CN201245671Y - 新型悬链线拱顶陶瓷燃烧器热风炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种新型悬链线拱顶陶瓷燃烧器热风炉，有效解决热风炉燃烧震荡，气流分布不均匀的问题，其结构是，拱顶上部有悬链线体，侧部有热风出口，拱顶置于陶瓷燃烧器上部，陶瓷燃烧器置于炉体上部内，炉体中有燃烧室、蓄热室，炉体底部有冷风室，冷风室与蓄热室之间的炉体内装有炉箅，冷风室处的炉体上开有烟气出口和冷风入口，蓄热室处的炉体上有热气出口，陶瓷燃烧器的墙体内有燃气分配环道和助燃空气分配环道，垂直于两环道上分别布置有燃气喷口与助燃空气喷口，两种喷口沿炉体内壁环形交叉均匀分布，陶瓷燃烧器燃气分配环道的外墙体上有与之垂直的燃气入口管，助燃空气分配环道的外墙上有与之垂直的助燃空气入口管，有良好的经济与社会效益。
Description
一、技术领域
本实用新型涉及热风炉，特别是一种新型悬链线拱顶陶瓷燃烧器热风炉。
二、背景技术
热风炉是炼铁常用设备，目前带有燃烧室火井的内燃式热风炉在中小型高炉炼铁过程中使用较多，其普遍存在的问题在于火井式燃烧室流场结构的不稳定而导致的燃烧震荡(脉动)，以及向上的燃烧气流折返后因结构特征而导致的不均匀分布，从而影响蓄热室中的传热效果与热应力分布不均。此外，火井燃烧室与蓄热室之间的隔墙也存在气流短路的问题。因此，如何改造该类型热风炉的结构以获得整体炉型结构合理、气流稳定且分布均匀、以及良好的传热与燃烧效果，是一件势在必行的工作。
三、实用新型内容
针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本实用新型之目的就是提供一种新型悬链线拱顶陶瓷燃烧器热风炉，可有效解决热风炉燃烧震荡，气流分布不均匀的问题，其解决的技术方案是，包括拱顶、陶瓷燃烧器、燃烧室和蓄热室，拱顶上部有悬链线体，侧部有热风出口，拱顶置于陶瓷燃烧器上部，陶瓷燃烧器置于炉体(墙体，以下同)上部内，拱顶与陶瓷燃烧器及炉体上部间组成燃烧室，陶瓷燃烧器下部的炉体围成蓄热室，炉体底部有冷风室，冷风室与蓄热室之间的炉体内装有炉箅，以支撑蓄热室中放置的蓄热体，冷风室处的炉体上开有烟气出口和冷风入口，蓄热室处的炉体上有热气出口，陶瓷燃烧器的墙体内有燃气(如煤气)分配环道和助燃空气分配环道，垂直燃气分配环道和助燃空气分配环道上分别布置有连通向上的数十个燃气喷口与助燃空气喷口，两种喷口沿炉体内壁环形交叉均匀分布，陶瓷燃烧器燃气分配环道的外墙体上有与之垂直的燃气入口管，助燃空气分配环道的外墙上有与之垂直的助燃空气入口管，本实用新型结构独特而新颖，有效地解决气流混合、气流稳定、气流均匀分布、与烟气预热等燃烧过程的关键问题，实现火焰稳定、提高燃烧强度、防止燃烧震荡、改善传热效果，从而提高热风炉效率、增强负荷调节功能、保证运行的安全与稳定，实现节省燃料、节约投资的目标。基于合理的热稳定结构的应用，使得热风炉的使用寿命得到有效的延长，有良好的经济与社会效益。
四、附图说明
图1为本实用新型的结构剖面主视图。
图2为本实用新型陶瓷燃烧器部分B-B向截面图。
五、具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。
由图1、图2给出，本实用新型包括拱顶、陶瓷燃烧器、燃烧室和蓄热室，拱顶16上部有悬链线体8，侧部有热风出口9，拱顶置于陶瓷燃烧器A上部，陶瓷燃烧器A置于炉体(墙体，以下同)1上部内，拱顶与陶瓷燃烧器及炉体1上部间组成燃烧室7，陶瓷燃烧器下部的炉体围成蓄热室3，炉体底部有冷风室4，冷风室与蓄热室之间的炉体内装有炉箅17，以支撑蓄热室中放置的蓄热体，冷风室处的炉体上开有烟气出口5和冷风入口6，蓄热室处的炉体上有热气出口19，所说的陶瓷燃烧器是，燃烧器墙体内有燃气分配环道13和助燃空气分配环道10，垂直燃气分配环道和助燃空气分配环道上分别布置有连通向上的数十个燃气喷口15与助燃空气喷口14，两种喷口沿炉体内壁环形交叉均匀分布，陶瓷燃烧器燃气分配环道的外墙体上有与之垂直的燃气入口管11，助燃空气分配环道的外墙上有与之垂直的助燃空气入口管12。
