專利名稱：一種頂燃式熱風(fēng)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種頂燃式熱風(fēng)爐。
背景技術(shù)：
大型高爐配置頂燃式熱風(fēng)爐，始于1979年，為首鋼所創(chuàng)。但至2002年 之前，僅限于首鋼等少數(shù)企業(yè)在推廣使用。然而，自俄羅斯的卡盧金先生在 中國公布02157064. 7專利并建成示范工程之后，頂燃式熱風(fēng)爐才以其顯著的 技術(shù)優(yōu)勢全面超越內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，得到廣泛地推廣應(yīng)用。
卡盧金頂燃式熱風(fēng)爐的燃燒器采用兩段式結(jié)構(gòu)即熱風(fēng)爐的拱頂是燃燒 室，為第一段；預(yù)混室為第二段。其主要特征是在預(yù)混室內(nèi)設(shè)置了耐材砌 筑的上下重疊的空氣環(huán)道和煤氣環(huán)道，煤氣環(huán)道在上，空氣環(huán)道在下；空氣 環(huán)道部分噴口的中心線與預(yù)混室中心線呈夾角，以產(chǎn)生旋流。其問題之一是 在重疊的環(huán)道間，用于上下分隔作用的耐材，可能因?yàn)槿紵诤退惋L(fēng)期所形 成的顯著溫差，在造成預(yù)混室內(nèi)工作層耐材破損后而逐步破損；這將使得在 熱風(fēng)爐爐役期內(nèi)環(huán)道間存在竄氣的可能性，增加了役齡后期生產(chǎn)的不安全因 素；問題之二是煤氣環(huán)道在上，使得熱風(fēng)爐燃燒終止期，在燃燒器拱頂將 殘存煤氣，從而衍生若不使用N2吹掃，可能在送風(fēng)時產(chǎn)生爆炸；若采用N2 吹掃，不僅會增加消耗，還提供了 N2被加熱到1400°C以上產(chǎn)生NOx的可能性，
不利于環(huán)保；問題之三是依靠空氣噴口產(chǎn)生的旋流，會因?yàn)榭諝獾谋戎氐汀?br> 數(shù)量比煤氣少，所形成的旋流強(qiáng)度小，這會造成煤氣和空氣混合時間長、燃
燒的火焰長。上述問題在后續(xù)公布的中國專利200420008906. x中同時存在。 與本發(fā)明相近的中國專利還有2005200322013.3。該專利的燃燒器采用了兩段式結(jié)構(gòu)，在燃燒器預(yù)混段內(nèi)設(shè)置了一環(huán)空氣環(huán)道，在燃燒器拱頂部外 接了一根煤氣管道。該專利的問題是該外接管道是直接與燃燒器拱頂相貫， 這造成相貫接口處的砌體近似水平懸掛于煤氣出口處，而該處是熱風(fēng)爐燃燒
期和送風(fēng)期所形成的溫差最大的位置。該溫差超過70(TC，即送風(fēng)期受熱輻 射溫度達(dá)到90(TC以上，但燃燒期將被煤氣冷卻至20(TC以下。這將造成接口 處近似水平懸掛的砌體壽命極大縮短，成為燃燒器的最薄弱環(huán)節(jié)。同時，該 外接管道行走煤氣，同樣存在上述卡盧金頂燃式熱風(fēng)爐的第二個問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種頂燃式熱風(fēng)爐，它是不可能出現(xiàn)空氣和煤氣互 竄、燃燒器拱頂無煤氣殘余、具有更高旋流強(qiáng)度、燃燒器拱頂砌體具有更好 穩(wěn)定性和壽命的頂燃式熱風(fēng)爐。
實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)方案是燃燒器為三段式結(jié)構(gòu)，第一段為燃燒
