使氣體流量分布均勻。
【專利說明】一種雙流場頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于高爐煉鐵【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種雙流場頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器。

【背景技術(shù)】
[0002]高風(fēng)溫、低投資、長壽命是現(xiàn)代熱風(fēng)爐的基本特征。理論研究和生產(chǎn)實踐表明，采用頂燃式熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)，可以提高熱風(fēng)爐熱效率、降低設(shè)備投資、延長熱風(fēng)爐壽命。
[0003]頂燃式熱風(fēng)爐是最具發(fā)展?jié)摿Φ臒犸L(fēng)爐。頂燃式熱風(fēng)爐的核心技術(shù)是燃燒器，決定著頂燃式熱風(fēng)爐的壽命。國內(nèi)對于頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面還存在一些問題，在借鑒卡魯金式熱風(fēng)爐的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了多種形式的頂燃式熱風(fēng)爐，效果參差不齊。
[0004]卡魯金熱風(fēng)爐燃燒器采用旋流燃燒器，空煤氣先預(yù)混然后在燃燒室燃燒。但兩者距離較近，空氣破壞了煤氣的旋轉(zhuǎn)流場，造成預(yù)混預(yù)燃產(chǎn)生的煙氣與未燃煤氣和空氣摻混而阻礙煤氣與空氣進(jìn)一步混合，使得燃燒條件惡化。同時燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠阱F段燃燒室中形成向下的旋流流動，旋轉(zhuǎn)氣流在離心作用下，沿著壁面區(qū)域流速高而中心區(qū)域流速低，導(dǎo)致氣流的邊緣壓力高而中心壓力低。隨著切向速度的增大,旋流強度增高,就會在氣流中心產(chǎn)生回流區(qū)域。回流區(qū)域的產(chǎn)生進(jìn)一步增強了氣體混合燃燒的效果，這是卡魯金熱風(fēng)爐的關(guān)鍵。但也導(dǎo)致了燃燒室截面上的速度分布不均勻，由于煙氣進(jìn)入蓄熱室的速度不均勻造成傳熱的不同。
[0005]無旋流的頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，其產(chǎn)生的流場是不穩(wěn)定的，不能形成穩(wěn)定而對稱的流場結(jié)構(gòu)。氣流從燃燒室到達(dá)蓄熱室拱頂后，進(jìn)入拱頂擴張錐段，無旋流流場因氣流無法依附擴張的壁面流動，進(jìn)入錐段氣流的靜壓通常是中部最高而周向低，并且最高壓力更不能嚴(yán)格對稱，故形成偏析氣流是必然的。這樣的煙氣進(jìn)入蓄熱室，必然會降低格子磚的利用率和傳熱效果。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于提供了一種雙流場頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，該燃燒器使煤氣和空氣達(dá)到充分混合，完全燃燒。
[0007]本實用新型所采用的技術(shù)方案是，一種雙流場頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，包括由拱頂和筒體組成縱截面呈倒U形的燃燒器本體，拱頂內(nèi)部設(shè)置有頂部空氣噴咀，頂部空氣噴咀位于拱頂?shù)膶ΨQ軸處，頂部空氣噴咀內(nèi)部的前端安裝有旋流器，頂部空氣噴咀通過變徑管和頂部空氣管道連接；
[0008]筒體內(nèi)部設(shè)置有空氣環(huán)道和若干個空氣噴孔，若干個空氣噴孔均為相同的直孔，每個空氣噴孔均與空氣環(huán)道連通，空氣環(huán)道通過空氣入口短管與環(huán)狀的空氣圍管連通，空氣圍管位于筒體外部；
[0009]筒體內(nèi)部設(shè)置有煤氣環(huán)道和若干個煤氣噴孔，若干個煤氣噴孔均為相同的斜孔，每個煤氣噴孔均與煤氣環(huán)道連通，煤氣環(huán)道通過煤氣入口短管與環(huán)狀的煤氣圍管連通，煤氣圍管位于筒體外部；