为了保证使用效果，所说的炉体1为圆筒形，炉体内壁上有耐火材料层2，外面有防护层18，所说的拱顶16构成炉顶，由炉顶、陶瓷燃烧器A支撑在炉体上构成燃烧室7，使之与蓄热室3外炉体间形成各自可以自由移动的结构，便于维修和对其他热风炉进行改进。
所说的陶瓷燃烧器A的燃气分配环道和助燃空气分配环道于不同平面呈斜向螺旋式置于燃烧器墙体内，燃气分配环道的燃气喷口和助燃空气分配环道的助燃空气喷口向燃烧室内在同一环面交叉均匀排列(燃气喷口即燃气喷口管的出口，助燃空气喷口即助燃空气喷口管出口)。
所说的燃烧室7内壁有经质耐火砖层，炉体1上部有耐热钢筋混凝土浇注的300mm厚的环形预制层。
由上述结构表明，本实用新型与现有悬链线倾燃式热风炉相比，具有以下显著优点：
1、燃气、空气垂直向上喷射，在热风炉内借助于高温烟气回流对其进行高温预热，经交错喷射使其完全充分混合而燃烧，达到燃烧充分，燃烧温度高的目的；
2、燃气、空气垂直向上喷射后燃烧，在热风炉拱顶作用下折返，形成温度与速度分布都较为均匀的向下热气流，而后进入热风炉蓄热体的上部，从而使蓄热体受热均匀，有效提高蓄热体利用率，从而增加单位蓄热体换热能力，有利于实现高热风温度与低热风温度变化率的工艺要求；
3、利用折返气流的回流流场与配合恰当的燃烧室结构，可以形成稳定的流场结构，而使燃烧过程更加稳定，有效避免燃烧震荡问题，增强了燃烧室的热负荷调节能力，能够实现热风炉安全、稳定、高负荷运行；
4、由于采用燃气与助燃空气分别交叉垂直上喷，燃气射流与空气射流在混合中燃烧，有效避免了燃烧过程产生回火的可能性，提高了热风炉操作运行的安全性；
5、由于燃烧室可以采用高热负荷运行状态，蓄热体中气体标态流速可以选取较大数值，从而增强蓄热体与气流间的传热强度，进而有效减少单位鼓风量的蓄热体材料的重量，有效地节省了热风炉的初投资；
6、采用悬链线拱形结构的拱顶，减小了上部拱顶的曲率，具有良好的受力结构与稳定性，能有效增加热风炉的使用寿命；
7、燃烧器设置在拱顶的基部并与之构成一体形成燃烧室组成，由于其墙体不论在燃烧周期还是在送风周期均处于相同的热稳定状态，十分有利于热风炉稳定长寿命地运行；
8、将燃烧室组成设计成由炉壳支撑，有效地将其与蓄热体大墙分离，之间配合迷宫式滑移缝连接，以保证蓄热体大墙在运行过程中温度周期性变化造成的上下移动不受阻碍，有效延长炉体使用寿命；
9、燃气与空气分配环道均设置在炉体大墙外，使之不论在燃烧周期还是在送风周期，均能保持在不高的温度状态且变化较小，保证其运行状态良好；
10、燃烧器的燃气与空气出口喷嘴部分在受炉膛辐射与气流变化的影响温度变化较大，当采用喷嘴上部设置能自有膨胀的矩形截面的预混合环形通道后，就能有效克服这一问题；该环道还能起到加强气流混合、均匀气流分配的作用，因而使燃烧过程得到进一步改善；
11、燃气环道和空气环道的进气管为切向接入，或者采用气流均匀装置可使得各自均匀布置交错排列的几十个出口喷嘴管中能得到平均误差小于±5％速度分布，从而改善周向的气流混合，提高气流分布的均匀性，从而整体提高燃烧与传热效率；
12、可对旧式内燃式热风炉进行改造，即针对旧式的带有燃烧火井的内燃式热风炉，在仅仅拆掉原有拱顶墙砖与部分大墙而保留整体炉壳的基础上进行新炉型的改造。即：