室，位于燃燒器下部，直接坐在熱風(fēng)爐本體上，其工作內(nèi)襯上端呈收縮口狀 部份，垂直伸入中部的煤氣旋流預(yù)混室內(nèi)，不與煤氣旋流預(yù)混室的工作內(nèi)襯
接觸，可自由膨脹；第二段為煤氣旋流預(yù)混室，位于燃燒器中部；第三段為 空氣室，處于燃燒器上部。
在第二段，圍繞煤氣旋流預(yù)混室布置了一環(huán)耐材砌^[的煤氣環(huán)道，該環(huán) 道有煤氣管與之相通；煤氣旋流預(yù)混室的工作內(nèi)襯是與環(huán)道砌體脫離，呈獨(dú)
立向上收縮，其收縮口狀部份垂直伸入空氣室內(nèi)，不與空氣室的工作內(nèi)襯接
觸，可自由膨脹；在環(huán)道砌體和工作內(nèi)襯上，至少均勻分布有兩環(huán)數(shù)目相同 或者不同、貫通煤氣旋流預(yù)混室與煤氣環(huán)道、中心線與煤氣旋流預(yù)混室中心 線呈不同夾角的煤氣噴口。
在第三段，空氣室沒有設(shè)置類似煤氣旋流預(yù)混室的內(nèi)置環(huán)道和噴口，僅有空氣管與之相通，空氣管的中心線與空氣室的中心線可呈一定夾角；空氣
室的工作內(nèi)襯與自下向上垂直伸入的煤氣旋流預(yù)混室的工作內(nèi)襯脫離，獨(dú)立 向上收縮成完整的燃燒室拱頂部，并在拱頂中心設(shè)置了測溫孔。
本發(fā)明與現(xiàn)有頂燃式熱風(fēng)爐相比，其有益效果體現(xiàn)在
1) .將燃燒器改為三段式結(jié)構(gòu)，燃燒器中部只設(shè)置一環(huán)煤氣環(huán)道，上部 設(shè)置成單獨(dú)的空氣室，徹底克服了上下重疊的雙環(huán)道在隔層耐材處可能出現(xiàn) 的竄氣，提高了熱風(fēng)爐役齡期后期生產(chǎn)的安全性。
2) 、將燃燒器中部設(shè)置為煤氣環(huán)道，由多環(huán)煤氣噴口構(gòu)成混合氣流旋流 發(fā)生裝置，可以獲得更大的旋流強(qiáng)度，有利于加強(qiáng)空氣和煤氣流的混合，縮 短混合距離，從而縮短燃燒火焰的長度。這是因?yàn)闊犸L(fēng)爐所使用煤氣的比重 和數(shù)量均大于空氣的比重和數(shù)量，在同樣角度的旋流噴口下，煤氣所產(chǎn)生的 旋流強(qiáng)度比空氣強(qiáng)。
3) 、將空氣設(shè)置在煤氣環(huán)道之上，可使燃燒終點(diǎn)關(guān)閉煤氣閥后，在燃燒 器拱頂僅殘留空氣，無需吹掃。這即可降低N2消耗，同時也無NOx產(chǎn)生，
利于環(huán)保，也確保了熱風(fēng)爐換爐的安全生產(chǎn)。在熱風(fēng)爐燃燒終點(diǎn)，程序控制 最后關(guān)閉煙道閥，因此在關(guān)閉燃燒閥時，如果空氣閥尚未關(guān)閉，熱風(fēng)爐內(nèi)始 終是處于負(fù)壓狀態(tài)，此時進(jìn)入燃燒器中部的空氣是向負(fù)壓區(qū)域流動，不可能 進(jìn)入燃燒器煤氣環(huán)道，因此改變煤氣和空氣的位置設(shè)置，可以確保安全生產(chǎn)。
4) 、將燃燒器的拱頂設(shè)置空氣室頂部，與卡盧金的燃燒器拱頂相比，縮 小了拱頂直徑，提高了拱頂?shù)姆€(wěn)定性；同時，因?yàn)樘岣吖绊敻叨群蜏p小受熱 面積，使得燃燒器拱頂在送風(fēng)期內(nèi)所受輻射熱降低，縮小了燃燒器所承受溫 差，提高了使用壽命。與2005200322013. 3專利相比，煤氣旋流預(yù)混室的工 作內(nèi)襯可自由膨脹，可消化溫差所造成的影響；而其獨(dú)立收縮向上開口的結(jié)構(gòu)，消除了該專利空氣管道直接與燃燒器拱頂相貫存在的砌體近似水平懸掛 問題，使本發(fā)明中的燃燒器從根本上消除了它的薄弱環(huán)節(jié)。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用在大型高爐配置的頂燃式熱風(fēng)爐，加熱高爐鼓風(fēng)介質(zhì)。