[0010]煤氣圍管與空氣圍管均水平設(shè)置，煤氣圍管位于空氣圍管和變徑管之間，空氣圍管和頂部空氣管道與空氣管道連通，煤氣圍管與煤氣管道連通。
[0011]本實用新型的特點還在于，
[0012]空氣圍管、空氣入口短管、空氣環(huán)道和每個空氣噴孔均位于同一水平面。
[0013]若干個空氣噴孔沿筒體的徑向均勻設(shè)置。
[0014]煤氣圍管、煤氣入口短管和煤氣環(huán)道均位于同一水平面，若干個煤氣噴孔同向分成平行的上下兩層，每個煤氣噴孔均水平設(shè)置，上下兩層的若干個煤氣噴孔交錯布置。
[0015]煤氣入口短管和空氣入口短管至少均勻水平設(shè)置3個。
[0016]頂部空氣管道與變徑管的大徑端焊接，頂部空氣噴咀與變徑管的小徑端焊接。
[0017]本實用新型的有益效果是:通過在燃燒器本體內(nèi)設(shè)有兩層煤氣噴孔、空氣噴孔和頂部空氣噴咀，兩層煤氣噴孔在混合室壁面導(dǎo)向作用下，形成向下運動的煤氣管狀旋流，頂部空氣噴咀噴射空氣到煤氣管狀旋流的中心，與煤氣管狀旋流初步混合后一同向下運動到空氣噴孔處，到達(dá)空氣噴孔部位與空氣進(jìn)一步混合，這樣能夠保證空氣和煤氣的充分混合，保證燃燒室內(nèi)完全燃燒，并且在蓄熱體上能夠形成速度相對均勻的流場。
[0018]煤氣入口短管和空氣入口短管至少均勻水平設(shè)置3個，使煤氣、空氣各自至少有3個入口進(jìn)入環(huán)道，使煤氣和空氣氣體流量分布均勻，可以使空氣和煤氣均勻地分布到空氣噴孔和煤氣噴孔上，使氣體流量均勻程度在±95%以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型一種雙流場頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是圖1的剖視圖；
[0021]圖3是圖2中A-A的剖視圖；
[0022]圖4是圖2中B-B的剖視圖。
[0023]圖中，1.煤氣圍管，2.煤氣入口短管，3.煤氣環(huán)道，4.煤氣噴孔，5.空氣圍管，
6.空氣入口短管，7.空氣環(huán)道，8.空氣噴孔，9.頂部空氣管道，10.頂部空氣噴咀，11.旋流器，12.燃燒器本體，13.空氣管道，14.拱頂，15.筒體，16.煤氣管道，17.混合室，18.燃燒室，19.變徑管。

【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025]本實用新型提供了一種雙流場頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，如圖1和圖2所示，包括由拱頂14和筒體15組成縱截面呈倒U形的燃燒器本體12，拱頂14內(nèi)部設(shè)置有頂部空氣噴咀10，頂部空氣噴咀10位于拱頂14的對稱軸處，頂部空氣噴咀10內(nèi)部的前端安裝有旋流器11，頂部空氣管道9與變徑管19的大徑端焊接，頂部空氣噴咀10與變徑管19的小徑端焊接。
[0026]頂部空氣管道9內(nèi)部砌筑一層重質(zhì)耐火磚，頂部空氣噴咀10和旋流器11都采用耐熱高溫合金制作；
[0027]筒體15內(nèi)部設(shè)置有空氣環(huán)道7和若干個空氣噴孔8，若干個空氣噴孔8均為相同的直孔，每個空氣噴孔8均與空氣環(huán)道7連通，空氣環(huán)道7通過空氣入口短管6與環(huán)狀的空氣圍管5連通，空氣圍管5位于筒體15外部；
[0028]筒體15內(nèi)部設(shè)置有煤氣環(huán)道3和若干個煤氣噴孔4,若干個煤氣噴孔4均為相同的斜孔，每個煤氣噴孔4均與煤氣環(huán)道3連通，煤氣環(huán)道3通過煤氣入口短管2與環(huán)狀的煤氣圍管I連通，煤氣圍管I位于筒體15外部；
[0029]煤氣圍管I與空氣圍管5均水平設(shè)置，煤氣圍管I位于空氣圍管5和變徑管19之間，空氣圍管5和頂部空氣管道9與空氣管道13連通，煤氣圍管I與煤氣管道16連通；煤氣圍管I與煤氣入口短管2內(nèi)部都砌筑一層耐火材料；
[0030]煤氣圍管I和空氣圍管5內(nèi)部都砌筑一層重質(zhì)耐火磚。
[0031 ] 混合室17是由燃燒器本體12所圍成的內(nèi)部空間構(gòu)成；
