專利名稱：一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，尤其是一種屬于蓄熱燃燒技術領域，主要應用在橫火焰冶金輔料池窯等間隔換向燃燒加熱的窯爐結構。
背景技術：
冶金輔料是目前生產高品質的鋼材所必須的原料，高品質的冶金輔料能夠提高鋼材的品質，而生產高品質冶金輔料則必須依賴于性能優(yōu)秀的窯爐。窯爐內部的溫度場對于冶金輔料的生產具有決定性，同時窯爐目前是僅次于鍋爐的第二大耗能行業(yè)，近年來，隨著國家節(jié)能環(huán)保相關法律法規(guī)的出臺，以及燃料價格的不斷上漲，燃料燃燒后煙氣的余熱吸收與利用得到相關企業(yè)的不斷重視，希望能夠盡可能的把煙氣中的余熱利用起來。目前國內冶金輔料的生產也采用不同類型的窯爐，但是從目前應用的情況來看， 不同類型的窯爐，均具有各種各樣的不足之處。如，因其內部溫度場并不均勻、燃燒不充分， 而導致生產的冶金輔料的品質不高；因窯爐燃燒后的煙氣余熱得不到有效利用，從而導致能耗的增加，從而造成成本的增加；因窯爐大碹的受熱膨脹而產生的變形，進而影響整個窯爐的安全穩(wěn)定運行。所以，如果能夠把窯爐大碹因為受熱而產生的變形進行有效控制，就能夠提高窯爐的運行壽命與穩(wěn)定性；如果能夠提高蓄熱室的空氣出口溫度，同時盡可能的減小煙氣余熱吸收過程中的流程阻力就能節(jié)能降耗。但是，目前的窯爐碹頂結構都不夠安全牢固；目前的蓄熱室格子磚結構蓄熱能力不是很強。雖然，國內也有部分正在開發(fā)與應用的蓄熱格子磚結構，但是從目前應用的情況來看，提高蓄熱面積就會不同程度的增加煙氣的流程阻力，就會增加窯爐的引風機功率，間接造成成本的增加。基于上述情況。本申請旨在提出一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，其內部特殊的低阻格子磚結構、碹頂結構、燃燒結構等能從根本上解決蓄熱能力差、燃燒不充分、結構不牢固等問題。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠提高窯爐內部的溫度場均勻性的窯爐結構，以提高冶金輔料的生產品質，同時，該窯爐結構可以對窯爐燃燒后的煙氣余熱進行有效利用， 從而降低燃料的消耗。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種安全牢固的碹頂結構以提高窯爐碹頂運行時的安全性，以解決現有技術中的窯爐由于碹頂變形而影響整個窯爐運行的穩(wěn)定性及減少壽命周期的問題。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種高效率的窯爐的窯池熔化部結構以解決現有窯爐結構中由于加料口設計不合理而產生的加料慢、易堵塞、加料不均勻，測溫輻射孔設計不合理產生的測溫不準確等問題；由于出料口設計不合理而導致的維修保養(yǎng)耗時長等問題。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種高蓄熱率的窯爐蓄熱室結構以解決現有窯爐結構中由于設計不合理而產生的能耗高、熱量損失大、使用壽命短等問題。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種能夠提高蓄熱面積，提高蓄熱室的需要加熱空氣出口溫度，同時降低煙氣阻力的八角筒形格子磚(或正六邊形格子磚)結構以解決現有格子磚提高蓄熱面積與減少煙氣流程阻力二者不能兼顧以及成本高等問題。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種密封性好、余熱能夠得到有效利用的煙道結構以解決現有窯爐煙道結構中由于設計不合理而產生的環(huán)境污染、余熱損失、使用壽命短等問題。本發(fā)明的技術方案是這樣實現的，該采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，在窯爐的左右兩側布置有獨立的蓄熱室，在窯爐的助燃風噴口下面布置有噴火口(燃燒器噴口)，燃燒器火焰采用橫火焰布置，在窯爐運行時，采用間隔燃燒，當右側的燃燒器噴火口 (噴嘴)運行時，左側的蓄熱室進行蓄熱，當達到蓄熱要求時，左側的燃燒器噴火口開始運行，右側的燃燒器停止運行，從鼓風機吹進的助燃空氣流過蓄熱室，而吸收蓄熱室內部的熱量，這樣左、右兩側的燃燒器間隔換向燃燒，同時右、左兩側的蓄熱室間隔進行蓄熱，從而形成一種蓄熱燃燒的橫火焰單元窯結構。具體來說，本發(fā)明采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，主要包括熔化部結構、 蓄熱室、燃燒結構、煙道結構，在熔化部結構兩側獨立對稱布置的多個蓄熱室，熔化部結構與蓄熱室之間通過燃燒結構連接，煙道結構分別與蓄熱室連接。熔化部結構由底部的池底、池底兩側的正面?zhèn)葔?、背面?zhèn)葔ΑM跨在側墻兩端的窯爐大碹構成窯池，其中的側墻又包括下方的池壁，和池壁之上的胸墻；在兩側的側墻上還設置有多個加料口、出料口、輻射孔。所述熔化部結構中池底包括板磚層、池底鎂鉻磚層，板磚層位于池底的底層，池底鎂鉻磚層位于池底的上層，在池底鎂鉻磚層與板磚層外均由第一槽鋼箍牢，形成板磚，杜絕漏料；第一槽鋼通過設置在池底兩側的第一立柱上的第一調節(jié)螺桿按鎂鉻磚的膨脹情況進行調節(jié)；在池底預留有膨脹縫，該膨脹縫設置在池壁下方與池底相接的位置，以杜絕池底結構開裂漏料。池壁由池壁鎂鉻磚砌成，池壁設置在池底兩側，池壁上方可以設置胸墻，池壁外箍有第二槽鋼，第二槽鋼通過設置在池壁兩側的第二立柱上的第二調節(jié)螺桿根據膨脹情況進行調節(jié)；在池壁上預留有多道池壁縱向膨脹縫和池壁橫向膨脹縫，以杜絕池壁開裂漏料，優(yōu)選地，池壁縱向膨脹縫設置三道，池壁橫向膨脹縫設置兩道。胸墻由鎂鉻磚砌成，置在池壁之上，自池壁內邊向外挑，形成一胸墻外挑距離，這種設置有效增大了窯爐內部寬度，提高了燃燒效率，加大了火焰覆蓋面積，便于配合料熔化；在胸墻上預留有多道胸墻縱向膨脹縫和胸墻橫向膨脹縫。優(yōu)選地，胸墻縱向膨脹縫設置三道，胸墻橫向膨脹縫設置兩道。窯爐大碹是一個圓弧形結構，為1/6碹，設置在兩端大碹護腳磚的上方；大碹護腳磚是凸臺結構，設置在胸墻頂端；大碹腳磚(形狀為楔形)是一塊正好能夠把窯爐大碹與大碹護腳磚之間的空間進行固定的部件，大碹腳磚楔入窯爐大碹與大碹護腳磚之間的空間， 大碹腳磚外側扣有第三槽鋼，第三槽鋼通過設置在第三立柱上的第三調節(jié)螺桿支撐并調節(jié)，又被牛腿鋼托牢在第三立柱上，第三調節(jié)螺桿的前端與大碹腳磚第三槽鋼的外側相接觸。