圖1為本發(fā)明立剖面； 圖2為圖1中I 一 I橫剖面；
圖3為圖i中n — n橫剖面； 圖4為圖i中in—ni橫剖面；
圖5為圖1中IV — IV橫剖面。
圖中l(wèi)為熱風(fēng)爐蓄熱本體，2為燃燒室，3為燃燒室工作內(nèi)襯，4為煤 氣環(huán)道砌體，5為空氣環(huán)道，6為煤氣噴口， 7為煤氣旋流預(yù)混室，8為煤氣 旋流預(yù)混室的工作內(nèi)襯，9為空氣室，IO為空氣室的工作內(nèi)襯，11為測溫孔， 12為空氣管道，13為煤氣管道，14為燃燒器，15為熱風(fēng)出口， 16為煤氣旋 流預(yù)混室中心線，17為煤氣噴口的中心線。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作具體說明-
本發(fā)明的一種頂燃式熱風(fēng)爐，由帶熱風(fēng)出口 15的熱風(fēng)爐蓄熱本體1和燃 燒器14組成。該燃燒器14為三段式結(jié)構(gòu)，第一段為燃燒室2，位于燃燒器 14下部，是頂燃式熱風(fēng)爐的拱頂部分；第二段為煤氣旋流預(yù)混室7，位于燃 燒器14中部；第三段為空氣室9，處于燃燒器14上部。
在第一段，燃燒室2的工作內(nèi)襯3直接坐在熱風(fēng)爐蓄熱本體1上，其工 作內(nèi)襯3上端呈收縮口狀部份垂直伸入中部的煤氣旋流預(yù)混室7內(nèi)，不與煤 氣旋流預(yù)混室7的工作內(nèi)襯8接觸，可自由膨脹。在第二段，圍繞煤氣旋流預(yù)混室7布置了一環(huán)耐材砌筑的煤氣環(huán)道5， 該環(huán)道5有煤氣管道13與之相通;煤氣旋流預(yù)混室7的工作內(nèi)襯8是與環(huán)道 砌體4脫離，呈獨(dú)立向上收縮，其收縮口狀部份垂直伸入空氣室9內(nèi)，不與 空氣室9的工作內(nèi)襯10接觸，可自由膨脹；在環(huán)道砌體4和工作內(nèi)襯8上， 至少均勻分布有兩環(huán)數(shù)目相同或者不同、貫通煤氣旋流預(yù)混室7與煤氣環(huán)道 5、其中心線17與煤氣旋流預(yù)混室7中心線16呈不同夾角的煤氣噴口 6。
在第三段，空氣室9沒有設(shè)置類似煤氣旋流預(yù)混室7的內(nèi)置環(huán)道5和噴 口6，僅有空氣管道12與之相通，空氣管12的中心線與空氣室9的中心線 可呈一定夾角，如圖2所示；空氣室9的工作內(nèi)襯10與自下向上垂直伸入的 煤氣旋流預(yù)混室7的工作內(nèi)襯8脫離，獨(dú)立向上收縮成完整的燃燒室14拱頂 部，并在拱頂中心設(shè)置了測溫孔ll。
如圖3、 4、 5所示，在一種實(shí)施例中，旋流預(yù)混室7設(shè)置了三環(huán)煤氣噴 口 6，該煤氣噴口的中心線17和煤氣旋流預(yù)混室7中心線16呈不同的夾角， 各層煤氣噴口 6的中心線17分別相切于不同直徑的一個圓。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用在大型高爐配置頂燃式熱風(fēng)爐，加熱高爐鼓風(fēng)介質(zhì)。
權(quán)利要求