[0032]燃燒室18是由燃燒器本體12下部耐火砌體圍成的圓臺形空間構(gòu)成；
[0033]如圖3所不,煤氣圍管1、煤氣入口短管2和煤氣環(huán)道3均位于同一水平面,若干個煤氣噴孔4均為相同的斜孔，若干個煤氣噴孔4同向分成平行的上下兩層，每個煤氣噴孔4均水平設(shè)置，上下兩層的若干個煤氣噴孔4交錯布置；煤氣入口短管2至少均勻水平設(shè)置3個。
[0034]如圖4所示，若干個空氣噴孔8沿筒體15的徑向均勻設(shè)置，空氣入口短管6至少均勻水平設(shè)置3個；空氣圍管5、空氣入口短管6、空氣環(huán)道7和每個空氣噴孔8均位于同一水平面；空氣圍管5與空氣入口短管6內(nèi)部都砌筑一層耐火材料；
[0035]本實用新型一種雙流場頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器中零部件的作用:
[0036]煤氣圍管I通過煤氣管道16連接煤氣管網(wǎng)，提供燃燒所需煤氣。
[0037]煤氣入口短管2連接煤氣圍管I和煤氣環(huán)道3，可使煤氣環(huán)道3內(nèi)氣流分布均勻。
[0038]煤氣環(huán)道3為若干個煤氣噴孔4分配煤氣。
[0039]若干個煤氣噴孔4均為相同的斜孔，若干個煤氣噴孔4分成兩層，若干個煤氣噴孔4將煤氣流分割成小股流，并沿一定的角度噴射，形成旋轉(zhuǎn)煤氣流。
[0040]空氣圍管5通過空氣管道13外接助燃風(fēng)機，提供燃燒所需空氣。
[0041]空氣入口短管6連接空氣圍管5和空氣環(huán)道7，可使空氣環(huán)道7內(nèi)氣流分布均勻。
[0042]空氣環(huán)道7為若干個空氣噴孔8分配空氣。
[0043]若干個空氣噴孔8將空氣流分割成小股流，并以筒體15中心軸為交點噴射，與煤氣燃燒。
[0044]頂部空氣噴咀10:產(chǎn)生空氣射流，加強了煤氣旋流中心壓力，使燃燒煙在蓄熱體上能夠形成速度相對均勻的流場。
[0045]旋流器11穩(wěn)定射流流場。
[0046]混合室17為空氣和煤氣混合與初步燃燒提供空間。
[0047]燃燒室18為空氣和煤氣主要燃燒空間。
[0048]本實用新型一種雙流場頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器的工作原理是:煤氣經(jīng)由煤氣管道16進(jìn)入煤氣圍管I，通過相連的三個煤氣入口短管2進(jìn)入煤氣環(huán)道3，煤氣在煤氣環(huán)道3中順著兩層均勻分布的若干個煤氣噴孔4噴入混合室17，在混合室17壁面導(dǎo)向作用下，形成向下運動的煤氣管狀旋流。
[0049]助燃空氣則分為兩部分進(jìn)入混合室17:助燃風(fēng)機提供的空氣經(jīng)由空氣管道13經(jīng)達(dá)到燃燒器本體12。第一部分經(jīng)由頂部空氣管道9到達(dá)拱頂14，頂部空氣管道9和頂部空氣噴咀10連接，空氣最后通過頂部空氣噴咀10產(chǎn)生的空氣射流，空氣射流噴射到煤氣管狀旋流的中心，初步混合后一同向下運動。另一部分進(jìn)入空氣圍管5，通過相連的三個空氣入口短管6進(jìn)入空氣環(huán)道7，空氣在空氣環(huán)道7中順著內(nèi)壁上均勻分布的若干個空氣噴孔8在水平面上以筒體15的中心軸為中心徑向噴入混合室17，向煤氣管狀旋流的中心噴射，這樣能夠保證空氣和煤氣的充分混合，空氣和煤氣的充分混合以旋流形式進(jìn)入燃燒室18，旋流在離心作用下沿燃燒室18壁面運動區(qū)域流速高而中心區(qū)域流速低，導(dǎo)致氣流的邊緣壓力高而中心壓力低。在燃燒室18內(nèi)煤氣管狀旋流和空氣射流起到互補的作用?？諝馍淞鲝娀髦行膲毫?，使得燃燒室18內(nèi)燃燒煙氣進(jìn)入蓄熱體的圓周面上壓力和流速趨于均勻；另一方面煤氣管狀旋流減弱了空氣射流的強度，避免高溫?zé)煔馀c蓄熱體直接接觸以及中心壓力和流量高于周向氣流偏析的問題。
[0050]一種雙流場頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，通過在燃燒器本體12內(nèi)設(shè)有兩層煤氣噴孔4、空氣噴孔8和頂部空氣噴咀10，兩層煤氣噴孔4在混合室17壁面導(dǎo)向作用下，形成向下運動的煤氣管狀旋流，頂部空氣噴咀10噴射空氣到煤氣管狀旋流的中心，與煤氣管狀旋流初步混合后一同向下運動到空氣噴孔8處，到達(dá)空氣噴孔8部位與空氣進(jìn)一步混合，這樣能夠保證空氣和煤氣的充分混合，保證燃燒室18內(nèi)完全燃燒，并且在蓄熱體上能夠形成速度相對均勻的流場。