此外，大碹護腳磚具有支座圓弧面、支座平臺面、支座底面三個主要面，其中支座圓弧面位于胸墻內側，支座平臺面位于胸墻外側；支座圓弧面高出支座平臺面一定距離，高出部分的側面形成支座凸臺立面；支座圓弧面與窯爐大碹兩端的下底面相貼合，大碹腳磚的底面承載在支座平臺面上；其中，支座圓弧面與窯爐大碹的下底面弧度相同，且與兩端的下底面相貼合，由于此支座圓弧面與窯爐大碹的底面圓弧正好重合在一起，可以確保熱煙氣不能流出。同時，大碹腳磚楔入窯爐大碹與大碹護腳磚之間的部分具有一楔形塊末端，該楔形塊末端的高度與所接觸的支座凸臺立面的高度相同，即當大碹腳磚楔入窯爐大碹與大碹護腳磚之間的空間時可以完全吻合，進一步確保熱煙氣不能流出；從結構穩(wěn)定性的角度考慮，楔形塊末端通常位于支座底面的支座底面中線的內側，即更靠近爐壁內側。大碹腳磚形狀為楔形，角度為53°，受大碹護腳磚保護，不接觸火焰；大碹護腳磚形狀特異，可以完整地保護大碹腳磚。在正面?zhèn)葔χ虚g設置有一個出料口，出料口兩邊各均勻設置N個加料口，背面?zhèn)葔鶆蛟O置有2N+1個加料口，N為小于8的正整數。N為正整數，考慮到火焰溫度與強度， 加料口的數量不宜太多，N通常取小于8的正整數。通常情況下，輻射孔的位置設置在正面?zhèn)葔虮趁鎮(zhèn)葔Φ闹胁炕騼蓚龋艺鎮(zhèn)葔虮趁鎮(zhèn)葔ι系妮椛淇椎臄盗肯嗟然蛘呦嗖钜粋€。優(yōu)選地，在正面?zhèn)葔χ虚g設置有一個出料口，出料口兩邊各均勻設置3個加料口， 背面?zhèn)葔鶆蛟O置有7個加料口，共計13個加料口，在正面?zhèn)葔Φ囊欢嗽O置一個輻射孔，在背面?zhèn)葔Φ闹胁亢团c正面?zhèn)葔υO置輻射孔的一端相對的另一端分別設置一個輻射孔，共計 3個輻射孔。本發(fā)明的加料口呈長方形，且具有一下料斜坡，該下料斜坡具有一下料斜坡夾角 a，下料斜坡夾角a的范圍是20° 25°角，優(yōu)選為21°，這樣便于料的下滑流動，縮短了下料時間，同時，避免了料的阻塞。在本發(fā)明的出料口上方橫跨有出料口碹，類似于窯爐大碹，這樣的結構設置便于對出料口的內部結構進行維護，又不必拆掉出料口碹，可以減少投入，降低維護成本。本發(fā)明的蓄熱室結構為長方體形，該蓄熱室結構主要包括頂部的蓄熱室碹結構， 中部的格子磚結構，底部承受格子磚的條碹結構，以及設置在前后墻上的蓄熱室觀察孔、蓄熱室清灰孔和檢查門。蓄熱室碹結構包括設置在蓄熱室碹兩端的蓄熱室碹腳磚和設置在蓄熱室碹上部的蓄熱室碹頂保溫層，以減少碹頂散熱；在蓄熱室碹腳磚外部設置有通過第四調節(jié)螺桿調節(jié)的蓄熱室碹腳鋼；蓄熱室碹為1/7. 5碹，蓄熱室碹腳磚是60°。多個便于觀察小爐情況的蓄熱室觀察孔和便于清除格子體堵灰的蓄熱室清灰孔設置在蓄熱室的后墻上。蓄熱室墻體結構由內至外依次是蓄熱室鎂鉻磚層、蓄熱室保溫磚層和蓄熱室硅鈣板層，形成復合保溫的墻體結構有利于減少散熱，同時，在蓄熱室鎂鉻磚層部分留有膨脹縫。蓄熱室中部的格子磚結構包括由八角筒形格子磚或正六邊形格子磚構成的多層磚體結構，由上至下分別是鎂鉻-12格子磚層、鎂-92格子磚層、高鋁格子磚層、粘土格子磚層。
蓄熱室底部承受格子磚的條碹結構中的條碹是半圓碹。多個便于格子體擺砌或更換的檢查門設置在蓄熱室的前墻上。在頂部的蓄熱室碹結構兩側設置有兩道便于點火膨脹的蓄熱室膨脹縫，在第四立柱的高度方向上設兩道由第四調節(jié)螺桿調節(jié)的便于蓄熱室形成一整體的第四槽鋼。另外，蓄熱室內的平碹與燃燒結構中的斜碹相連接。所述的八角筒形格子磚間隔布置，形成四方連續(xù)的磚體結構，每塊八角筒形格子磚的外形由正反兩面各四條等長的長邊及四條等長的斜角邊間隔圍成對稱的八角外形 (為了增加磚體結構的穩(wěn)定性，本發(fā)明中八角筒形格子磚的長邊長度通常大于斜角邊長度， 看起來整個磚體就像是在正方形磚體上去掉四個角從而構成八角形的磚體結構)，每塊八角筒形格子磚通過斜角邊構成的面分別與四塊八角筒形格子磚緊密連接；每塊八角筒形格子磚中間具有一空腔，該空腔可以是八角筒形空腔、正方形空腔、帶倒角的正方形空腔或圓形空腔中的一種，優(yōu)選為八角筒形空腔；每塊八角筒形格子磚的正反兩面各在垂直于4條長邊的位置居中設置兩條等間距的凹槽，共計16條凹槽；凹槽的截面形狀為半圓形或半個正方形，這樣在砌成的磚結構中就會呈現圓筒形空腔或正方形空腔。與八角筒形格子磚的結構及布置方式類似，正六邊形格子磚也是間隔布置，形成四方連續(xù)的蜂窩狀磚體結構，每塊正六邊形格子磚通過六個側面分別與六塊正六邊形格子磚緊密連接；每塊正六邊形格子磚中間具有一空腔，該空腔可以是正六邊形空腔、正方形空腔、帶倒角的正六邊形空腔、帶倒角的正方形空腔或圓形空腔中的一種，優(yōu)選為正六邊形空腔；每塊正六邊形格子磚的正反兩面垂直于六條外邊的位置居中設置兩條等間距的凹槽， 共計24條凹槽；凹槽的截面形狀為半圓形或半個正方形。在八角筒形格子磚的側面上也可以居中等間距縱向設置有兩個通孔，并且這些孔的形狀為正方形或圓形，因此在使用時也能形成圓筒形空腔或正方形空腔，但是這種設置通孔的方式雖然有其一定的優(yōu)越性，相比之下較之設置凹槽的方式在生產過程中會增加壓磚的工藝，實際生產時一般不予采用。通過八角筒形格子磚或正六邊形格子磚的使用，使得蓄熱室具有足夠的蓄熱能力和很好的流通截面積。燃燒結構內部整體形狀呈三角形，外部整體形狀呈直角梯形(含外部支撐結構時)，該燃燒結構包括有噴火口碹、噴火口、噴嘴、斜碹、底板；噴火口碹與斜碹連接，(斜碹與蓄熱室內的平碹相連接)，底板設置在斜碹下方，底板與斜碹之間的空腔構成助燃風噴口，噴火口設置在底板靠近噴火口碹的一端，噴火口上設置有多個噴嘴，且至少其中之一為氧氣助燃噴嘴，噴射燃料可以是天然氣，也可以是重油、柴油、煤氣發(fā)生氣等燃料；該燃燒結構的側墻上設置有1個或多個燃燒結構檢查口。其中，斜碹具有一斜碹下傾角b，底板具有一底板下傾角C，斜碹下傾角b的范圍是 20° 30°，優(yōu)選為25°，底板下傾角c的范圍是10° 15°，優(yōu)選為11°。噴嘴距離噴火口碹的橫向距離為0. 5m 2m，優(yōu)選為lm，此距離有利于天然氣與二次空氣充分混合，同時析出碳粒，增大火焰輻射強度；噴嘴設計成喇叭型，以利火焰擴展，噴嘴的數量優(yōu)選為3個， 且均為氧氣助燃噴嘴，以增大火焰覆蓋面積；此外，噴嘴處采用鋼結構，結構嚴謹，便于噴嘴磚更換。此外，在該燃燒結構的側墻上設置有1個或多個燃燒結構檢查口，燃燒結構檢查口的數量優(yōu)選為2個，以便于清灰；在該燃燒結構的斜碹與蓄熱室連接的位置預留有燃燒結構膨脹縫。在噴火口碹的兩端設置有噴火口碹腳磚，在噴火口碹腳磚、斜碹的碹腳磚外部設置均有碹腳鋼，碹腳鋼通過設置在燃燒結構兩側墻外的第五立柱上的第五調節(jié)螺桿進行調節(jié)。噴火口碹腳磚的角度為60°，第五立柱優(yōu)選為三根。本發(fā)明的煙道結構中的煙道(總稱)主要由總煙道和兩個蓄熱室煙道構成，還包括有間板交換器、煙道清灰孔、布袋除塵器、余熱鍋爐、煙 ，每個蓄熱室煙道一端連接蓄熱室，另一端連接至總煙道；間板交換器安裝在各蓄熱室煙道之間；煙道上設置有多個煙道清灰孔；在總煙道上還依次設置有布袋除塵器、余熱鍋爐，煙道最后連接煙囪。本發(fā)明的窯爐煙道結構將兩個對稱設置的蓄熱室中的蓄熱室煙道匯總至總煙道， 并通過安裝在各蓄熱室煙道之間合適位置的間板交換器進行控制(間板交換器安裝在煙道的合適位置，間板交換器自動控制二次空氣及廢氣在一定時間里交替進出蓄熱室)，其中閘板交換器的兩個閘板由鑄鐵鑄成，耐高溫，不易損壞；閘板交換器上還裝有帶調頻裝置的二次風鼓風機，可以自動調頻，控制合適的二次空氣量進行燃燒，節(jié)約能源。此外，該煙道結構中還包括有多個煙道清灰孔，以保證煙道暢通；總煙道內的煙氣首先經過布袋除塵器進行除塵，然后進入余熱鍋爐回收熱量(通常情況下設置一臺余熱鍋爐即可)，利用余熱產生的蒸汽用于北方取暖和職工洗浴等；最后，煙氣通過煙 進行高空排放，有利于環(huán)境凈化，此時，可以在煙囪前安裝一臺自動調頻引風機，以調節(jié)池窯內的窯壓及廢氣排放速度。煙道的煙道墻內層是粘土磚層，并抹有耐火泥，外層是紅磚層，這樣既保證了墻體氣密性，又能實現保溫。在所述煙道結構外可以還設置多個支撐重量的第六立柱。本發(fā)明的有益效果是(1)該窯爐結構形式使燃料燃燒產生的火焰與內部的冶金輔料得到有效熱交換， 增強了換熱效果，保證了窯爐內部溫度場的均勻性，同時兩側對稱設置的蓄熱室結構，使煙氣中的熱量得到有效利用，從而降低了燃料的消耗。