1、一種頂燃式熱風(fēng)爐，燃燒器位于由帶熱風(fēng)出口的熱風(fēng)爐蓄熱本體之上，是頂燃式熱風(fēng)爐的拱頂部分，其特征在于燃燒器為三段式結(jié)構(gòu)，第一段為燃燒室，位于燃燒器下部，直接坐在熱風(fēng)爐本體上，其工作內(nèi)襯上端呈收縮口狀部份，垂直伸入中部的煤氣旋流預(yù)混室內(nèi)，不與煤氣旋流預(yù)混室的工作內(nèi)襯接觸，可自由膨脹；第二段為煤氣旋流預(yù)混室，位于燃燒器中部；第三段為空氣室，處于燃燒器上部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的頂燃式熱風(fēng)爐，其特征在于在第二段煤氣旋 流預(yù)混室，圍繞煤氣旋流預(yù)混室布置了一環(huán)耐材砌筑的煤氣環(huán)道，該煤氣環(huán) 道有煤氣管道與之相通；煤氣旋流預(yù)混室的工作內(nèi)襯是與環(huán)道砌體脫離，呈 獨(dú)立向上收縮，其收縮口狀部份垂直伸入空氣室內(nèi)，不與空氣室的工作內(nèi)襯 接觸，可自由膨脹；在環(huán)道砌體和工作內(nèi)襯上，至少均勻分布有兩環(huán)數(shù)目相 同或者不同、貫通煤氣旋流預(yù)混室與煤氣環(huán)道、其中心線與煤氣旋流預(yù)混室 中心線呈不同夾角的煤氣噴口；
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的頂燃式熱風(fēng)爐，其特征在于在第三段空氣室 內(nèi)有空氣管道與之相通，空氣管的中心線與空氣室的中心線可呈一定夾角， 空氣室的工作內(nèi)襯與自下向上垂直伸入的煤氣旋流預(yù)混室的工作內(nèi)襯脫離， 獨(dú)立向上收口成完整的燃燒室拱頂部，在拱頂中心設(shè)置了測溫孔。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的頂燃式熱風(fēng)爐，其特征在于旋流預(yù)混室至少 設(shè)置二環(huán)煤氣噴口，該煤氣噴口的中心線和煤氣旋流預(yù)混室中心線呈不同的 夾角，各層煤氣噴口的中心線分別相切于不同直徑的一個圓。
全文摘要
本發(fā)明屬于冶金工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種頂燃式熱風(fēng)爐。頂燃式熱風(fēng)爐的燃燒器位于由帶熱風(fēng)出口的熱風(fēng)爐蓄熱本體之上，是頂燃式熱風(fēng)爐的拱頂部分，燃燒器為三段式結(jié)構(gòu)，第一段為燃燒室，位于燃燒器下部，直接坐在熱風(fēng)爐本體上，其工作內(nèi)襯上端呈收縮口狀部份，垂直伸入中部的煤氣旋流預(yù)混室內(nèi)，不與煤氣旋流預(yù)混室的工作內(nèi)襯接觸，可自由膨脹；第二段為煤氣旋流預(yù)混室，位于燃燒器中部；第三段為空氣室，處于燃燒器上部。本發(fā)明的頂燃式熱風(fēng)爐不可能出現(xiàn)空氣和煤氣互竄、燃燒器拱頂無煤氣殘余、具有更高旋流強(qiáng)度、燃燒器拱頂砌體具有更好穩(wěn)定性和壽命的特征。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用在熱風(fēng)爐上，加熱高爐鼓風(fēng)介質(zhì)。
文檔編號F24H3/00GK101644481SQ20081007009
公開日2010年2月10日 申請日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月7日
發(fā)明者張昭貴, 秦翠英 申請人:中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司