[0051]煤氣入口短管2和空氣入口短管6至少均勻水平設(shè)置3個，使煤氣、空氣各自至少有三個入口進(jìn)入環(huán)道，使煤氣和空氣氣體流量分布均勻，可以使空氣和煤氣均勻地分布到空氣噴孔8和煤氣噴孔4上，使氣體流量均勻程度在±95%以上。
【權(quán)利要求】
1.一種雙流場頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，其特征在于:包括由拱頂(14)和筒體(15)組成縱截面呈倒U形的燃燒器本體(12)，拱頂(14)內(nèi)部設(shè)置有頂部空氣噴咀(10)，頂部空氣噴咀(10)位于拱頂(14)的對稱軸處，頂部空氣噴咀(10)內(nèi)部的前端安裝有旋流器(11)，頂部空氣噴咀(10)通過變徑管(19)和頂部空氣管道(9)連接； 所述筒體(15)內(nèi)部設(shè)置有空氣環(huán)道(7)和若干個空氣噴孔(8)，若干個空氣噴孔(8)均為相同的直孔，每個空氣噴孔(8)均與空氣環(huán)道(7)連通，空氣環(huán)道(7)通過空氣入口短管(6)與環(huán)狀的空氣圍管(5)連通，空氣圍管(5)位于筒體(15)外部； 所述筒體(15)內(nèi)部設(shè)置有煤氣環(huán)道(3)和若干個煤氣噴孔(4)，若干個煤氣噴孔(4)均為相同的斜孔，每個煤氣噴孔(4)均與煤氣環(huán)道(3)連通，煤氣環(huán)道(3)通過煤氣入口短管⑵與環(huán)狀的煤氣圍管⑴連通，煤氣圍管⑴位于筒體(15)外部； 所述煤氣圍管(1)與所述空氣圍管(5)均水平設(shè)置，煤氣圍管(1)位于空氣圍管(5)和變徑管(19)之間，所述空氣圍管(5)和頂部空氣管道(9)與空氣管道(13)連通，煤氣圍管⑴與煤氣管道(16)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙流場頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，其特征在于:所述空氣圍管(5)、空氣入口短管(6)、空氣環(huán)道(7)和每個空氣噴孔(8)均位于同一水平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙流場頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，其特征在于:所述若干個空氣噴孔(8)沿筒體(15)的徑向均勻設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙流場頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，其特征在于:所述煤氣圍管(1)、煤氣入口短管(2)和煤氣環(huán)道(3)均位于同一水平面，若干個煤氣噴孔(4)同向分成平行的上下兩層，每個煤氣噴孔(4)均水平設(shè)置，上下兩層的若干個煤氣噴孔(4)交錯布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙流場頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，其特征在于:所述煤氣入口短管(2)和空氣入口短管(6)至少均勻水平設(shè)置3個。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙流場頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器，其特征在于:所述頂部空氣管道(9)與變徑管(19)的大徑端連接，頂部空氣噴咀(10)與變徑管(19)的小徑端連接。
【文檔編號】C21B9/10GK204080004SQ201420459179
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】張晨 申請人:陜西鋼鐵集團有限公司