(2)由于該窯爐形式是單元結構形式，內部形成一個單元空間結構，這樣可以充分利用窯爐內部的單元空間，使得冶金輔料的熔化得到有效保證。(3)本發(fā)明采用在窯爐的左右兩側布置有獨立的蓄熱室，在窯爐的助燃風口下面布置有燃燒器噴口，燃燒器火焰采用橫火焰布置，這樣燃燒火焰與窯爐內部的冶金輔料得到有效熱交換，增強了換熱效果，保證了窯爐內部溫度場的均勻性。(4)本發(fā)明在窯爐運行時，采用間隔燃燒，當右側噴槍運行時，左側的蓄熱室進行蓄熱，當達到蓄熱要求時，左側的燃燒器開始運行，右側的燃燒器停止運行，這樣能夠使煙氣中的熱量得到有效利用，從而降低了燃料的消耗。(5)本發(fā)明對于窯爐的燃燒燃料具有很強的適應性，能夠廣泛應用于天然氣、重油、柴油、煤氣發(fā)生氣等燃料。(6)本發(fā)明的窯爐大碹是圓弧形結構，支座是一個前面是平面，后面是圓弧形的結構，此圓弧與窯爐大碹的圓弧正好重合在一起，且窯爐大碹與支座采用同樣類型的耐火材料。這樣保證了窯爐大碹與支座受熱膨脹的一致性，同時使熱煙氣不能流出。(7)本發(fā)明采用的楔形塊是一塊正好能夠把窯爐大碹與支座之間的空間進行固定的部件，同時，楔形塊后面設有立柱，立柱上設有可以調整長度的螺桿，螺桿前面與楔形塊后面重合。這樣當窯爐大碹因為受熱而產生膨脹時，通過調整立柱螺桿的長度，可以使窯爐的碹頂能夠得到有效固定，成為一種安全牢固的碹頂。(8)本發(fā)明的窯爐碹頂結構中，由于碹頂與護腳磚之間采用類似于模塊化的方式來安裝，并通過楔形腳磚來固定，便于對整個窯爐的維修保養(yǎng)(可以對不同模塊進行拆卸或更換)。同時，大碹結構可架空在立柱上(設置在出料口上方的碹結與窯爐大碹結構類似)，這樣的結構便于池壁、池底冷修，又不必拆掉大碹，可以減少投入，降低窯爐的維護成本。同時，本發(fā)明的窯爐碹頂結構具有很強的適應性，能夠廣泛應用于不同的窯爐上面。(9)本發(fā)明熔化部結構中均勻設置的多個加料口不但可以提高加料速度，還可以使料粉在熔化池內分布均勻；均勻間隔布置的多個輻射孔可以準確檢測并反映窯爐內部的溫度，以便對窯爐溫度進行控制。(10)預留的膨脹縫可有效杜絕窯爐胸墻的漏料現象，減少了生產損耗，提高了生產效能；胸墻自池壁內邊向外設計的外挑結構有效增大了內部寬度、加大了火焰覆蓋面積、 便于配合料熔化，提高了燃燒效率。(11)本發(fā)明的窯爐運行時，采用與加料口大小吻合的加料機進行密封加料，避免了加料過程中的粉塵污染；采用21°角的下料斜坡，便于料的下滑流動。(12)通過設置碹頂保溫層及復合墻體保溫結構，有效減少了蓄熱室的散熱；檢查門、觀察孔、清灰孔的設置便于對蓄熱室進行狀態(tài)監(jiān)控和維修；膨脹縫的預留以及外部箍鋼的使用提高了蓄熱室的整體結構強度，延長了其使用壽命。(13)本發(fā)明的八角筒形格子磚，內部也呈八角筒形結構，使用時通過格子磚呈的間隔布置可以充分利用格子磚內外表面的面積，增加了格子磚與煙氣的接觸換熱面積，使煙氣中的余熱能夠得到充分吸收。(14)本發(fā)明的八角筒形格子磚結構采用每兩塊格子磚通過格子磚外八角中的一個斜角緊密連接，使格子磚能夠得到充分固定，使整個蓄熱格子磚能夠成為一個整體結構， 保證格子磚不發(fā)生坍塌等事故，適合高大格子體。(15)本發(fā)明的格子磚采用筒形結構，煙氣能夠從格子磚內部八角筒形空間和格子磚間隔外部的正方形筒形空間或圓形筒形空間流通，使煙氣中的余熱能夠得到充分吸收的同時，降低了煙氣的流通阻力。(16)本發(fā)明的格子磚采用八角筒形結構，由于每塊磚都是對稱的結構，施工方便， 不會造成施工錯差。(17)燃燒結構中的斜碹與底板均設置了下傾角，且噴嘴距離噴火口碹有一橫向距離，有利于天然氣與二次空氣充分混合，同時析出碳粒，增大火焰輻射強度；同時，噴嘴設計成喇叭型，利于火焰擴展；氧氣助燃的使用也提高了燃燒效率；燃燒結構檢查口的設置也便于清灰，延長使用壽命；碹結構可架空在第五立柱上，這樣的結構便于內部冷修，又不必拆掉碹，可以減少投入。(18)本發(fā)明的煙道結構氣密性好、保溫能力強；帶調頻裝置的二次鼓風機可以良好地控制合適的二次空氣量進行燃燒，節(jié)約能源；設置的多個清灰孔可以保證煙道的暢通； 設置的余熱鍋爐可以合理地利用余熱，實現廢氣利用；煙囪前安裝的自動調頻引風機可以調節(jié)池窯內的窯壓及廢氣排放速度，延長了窯爐使用壽命。
(19)本發(fā)明的整個結構多處采用鎂鉻磚材料、其他耐火材料、高強度槽鋼等，牢固耐用。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是本發(fā)明的單元窯結構示意圖
圖1-1是圖1中熔化部結構放大圖
圖1-1-1是圖1-1中池底結構的剖面結構放大圖
圖1-2-1是圖1-1中池壁放大圖
圖1-2-2是圖1-2-1中側墻結構的剖面結構放大圖
圖1-3-1是圖1-1中胸墻放大圖
圖1-4-1是圖1-1中窯爐大碹的剖面結構放大圖
圖1-4-2是圖1-4-1中大碹腳磚的放大圖
圖1-4-3是圖1-4-1中大碹護腳磚的放大圖
圖I-A是圖1-1中熔化部的正面結構放大圖(出料口未示出)
圖I-B是圖1-1中熔化部的俯視結構放大圖(出料口未示出)
圖1-5-1是圖1-1中加料口的正面放大圖
圖1-5-2是圖1-1中加料口的側面放大圖
圖1-5-3是圖1-1中加料口的俯視放大圖
圖1-6-1是圖1-1中出料口的結構放大圖
圖2-1是圖1中蓄熱室的碹頂結構示意圖
圖2-1-1是圖2-1中蓄熱室碹腳磚的放大圖
圖2-2是圖1中蓄熱室的后墻結構示意圖
圖2-3-1是圖1中蓄熱室的內部格子體采用八角筒形格子磚的橫向結構示意圖
圖2-3-2是圖1中蓄熱室的內部格子體的縱向結構示意圖
圖2-3-3是圖1中蓄熱室的內部格子體采用正六邊形格子磚的橫向結構示意圖
圖2-4-1是圖2-3-1中的八角筒形格子磚單體結構示意圖
圖2-4-2是圖2-3-3中的正六邊形格子磚單體結構示意圖
圖2-4-3是圖2-4-1中的八角筒形格子磚單體(開半圓形槽)側視圖
圖2-4-4是圖2-4-3中示意的格子磚(開半圓形槽)使用狀態(tài)示意圖
圖2-4-5是圖2-4-1中的八角筒形格子磚單體(開半正方形槽)側視圖
圖2-4-6是圖2-4-1中的八角筒形格子磚單體(開圓形孔)側視圖
圖2-5是圖1中蓄熱室的下部放大圖
圖2-5-1是圖2-5的內部結構圖
圖2-6是圖1中蓄熱室(前墻)的放大圖
圖3-1是圖1中窯爐的燃燒結構放大圖
圖3-1-1是圖3-1中的噴嘴整體結構放大圖
圖3-1-2是圖3-1-2中的噴嘴單體結構圖
圖3-1-3是圖3-1-2中的噴嘴的側視圖
圖3-2是圖3-1的側視3-2-1是圖3-2中的碹腳磚結構4-1是煙道斷面結構4-2是安裝了閘板交換器的煙道結構4-3是閘板交換器工作原理4-4是煙道整體結構示意4-5是余熱鍋爐結構4-6是圖4-5的側面中1熔化部結構123池壁縱向膨脹縫
2蓄熱室124第二立柱
3燃燒結構125第二調節(jié)螺桿
4煙道結構131胸墻外挑距離
11池底132胸墻縱向膨脹縫
12池壁141大碹護腳磚
13胸墻142支座圓弧面
14窯爐大碹143支座平臺面
15加料口144支座底面
16出料口145支座底面中線
17輻射孔146支座凸臺立面
18正面?zhèn)葔?47大碹腳磚
19背面?zhèn)葔?48楔形塊末端
111板磚層149第三立柱
112池底鎂鉻磚層1410第三調節(jié)螺桿
113第一立柱1411第三槽鋼
114第一調節(jié)螺桿1412牛腿剛
115第一槽鋼151下料斜坡
121池壁鎂鉻磚152下料斜坡夾角a
122第二槽鋼161出料口碹211蓄熱室碹253第四立柱
212蓄熱室碹腳磚254第四槽鋼
213蓄熱室碹頂保溫層255平碹
214蓄熱室碹腳鋼30助燃風噴口
215第四調節(jié)螺桿31噴火口碹
221蓄熱室觀察孔32噴火口
222蓄熱室清灰孔33噴嘴
223蓄熱室鎂鉻磚層34斜碹
224蓄熱室保溫磚層341斜碹下傾角b
225蓄熱室硅鈣板層35底板
231鎂鉻-12格子磚層351底板下傾角0
232鎂力2格子磚層36燃燒結構檢查ロ
233高鋁格子磚層37燃燒結構膨脹縫
234粘土格子磚層38噴火口碹腳磚
235八角筒形格子磚39第五槽鋼
236八角筒形空腔310第五立柱
237凹槽311第五調節(jié)螺桿
238正六邊形格子磚41煙道(總稱)
239正六邊形空腔411粘土磚
241條碹412紅磚
251檢查門420閘板交換器
252蓄熱室膨脹縫421閘板422總煙道 423蓄熱室煙道 431煙道清灰孔
432布袋除塵器 433第六立柱 441余熱鍋爐
具體實施例方式以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在此之前需要說明的是，本說明書及權利要求書中所使用的術語或詞語不能限定解釋為通常的含義或辭典中的含義，而應當立足于為了以最佳方式說明其發(fā)明發(fā)明人可以對術語的概念進行適當定義的原則解釋為符合本發(fā)明技術思想的含義和概念。隨之，本說明書所記載的實施例和附圖中表示的結構只是本發(fā)明最佳實施例之一，并不能完全代表本發(fā)明的技術思想，因此應該理解到對于本發(fā)明而言可能會存在能夠進行替換的各種等同物和變形例。如圖1所示，本發(fā)明采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，主要包括熔化部結構1、蓄熱室2、燃燒結構3、煙道結構4，在熔化部結構1兩側獨立對稱布置的多個蓄熱室 2(本發(fā)明中采用的時左右各一個蓄熱室的實施方式，根據需要也可以將左右的蓄熱室數量設置為左右各兩個、各四個、各八個等，其原理類似，此處不再贅述)，熔化部結構1與蓄熱室2之間通過燃燒結構3連接，煙道結構4分別與蓄熱室2連接(本發(fā)明的煙道結構位于蓄熱室背面的適當位置，其連接關系根據實際需要進行設計，此處只對其自身結構進行說明)。如圖1-1、圖1-1-1、圖I-B所示，熔化部結構1由底部的池底11、池底11兩側的正面?zhèn)葔?8、背面?zhèn)葔?9、橫跨在側墻兩端的窯爐大碹14構成窯池，其中的側墻又包括下方的池壁12，和池壁12之上的胸墻13 ；在兩側的側墻上還設置有多個加料口 15、出料口 16、 輻射孔17 ；所述熔化部結構1中池底11包括板磚層111、池底鎂鉻磚層112，板磚層111位于池底11的底層，池底鎂鉻磚層112位于池底11的上層，在池底鎂鉻磚層112與板磚層111 外均由第一槽鋼115箍牢，形成板磚，杜絕漏料；第一槽鋼115通過設置在池底11兩側的第一立柱113上的第一調節(jié)螺桿114按鎂鉻磚的膨脹情況進行調節(jié)；在池底11預留有膨脹縫，該膨脹縫設置在池壁12下方與池底11相接的位置(圖中未示出)，以杜絕池底結構開裂漏料。如圖1-1、圖1-2-1、圖1-2-2所示，池壁12由池壁鎂鉻磚121砌成，池壁12設置在池底11兩側，池壁12上方可以設置胸墻13，池壁12外箍有第二槽鋼122，第二槽鋼122 通過設置在池壁12兩側的第二立柱IM上的第二調節(jié)螺桿125根據膨脹情況進行調節(jié)；在池壁12上預留有多道池壁縱向膨脹縫123和池壁橫向膨脹縫(圖中未示出)，以杜絕池壁 121開裂漏料，優(yōu)選地，池壁縱向膨脹縫123設置三道，池壁橫向膨脹縫設置兩道。如圖1-1、圖1-2-2、圖1-3-1所示，胸墻13由鎂鉻磚砌成，置在池壁12之上，自池壁12內邊向外挑，形成一胸墻外挑距離131，這種設置有效增大了窯爐內部寬度，提高了燃燒效率，加大了火焰覆蓋面積，便于配合料熔化；在胸墻13上預留有多道胸墻縱向膨脹縫 132和胸墻橫向膨脹縫(圖中未示出)。優(yōu)選地，胸墻縱向膨脹縫132設置三道，胸墻橫向膨脹縫設置兩道。如圖1-4-1、圖1-4-2、圖1_4_3所示，窯爐大碹14是一個圓弧形結構，為1/6碹， 設置在兩端大碹護腳磚141的上方；大碹護腳磚141是凸臺結構，設置在胸墻13頂端；大碹腳磚147 (形狀為楔形)是一塊正好能夠把窯爐大碹14與大碹護腳磚141之間的空間進行固定的部件，大碹腳磚147楔入窯爐大碹14與大碹護腳磚141之間的空間，大碹腳磚147 外側扣有第三槽鋼1411，第三槽鋼1411通過設置在第三立柱149上的第三調節(jié)螺桿1410 支撐并調節(jié)，又被牛腿鋼1412托牢在第三立柱149上，第三調節(jié)螺桿1410的前端與大碹腳磚第三槽鋼1411的外側相接觸(圖中所示為未接觸的狀態(tài)，實際使用時通常在窯爐點火前先預留一定的膨脹距離，待窯爐升溫后、大碹腳磚147與第三調節(jié)螺桿1410接觸時再對第三調節(jié)螺桿1410進行調整以適應窯爐的熱膨脹(這種調節(jié)方式適用于本發(fā)明中的其他調節(jié)螺桿))。此外，大碹護腳磚141具有支座圓弧面142、支座平臺面143、支座底面144三個主要面，其中支座圓弧面142位于胸墻13內側，支座平臺面143位于胸墻13外側；支座圓弧面142高出支座平臺面143 —定距離，高出部分的側面形成支座凸臺立面146 ；支座圓弧面 142與窯爐大碹14兩端的下底面相貼合，大碹腳磚147的底面承載在支座平臺面143上； 其中，支座圓弧面142與窯爐大碹14的下底面弧度相同，且與兩端的下底面相貼合，由于此支座圓弧面142與窯爐大碹14的底面圓弧正好重合在一起，可以確保熱煙氣不能流出。同時，大碹腳磚147楔入窯爐大碹14與大碹護腳磚141之間的部分具有一楔形塊末端148，該楔形塊末端148的高度與所接觸的支座凸臺立面146的高度相同，即當大碹腳磚147楔入窯爐大碹14與大碹護腳磚141之間的空間時可以完全吻合，進一步確保熱煙氣不能流出；從結構穩(wěn)定性的角度考慮，楔形塊末端148通常位于支座底面144的支座底面中線145的內側，即更靠近爐壁內側。大碹腳磚147形狀為楔形，角度為53°，受大碹護腳磚 141保護，不接觸火焰；大碹護腳磚141形狀特異，可以完整地保護大碹腳磚147。如圖1-A、圖I-B所示，在正面?zhèn)葔?8中間設置有一個出料口 16，出料口 16兩邊各均勻設置N個加料口 15，背面?zhèn)葔?9均勻設置有2N+1個加料口 15，N為小于8的正整數。 N為正整數，考慮到火焰溫度與強度，加料口 15的數量不宜太多，N通常取小于8的正整數 (這里正面、側面只是為了便于說明進行的區(qū)分，實際實施時只考慮加料口與出料口的均勻布置即可，以便料粉可以在熔化池內分布均勻)。通常情況下，輻射孔17的位置設置在正面?zhèn)葔?8或背面?zhèn)葔?9的中部或兩側， 且正面?zhèn)葔?8或背面?zhèn)葔?9上的輻射孔17的數量相等或者相差一個(考慮到出料口的尺寸一般大于進料口的尺寸，通常情況下在出料口附近的側墻中部不設置輻射孔，且同一位置只在一面?zhèn)葔ι显O置輻射孔，所以通常是在出料口對側的側墻上設置輻射孔)。優(yōu)選地，在正面?zhèn)葔?8中間設置有一個出料口 16，出料口 16兩邊各均勻設置3個加料口 15，背面?zhèn)葔?9均勻設置有7個加料口 15，共計13個加料口 15，在正面?zhèn)葔?8的一端設置一個輻射孔17，在背面?zhèn)葔?9的中部和與正面?zhèn)葔?8設置輻射孔17的一端相對的另一端分別設置一個輻射孔17，共計3個輻射孔17。如圖1-5-1、圖1-5-2、圖1-5-3所示，本發(fā)明的加料口 15呈長方形，且具有一下料斜坡151，該下料斜坡151具有一下料斜坡夾角al52，下料斜坡夾角al52的范圍是20° 25°角，下料斜坡夾角al52大小優(yōu)選為21°，這樣便于料的下滑流動，縮短了下料時間，同時，避免了料的阻塞。如圖1-6-1所示，在本發(fā)明的出料口 16上方橫跨有出料口碹161，類似于窯爐大碹 14，這樣的結構設置便于對出料口 16的內部結構進行維護，又不必拆掉出料口碹161，可以減少投入，降低維護成本。如圖2-1、圖2-1-1、圖2-6所示，本發(fā)明的蓄熱室結構為長方體形，該蓄熱室結構主要包括頂部的蓄熱室碹結構，中部的格子磚結構，底部承受格子磚的條碹結構，以及設置在前后墻上的蓄熱室觀察孔221、蓄熱室清灰孔222和檢查門251。蓄熱室碹結構包括設置在蓄熱室碹211兩端的蓄熱室碹腳磚212和設置在蓄熱室碹211上部的蓄熱室碹頂保溫層213，以減少碹頂散熱；在蓄熱室碹腳磚212外部設置有通過第四調節(jié)螺桿215調節(jié)的蓄熱室碹腳鋼214 ；蓄熱室碹211為1/7. 5碹，蓄熱室碹腳磚 212 是 60°。如圖2-2所示，多個便于觀察小爐情況的蓄熱室觀察孔221和便于清除格子體堵灰的蓄熱室清灰孔222設置在蓄熱室的后墻上。蓄熱室墻體結構由內至外依次是蓄熱室鎂鉻磚層223、蓄熱室保溫磚層2M和蓄熱室硅鈣板層225，形成復合保溫的墻體結構有利于減少散熱，同時，在蓄熱室鎂鉻磚層223部分留有膨脹縫(圖中未示出)。如圖2-3-1、圖2-3-2、圖2-3-3所示，蓄熱室中部的格子磚結構包括由八角筒形格子磚235或正六邊形格子磚238構成的多層磚體結構，由上至下分別是鎂鉻-12格子磚層 231、鎂-92格子磚層232、高鋁格子磚層233、粘土格子磚層234。如圖2-5、圖2-5-1所示，蓄熱室底部承受格子磚的條碹結構中的條碹241是半圓石宣。如圖2-6所示，多個便于格子體擺砌或更換的檢查門251設置在蓄熱室的前墻上。在頂部的蓄熱室碹結構兩側設置有兩道便于點火膨脹的蓄熱室膨脹縫252，在第四立柱253的高度方向上設兩道由第四調節(jié)螺桿215調節(jié)的便于蓄熱室形成一整體的第四槽鋼 254。另外，蓄熱室內的平碹255與燃燒結構3中的斜碹34相連接。如圖2-3-1、圖2-4-1、圖2-4-3、圖2-4-4、圖2-4-5所示，所述的八角筒形格子磚 235間隔布置，形成四方連續(xù)的磚體結構，每塊八角筒形格子磚235的外形由正反兩面各四條等長的長邊及四條等長的斜角邊間隔圍成對稱的八角外形(為了增加磚體結構的穩(wěn)定性，本發(fā)明中八角筒形格子磚235的長邊長度通常大于斜角邊長度，看起來整個磚體就像是在正方形磚體上去掉四個角從而構成八角形的磚體結構)，每塊八角筒形格子磚235通過斜角邊構成的面分別與四塊八角筒形格子磚235緊密連接；每塊八角筒形格子磚235中間具有一空腔，該空腔可以是八角筒形空腔236、正方形空腔、帶倒角的正方形空腔或圓形空腔中的一種，(優(yōu)選為八角筒形空腔236，2-4-1中所示為八角筒形空腔236，該空腔形狀通常為與外形等間距設置，但是也可根據實際需要進行重新設計)；每塊八角筒形格子磚 235的正反兩面各在垂直于4條長邊的位置居中設置兩條等間距的凹槽237，共計16條凹槽237 ；凹槽237的截面形狀為半圓形或半個正方形，這樣在砌成的磚結構中就會呈現圓筒形空腔或正方形空腔(圖2-4-4中給出了形成圓筒形空腔的示意，正方形空腔的形成與其類似，此處不再附圖)。如圖2-3-3、圖2-4-2所述，與八角筒形格子磚235的結構及布置方式類似，正六邊形格子磚238也是間隔布置，形成四方連續(xù)的蜂窩狀磚體結構，每塊正六邊形格子磚238通過六個側面分別與六塊正六邊形格子磚238緊密連接；每塊正六邊形格子磚238中間具有一空腔，該空腔可以是正六邊形空腔239、正方形空腔、帶倒角的正六邊形空腔、帶倒角的正方形空腔或圓形空腔中的一種，(優(yōu)選為正六邊形空腔239，圖2-4-2中所示為正六邊形的空腔，該空腔形狀通常為與外形等間距設置，但是也可根據實際需要進行重新設計)；每塊正六邊形格子磚238的正反兩面垂直于六條外邊的位置居中設置兩條等間距的凹槽237， 共計24條凹槽237 ；凹槽237的截面形狀為半圓形或半個正方形。如圖2-4-6，在八角筒形格子磚235 (正六邊形格子磚238側面開通孔的情況類似， 此處不再贅述)的側面上也可以居中等間距縱向設置有兩個通孔，并且這些孔的形狀為正方形或圓形(圖2-4-6中所示為圓形孔的情況)，因此在使用時也能形成圓筒形空腔或正方形空腔，但是這種設置通孔的方式雖然有其一定的優(yōu)越性，相比之下較之設置凹槽的方式在生產過程中會增加壓磚的工藝，實際生產時一般不予采用。通過八角筒形格子磚235或正六邊形格子磚238的使用，使得蓄熱室具有足夠的蓄熱能力和很好的流通截面積。如圖3-1所示，燃燒結構3內部整體形狀呈三角形，外部整體形狀呈直角梯形(含外部支撐結構時)，該燃燒結構3包括有噴火口碹31、噴火口 32、噴嘴33、斜碹34、底板35 ； 噴火口碹31與斜碹34連接，(斜碹34與蓄熱室內的平碹255相連接)，底板35設置在斜碹34下方，底板35與斜碹34之間的空腔構成助燃風噴口 30，噴火口 32設置在底板35靠近噴火口碹31的一端，噴火口 32上設置有多個噴嘴33，且至少其中之一為氧氣助燃噴嘴， 噴射燃料可以是天然氣，也可以是重油、柴油、煤氣發(fā)生氣等燃料；該燃燒結構3的側墻上設置有1個或多個燃燒結構檢查口 36。其中，斜碹34具有一斜碹下傾角b341，底板35具有一底板下傾角c351，斜碹下傾角b341的范圍是20° 30°，優(yōu)選為25°，底板下傾角c351的范圍是10° 15°，優(yōu)選為 11°。如圖3-1、圖3-1-1、圖3-1-2、圖3+3所示，噴嘴33距離噴火口碹31的橫向距離為0. 5m 2m，優(yōu)選為lm，此距離有利于天然氣與二次空氣充分混合，同時析出碳粒，增大火焰輻射強度；噴嘴33設計成喇叭型，以利火焰擴展，噴嘴33的數量優(yōu)選為3個，且均為氧氣助燃噴嘴，以增大火焰覆蓋面積；此外，噴嘴33處采用鋼結構，結構嚴謹，便于噴嘴磚更換。此外，在該燃燒結構3的側墻上設置有1個或多個燃燒結構檢查口 36，燃燒結構檢查口 36的數量優(yōu)選為2個(如圖3-1所示)，以便于清灰；在該燃燒結構3的斜碹34與蓄熱室2連接的位置預留有燃燒結構膨脹縫37。如圖3-2、圖3-2-1所示，在噴火口碹31的兩端設置有噴火口碹腳磚38，在噴火口碹腳磚38、斜碹34的碹腳磚(圖中未示出)外部設置均有碹腳鋼39，碹腳鋼39通過設置在燃燒結構3兩側墻外的第五立柱310上的第五調節(jié)螺桿311進行調節(jié)。噴火口碹腳磚38 的角度為60°，第五立柱310優(yōu)選為三根。如圖4-4所示，本發(fā)明的煙道結構4中的煙道(總稱)主要由總煙道422和兩個蓄熱室煙道423構成，還包括有間板交換器420、煙道清灰孔431、布袋除塵器432、余熱鍋爐441、煙囪(圖中未示出)，每個蓄熱室煙道423 —端連接蓄熱室2，另一端連接至總煙道 422 ；間板交換器420安裝在各蓄熱室煙道423之間；煙道41上設置有多個煙道清灰孔431 ； 在總煙道422上還依次設置有布袋除塵器432、余熱鍋爐441，煙道422最后連接煙囪。
圖4-2、圖4-3、圖4-4所示，具體來說，本發(fā)明的窯爐煙道結構將兩個對稱設置的蓄熱室2中的蓄熱室煙道423匯總至總煙道422，并通過安裝在各蓄熱室煙道423之間合適位置的間板交換器420進行控制(間板交換器420安裝在煙道41的合適位置，間板交換器 420自動控制二次空氣及廢氣在一定時間里交替進出蓄熱室)，其中間板交換器420的兩個閘板421由鑄鐵鑄成，耐高溫，不易損壞；間板交換器420上還裝有帶調頻裝置的二次風鼓風機，可以自動調頻，控制合適的二次空氣量進行燃燒，節(jié)約能源。此外，該煙道結構中還包括有多個煙道清灰孔431，以保證煙道暢通；總煙道422 內的煙氣首先經過布袋除塵器432進行除塵，然后進入余熱鍋爐441回收熱量(通常情況下設置一臺余熱鍋爐即可)，利用余熱產生的蒸汽用于北方取暖和職工洗浴等；最后，煙氣通過煙囪進行高空排放，有利于環(huán)境凈化，此時，可以在煙囪前安裝一臺自動調頻引風機， 以調節(jié)池窯內的窯壓及廢氣排放速度。如圖4-1所示，煙道41的煙道墻內層是粘土磚411層，并抹有耐火泥，外層是紅磚 412層，這樣既保證了墻體氣密性，又能實現保溫。如圖4-4所示，在所述煙道結構外可以還設置多個支撐重量的第六立柱433 (根據煙道的實際情況，如走向等進行設計，此處不再贅述)。具體實施時，對于本發(fā)明的采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，采用窯爐大碹14為1/6碹，大碹腳磚147角度為53° ；蓄熱室碹211為1/7. 5碹，蓄熱室碹腳磚212是 60° ；噴火口碹31為1/7. 5碹；第一槽鋼115為200#槽鋼、第二槽鋼122為200#槽鋼、第三槽鋼1411是28#槽鋼、蓄熱室碹腳鋼214是28#槽鋼；為了保證窯爐大碹14、大碹腳磚 147及大碹護腳磚141受熱膨脹的一致性，窯爐大碹14、大碹腳磚147、大碹護腳磚141采用同樣類型的耐火材料制成；第一立柱113、第二立柱124、第三立柱149、第四立柱253、第五立柱310、第六立柱433均是可拆卸鋼架結構；八角筒形低阻格子磚235、正六邊形格子磚 238選用適合蓄熱室工藝要求的鎂磚、鎂鋯磚等材質的優(yōu)質耐火材料。特別地，對于30平米燃天然氣橫火焰冶金輔料窯池的實施方式，具體設計尺寸可參考為熔化部結構1中池底11總厚度為680mm，池底鎂鉻磚層112厚340mm ；池壁12高度為600mm ；胸墻外挑距離131為135mm ；輻射孔17的尺寸為Φ80πιπι ；池壁縱向膨脹縫123、 池壁橫向膨脹縫、胸墻縱向膨脹縫132、胸墻橫向膨脹縫的縫寬均為25mm ；池底鎂鉻磚、池壁鎂鉻磚、胸墻鎂鉻磚均為尺寸是300X 150X IOOmm的鎂鉻磚，池底11、池壁12、胸墻13在砌筑過程中應減小磚縫，杜絕漏料。加料口 15所呈的長方形大小為230X200mm，使用時由與其大小吻合的加料機出口配合使用進行密封加料(人工與機械相配合的方式)，避免了加料過程中的粉塵污染，加料口 15由尺寸為230 X 150 X IOOmm的鎂鉻磚砌成；出料口 16的外形為正方形，正方形外形尺寸為300 X 300mm,出料口由尺寸為300 X 150 X IOOmm和460 X 150 X IOOmm的鎂鉻磚砌成； 出料口碹161的跨度為800mm ；窯爐大碹14為1/6碹的跨度為3600mm，碹高600mm ；蓄熱室跨度四40讓，蓄熱室碹211為1/7. 5碹，高392mm，蓄熱室碹211至平碹255 進火口內1570mm，保證蓄熱室碹頂不受燒損；蓄熱室碹頂保溫層213厚度為120mm ；后墻上設置兩個405 X 350mm的蓄熱室觀察孔221和四個405 X 350mm的蓄熱室清灰孔222 ；蓄熱室墻體結構厚700mm，由內至外依次是蓄熱室鎂鉻磚層223為350mm、蓄熱室保溫磚層2M為230mm和蓄熱室硅鈣板層225為120mm ；中部由八角筒形格子磚235構成的多層磚體結構，由上至下分別是鎂鉻-12格子磚層231為10層、鎂-92格子磚層232為10層、高鋁格子磚層233為15層、粘土格子磚層234為23層；蓄熱室碹結構兩側設置的兩道蓄熱室膨脹縫 252 為 25mm ；噴火口碹31為1/7. 5碹，跨度為2400mm，碹高320mm;斜碹34下傾角25°，底板 35下傾角11°，增大了二次空氣動量，與天然氣更好地混合；助燃風噴口 30寬度2400mm， 高290mm使用時其火焰速度為6m/s，有利于與天然氣混合；噴火口 32的火焰速度為6. 5m/ s，有利于天然氣燃燒進入對面噴口時火焰不易燒壞噴嘴(燃燒結構3在熔化部結構1兩側對稱設置，故其噴火口 32方向相對)；燃燒結構檢查口 36的尺寸為350 X 200mm，數量為兩個；煙道41的斷面設計成高1200mm，寬1000mm，粘土磚411層設置為230mm，外砌紅磚412層為240mm ；實際使用時，煙氣流速控制在3m/s以下，以便于煙氣排放；煙氣進余熱鍋爐441時的溫度一般在350°C左右，出余熱鍋爐411時的溫度一般為180°C左右；最后，廢氣進入50米高的煙囪高空排放，有利于環(huán)境凈化。另外，本發(fā)明所采用的耐火格子磚在生產時，通過成型設備將耐火材料壓制成型， 然后通過高溫將耐火材料燒結，最后制成符合要求的八角筒形(或正六邊形)格子磚體， 在砌蓄熱室格子磚體時，通過格子磚外八角的一個斜角將兩塊格子磚連接在一起，格子磚成間隔布置，每兩塊格子磚間隔大小相等，這樣先把格子磚砌成一層，然后按照這一層的結構，進行一層一層的堆砌，施工方便，不會造成錯差，直至符合實際的高度要求，這樣從下往上，格子磚就形成了對稱筒形結構，煙氣能夠從格子磚內部八角形筒形空間和格子磚間隔外部正方形筒形空間或圓筒形空間流通，使煙氣中的余熱能夠得到充分吸收的同時，降低了煙氣的流通阻力。由于采用了對稱八角形的磚體結構和對稱的堆砌工藝，使煙氣在經過蓄熱體格子磚時，格子磚內外的受熱程度相同，同時煙氣在筒體結構每層之間均勻流動，既減小了煙氣的運動阻力，又保證了筒體格子磚每層之間受熱均勻，從而保證了格子磚的受熱膨脹程度的一致性，這樣砌的格子體結構穩(wěn)定、牢固，適合高大格子體。八角筒形格子磚的厚度與尺寸長度可以根據不同的要求采用不同的尺寸，以適合多種不同的蓄熱工況要求。需要注意的是，盡管本發(fā)明已參照具體實施方式
進行描述和舉例說明，并且給出了采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯的具體結構。但是并不意味著本發(fā)明限于這些描述的實施方式，本領域技術人員可以從中衍生出許多不同的變體，它們都將覆蓋于本發(fā)明權利要求的真實精神和范圍中。
權利要求
1.一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，該單元窯主要包括熔化部結構(1) (即窯爐的窯池結構，實際生產時將原料至于其中)、蓄熱室(2)、燃燒結構(3)、煙道結構 (4)，其特征在于在熔化部結構(1)兩側獨立對稱布置多個蓄熱室(2)，熔化部結構(1)與蓄熱室(2)之間通過燃燒結構(3)連接，煙道結構(4)分別與蓄熱室(2)連接；其中，熔化部結構(1)由底部的池底(11)、池底(11)兩側的正面?zhèn)葔?18)、背面?zhèn)葔?19)、 橫跨在側墻兩端的窯爐大碹(14)構成窯池，其中的側墻又包括下方的池壁(12)，和池壁 (12)之上的胸墻(13)；在兩側的側墻上還設置有多個加料口(15)、出料口(16)、輻射孔 (17)；蓄熱室(2)結構為長方體形，該蓄熱室結構主要包括頂部的蓄熱室碹結構，中部的格子磚結構，底部承受格子磚的條碹結構，外圍的墻體結構以及設置在前后墻上的蓄熱室觀察孔(221)、蓄熱室清灰孔(222)和檢查門(251)；燃燒結構(3)內部整體形狀呈三角形，外部整體形狀呈直角梯形，該燃燒結構(3)包括有噴火口碹(31)、噴火口(32)、噴嘴(33)、斜碹(34)、底板(35)；噴火口碹(31)與斜碹 (34)連接，底板(35)設置在斜碹(34)下方，底板(35)與斜碹(34)之間的空腔構成助燃風噴二(30)，在助燃風噴二(30)下面布置有噴火口(32)，噴火口(32)設置在底板(35)靠近噴火口碹(31)的一端，噴火口(32)火焰采用橫火焰布置；噴火口(32)上設置有多個噴嘴 (33)，且至少其中之一為氧氣助燃噴嘴；斜碹(34)具有一斜碹下傾角b (341)，底板(35)具有一底板下傾角c(351)；在該燃燒結構(3)的側墻上還設置有1個或多個燃燒結構檢查口 (36)；煙道結構(4)中的煙道(41)主要由總煙道(422)和兩個蓄熱室煙道(423)構成，還包括有閘板交換器(420)、煙道清灰孔(431)、布袋除塵器(432)、余熱鍋爐(441)、煙囪；每個蓄熱室煙道(423) —端連接蓄熱室(2)，另一端連接至總煙道(422)；閘板交換器(420)安裝在各蓄熱室煙道(423)之間；煙道(41)上設置有多個煙道清灰孔(431)；在總煙道(422) 上還依次設置有布袋除塵器(432)、余熱鍋爐(441)，煙道(422)最后連接煙囪。
2.根據權利要求1所述的一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，其特征在于 所述熔化部結構(1)中池底(11)包括板磚層(111)、池底鎂鉻磚層(112)，板磚層(111)位于池底(11)的底層，池底鎂鉻磚層(112)位于池底(11)的上層，在池底鎂鉻磚層(112)與板磚層(111)外均箍有第一槽鋼(115)，第一槽鋼(115)通過設置在池底(11)兩側的第一立柱(113)上的第一調節(jié)螺桿(114)進行調節(jié)；在池底(11)預留有膨脹縫，該膨脹縫設置在池壁(12)下方與池底(11)相接的位置；池壁(12)由池壁鎂鉻磚(121)砌成，池壁(12)設置在池底(11)兩側，池壁(12)上方可以設置胸墻(13)，池壁(12)外箍有第二槽鋼(122)，第二槽鋼(122)通過設置在池壁 (12)兩側的第二立柱(124)上的第二調節(jié)螺桿(125)進行調節(jié)；在池壁(12)上預留有多道池壁縱向膨脹縫(123)和池壁橫向膨脹縫；胸墻(13)由鎂鉻磚砌成，置在池壁(12)之上，自池壁(12)內邊向外挑，形成一胸墻外挑距離(131)；在胸墻(13)上預留有多道胸墻縱向膨脹縫(132)和胸墻橫向膨脹縫；窯爐大碹(14)是一個圓弧形結構，設置在兩端大碹護腳磚(141)的上方；大碹護腳磚 (141)是凸臺結構，設置在胸墻(13)頂端；大碹腳磚(147)楔入窯爐大碹(14)與大碹護腳磚(141)之間的空間，大碹腳磚(147)外側扣有第三槽鋼(1411)，第三槽鋼(1411)通過設置在第三立柱(149)上的第三調節(jié)螺桿(1410)支撐并調節(jié)，又被牛腿鋼(1412)托牢在第三立柱(149)上，第三調節(jié)螺桿(1410)的前端與大碹腳磚第三槽鋼(1411)的外側相接觸；加料口(1 呈長方形，該加料口(1 包括有下料斜坡(151)，下料斜坡(151)具有一下料斜坡夾角a(152)，其范圍是20° 25°角；出料口(16)上方橫跨有出料口碹(161)。
3.根據權利要求1或2所述的一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，其特征在于大碹護腳磚(141)具有支座圓弧面(142)、支座平臺面(143)、支座底面(144)，其中支座圓弧面(142)位于胸墻(13)內側，支座平臺面(143)位于胸墻(13)外側；支座圓弧面 (142)高出支座平臺面(14 一定距離，高出部分的側面形成支座凸臺立面(146)；支座圓弧面(14 與窯爐大碹(14)兩端的下底面相貼合，大碹腳磚(147)的底面承載在支座平臺面(143)上；其中，支座圓弧面(142)與窯爐大碹(14)的下底面弧度相同。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，其特征在于大碹腳磚(147)形狀為楔形，楔入窯爐大碹(14)與大碹護腳磚(141)之間的部分具有一楔形塊末端(148)，該楔形塊末端(148)的高度與所接觸的支座凸臺立面(146)的高度相同；楔形塊末端(148)的位置位于支座底面(144)的支座底面中線(145)的內側。
5.根據權利要求3或4所述的一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，其特征在于熔化部結構(1)中多個加料口(15)、出料口(16)、輻射孔(17)的布置方式為在正面?zhèn)葔?18)中間設置有一個出料口(16)，出料口(16)兩邊各均勻設置N個加料口(15)，背面?zhèn)葔?19)均勻設置有2N+1個加料口(15)，N為小于8的正整數；輻射孔(17)的位置設置在正面?zhèn)葔?18)或背面?zhèn)葔?19)的中部或兩側。
6.根據權利要求5所述的一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，其特征在于 在正面?zhèn)葔?18)中間設置有一個出料口(16)，出料口(16)兩邊各均勻設置3個加料口 (15)，背面?zhèn)葔?19)均勻設置有7個加料口(15)，共計13個加料口(15)，在正面?zhèn)葔?(18)的一端設置一個輻射孔(17)，在背面?zhèn)葔?19)的中部和與正面?zhèn)葔?18)設置輻射孔 (17)的一端相對的另一端分別設置一個輻射孔(17)，共計3個輻射孔(17)；下料斜坡夾角 a(15》為21° ；池壁縱向膨脹縫(12 設置三道，池壁橫向膨脹縫設置兩道；胸墻縱向膨脹縫(13 設置三道，胸墻橫向膨脹縫設置兩道。
7.根據權利要求1至6所述的一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，其特征在于所述蓄熱室碹結構包括設置在蓄熱室碹oil)兩端的蓄熱室碹腳磚(21 和設置在蓄熱室碹(211)上部的蓄熱室碹頂保溫層013)，在蓄熱室碹腳磚(21 外部設置有通過第四調節(jié)螺桿(215)調節(jié)的蓄熱室碹腳鋼014)；所述中部的格子磚結構包括由八角筒形格子磚(235)或正六邊形格子磚(238)構成的多層磚體結構，由上至下分別是鎂鉻-12格子磚層031)、鎂-92格子磚層032)、高鋁格子磚層(233)、粘土格子磚層(234)；底部承受格子磚的條碹結構中的條碹041)是半圓碹；多個檢查門(251)設置在蓄熱室的前墻上，多個蓄熱室觀察孔(221)和蓄熱室清灰孔 (222)設置在蓄熱室的后墻上；在頂部的蓄熱室碹結構兩側設置有兩道蓄熱室膨脹縫052)，在第四立柱053)的高度方向上設兩道由第四調節(jié)螺桿015)調節(jié)的第四槽鋼。
8.根據權利要求7所述的一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，其特征在于 蓄熱室墻體結構由內至外依次是蓄熱室鎂鉻磚層(223)、蓄熱室保溫磚層(224)和蓄熱室硅鈣板層(225)，且在蓄熱室鎂鉻磚層(223)部分留有膨脹縫。
9.根據權利要求8所述的一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，其特征在于 所述的八角筒形格子磚(235)間隔布置，形成四方連續(xù)的磚體結構，每塊八角筒形格子磚 (235)的外形由正反兩面各四條等長的長邊及四條等長的斜角邊間隔圍成對稱的八角外形，每塊八角筒形格子磚(235)通過斜角邊構成的面分別與四塊八角筒形格子磚(235)緊密連接；每塊八角筒形格子磚(235)中間具有一八角筒形空腔(236)；每塊八角筒形格子磚 (235)的正反兩面各在垂直于4條長邊的位置居中設置兩條等間距的凹槽(237)，共計16 條凹槽(237)；凹槽(237)的截面形狀為半圓形或半個正方形；所述的正六邊形格子磚(238)間隔布置，形成四方連續(xù)的蜂窩狀磚體結構，每塊正六邊形格子磚(238)通過六個側面分別與六塊正六邊形格子磚(238)緊密連接；每塊正六邊形格子磚(238)中間具有一正六邊形空腔(239)；每塊正六邊形格子磚(238)的正反兩面垂直于六條外邊的位置居中設置兩條等間距的凹槽(237)，共計24條凹槽(237)；凹槽 (237)的截面形狀為半圓形或半個正方形。
10.根據權利要求1所述的一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，其特征在于 斜碹下傾角b (341)的范圍是20° 30°，底板下傾角c (351)的范圍是10° 15°。
11.根據權利要求10所述的一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，其特征在于斜碹下傾角b (341)的大小選為25°，底板下傾角c(351)的大小選為11°。
12.根據權利要求1、10或11所述的一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，其特征在于噴嘴(33)距離噴火口碹(31)的橫向距離為0. 5m 2m，在該燃燒結構(3)的斜碹 (34)與蓄熱室(2)連接的位置預留有燃燒結構膨脹縫(37)。
13.根據權利要求12所述的一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，其特征在于噴嘴(33)距離噴火口碹(31)的橫向距離為lm，噴嘴(33)的數量為3個，且均為氧氣助燃噴嘴，噴嘴(33)設計成喇叭型；在該燃燒結構(3)的側墻上設置有2個燃燒結構檢查口(36)。
14.根據權利要求13所述的一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，其特征在于在噴火口碹(31)的兩端設置有噴火口碹腳磚(38)，在噴火口碹腳磚(38)、斜碹(34)的碹腳磚外部設置均有第五槽鋼(39)，第五槽鋼(39)通過設置在燃燒結構(3)兩側墻外的第五立柱(310)上的第五調節(jié)螺桿(311)進行調節(jié)；噴火口碹腳磚(38)的角度為60°，第五立柱(310)為三根。
15.根據權利要求14所述的一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，其特征在于所述煙道(41)的煙道墻內層是粘土磚(411)層，并抹有耐火泥，外層砌有紅磚(412) 層；所述閘板交換器(420)具有兩個閘板(421)，閘板(421)由鑄鐵制成；閘板交換器(420) 上設置有二次風鼓風機，該鼓風機上裝有調頻裝置；在煙 前裝有自動調頻引風機；在所述煙道結構外可以還設置多個支撐重量的第六立柱(433)。
16.根據權利要求15所述的一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，其特征在于窯爐大碹(14)為1/6碹，大碹腳磚(147)角度為53° ；蓄熱室碹(211)為1/7. 5碹，蓄熱室碹腳磚(212)是60° ；噴火口碹(31)為1/7. 5碹；第一槽鋼(115)為200#槽鋼、第二槽鋼(122)為200#槽鋼、第三槽鋼(1411)是28#槽鋼、蓄熱室碹腳鋼(214)是28#槽鋼；窯爐大碹(14)、大碹腳磚(147)、大碹護腳磚(141)采用同樣類型的耐火材料制成；第一立柱 (113)、第二立柱(IM)、第三立柱(149)、第四立柱(253)、第五立柱(310)、第六立柱(433) 均是可拆卸鋼架結構。
17.根據權利要求16所述的一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，其特征在于熔化部結構(1)中池底(11)總厚度為680mm，池底鎂鉻磚層(112)厚340mm ；池壁(12) 高度為600mm ；胸墻外挑距離(131)為135mm ；輻射孔(17)的尺寸為Φ80πιπι ；池壁縱向膨脹縫(12 、池壁橫向膨脹縫、胸墻縱向膨脹縫(13 、胸墻橫向膨脹縫的縫寬均為25mm ；池底鎂鉻磚、池壁鎂鉻磚、胸墻鎂鉻磚均為尺寸是300X 150X IOOmm的鎂鉻磚；力口料口(15)所呈的長方形大小為230X200mm，力卩料口(15)由尺寸為 230X150X100mm的鎂鉻磚砌成；出料口(16)的外形為正方形，正方形外形尺寸為 300 X 300mm,出料口由尺寸為300 X 150 X IOOmm和460 X 150 X IOOmm的鎂鉻磚砌成；出料口碹(I6I)的跨度為800mm ；窯爐大碹(14)的跨度為3600mm，碹高600mm ；蓄熱室跨度^40mm，蓄熱室碹Oil)高392mm，蓄熱室碹Qll)至平碹(255)進火口內1570mm，蓄熱室碹頂保溫層(21 厚度為120mm ；后墻上設置兩個405 X 350mm的蓄熱室觀察孔(221)和四個405X 350mm的蓄熱室清灰孔Q22)；蓄熱室墻體結構厚700mm，由內至外依次是蓄熱室鎂鉻磚層023) 350mm、蓄熱室保溫磚層0 ) 230mm和蓄熱室硅鈣板層 025) 120mm;中部由八角筒形格子磚(235)構成的多層磚體結構，由上至下分別是鎂鉻_12 格子磚層031) 10層、鎂-92格子磚層032) 10層、高鋁格子磚層(233) 15層、粘土格子磚層(234)23層；蓄熱室碹結構兩側設置的兩道蓄熱室膨脹縫(25 為25mm ；噴火口碹(31)跨度為MOOmm，碹高320mm ；助燃風噴口(30)寬度MOOmm，高^Omm ；燃燒結構檢查口(36)的尺寸為350 X 200mm ；煙道Gl)的斷面設計成高1200mm，寬1000mm，粘土磚(411)層設置為230mm，外砌紅磚 (412)層為 240mm ； 煙囪高度為50m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用蓄熱燃燒技術的橫火焰單元窯結構，在窯爐的左右兩側布置有獨立的蓄熱室，在窯爐的助燃風噴口下面布置有噴火口，燃燒器火焰采用橫火焰布置。在窯爐運行時，采用間隔燃燒，當右側的燃燒器運行時，左側的蓄熱室進行蓄熱，當達到蓄熱要求時，左側的燃燒器開始運行，右側的燃燒器停止運行，從鼓風機吹進的助燃空氣流過蓄熱室，而吸收蓄熱室內部的熱量，這樣左、右兩側的燃燒器間隔換向燃燒，同時右、左兩側的蓄熱室間隔進行蓄熱，從而形成一種蓄熱燃燒的橫火焰單元窯結構。該結構能夠提高窯爐內部溫度場的均勻性，提高冶金輔料的生產品質。同時，該結構可以對窯爐燃燒后的煙氣余熱進行有效利用，從而節(jié)約能源。
文檔編號F27D1/04GK102494533SQ201110424090
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權日2011年12月13日
發(fā)明者陳云天 申請人:遼寧天和科技股份有限公司