把原内燃式热风炉内的火井墙拆掉，拱顶和炉子上部的一段大墙拆掉，而留下大约80％的大墙；然后在热风炉蓄热室内增加一环114轻质砖，再增加一环230mm重质砖作为改造后的热风炉主体大墙，在原热风炉主体拆至80％处时，将墙体的上表面处理平整，用耐热钢筋混凝土烧注一圈厚约300mm的环形预制层，该预制层是完全浇注在原热风炉经过多年涨缩、性质稳定的大墙上面的；该预制层将做为燃烧器下环道墙的支撑基础，承受燃烧室部分载荷；该部分周向预留有膨胀缝，可以周向自由膨胀，利用原来的拱顶支撑钢架，作为燃烧室拱顶及燃烧器的支撑钢架，将上部环道大墙和拱顶的载荷基本支撑在该部位，重新设置环形燃烧器，包括：助燃空气与燃气的气流分配环道及燃烧器喷嘴，将原炉热风出口位置上移，燃气入口，空气入口也从下部改到上部，将原炉的炉箅子由40mm孔径改为30mm孔径，并将原炉采用的40mm孔径的七孔格子砖改为30mm孔径的十九孔格子砖。
经过改造后的热风炉炉体结构合理、稳定，加热面积增约可加45％左右；蓄热体的格子砖重量增加了15％以上，有效降低烟气排除温度，从而提高热效率。
本实用新型热风温度可以提高100℃以上，为节焦增产提供极为有利条件；(按常规每提高10℃风温一吨铁可节约1公斤焦炭计算，100℃可以节约焦炭10公斤，那么按每年100万吨铁的高炉去计算，每年可因节焦费用将是1000000吨×10÷1000×3000元/吨＝30000000元(焦炭按现价3000元/吨计算))
由于热风炉烟气流场的温度与速度分布均匀，格子砖蓄热体不会出现热应力分布不均的问题，也就不会出现局部格子砖提前损坏；稳定性极好，可保证长期稳定运行，且运行成本低，同时比新建其它炉型结构的费用低近50％，综合效益十分显著。
总之，本实用新型是一种具有悬链线拱型炉顶、并带有设置在拱顶下部的环形布置且垂直向上喷射型燃烧器的顶燃式热风炉。它吸收了卡鲁金型热风炉的上置燃烧室的结构特征和霍戈文型热风炉的燃烧气流上行后拱顶折返进入蓄热体的流动特征；并改进上述两种炉型的陶瓷燃烧器结构，采用拱顶下部设置环形上喷的燃烧器结构，实现燃烧气流在燃烧室中先向上后折返向下，从而形成回旋气流并起到预热上喷燃气与助燃空气的作用，同时有效避免了火井燃烧室燃烧过程不稳定的缺点；取消了卡鲁金型热风炉燃烧室上部的预混燃气与空气的预燃室，使得热风炉顶部燃烧室结构得到有效简化，增加了炉顶结构的强度与稳定性，并且使得相同炉墙面积的燃烧室有效容积增大；由于燃烧气流在燃烧室的上行与折返，有足够的时间实现燃气与空气的充分混合、预热与燃烧，因而燃烧室同时起到了卡鲁金型热风炉的预燃室与燃烧室的作用；由于卡鲁金型热风炉燃烧室是一个渐扩形的流场结构，为了气流的稳定和燃烧的稳定必须采用旋转气流流场，其结果是进入蓄热体的燃烧气流分布相当不均匀，而新结构的燃烧气流经折返后在回旋气流的作用下会形成类似于管内流动的流场结构，其分布的均匀性大为改善。因此，是一种集多种热风炉优良性能于一身的，具有结构简单、流动、传热与燃烧性能优良的新型热风炉。
Claims (5)
1、一种新型悬链线拱顶陶瓷燃烧器热风炉，包括拱顶、陶瓷燃烧器、燃烧室和蓄热室，其特征在于，拱顶(16)上部有悬链线体(8)，侧部有热风出口(9)，拱顶置于陶瓷燃烧器(A)上部，陶瓷燃烧器(A)置于炉体(1)上部内，拱顶与陶瓷燃烧器及炉体(1)上部间组成燃烧室(7)，陶瓷燃烧器下部的炉体围成蓄热室(3)，炉体底部有冷风室(4)，冷风室与蓄热室之间的炉体内装有炉箅(17)，以支撑蓄热室中放置的蓄热体，冷风室处的炉体上开有烟气出口(5)和冷风入口(6)，蓄热室处的炉体上有热气出口(19)，所说的陶瓷燃烧器是，燃烧器墙体内有燃气分配环道(13)和助燃空气分配环道(10)，垂直燃气分配环道和助燃空气分配环道上分别布置有连通向上的数十个燃气喷口(15)与助燃空气喷口(14)，两种喷口沿炉体内壁环形交叉均匀分布，陶瓷燃烧器燃气分配环道的外墙体上有与之垂直的燃气入口管(11)，助燃空气分配环道的外墙上有与之垂直的助燃空气入口管(12)。
2、根据权利要求1所述的新型悬链线拱顶陶瓷燃烧器热风炉，其特征在于，所说的炉体(1)为圆筒形，炉体内壁上有耐火材料层(2)，外面有防护层(18)。
3、根据权利要求1所述的新型悬链线拱顶陶瓷燃烧器热风炉，其特征在于，所说的炉顶、陶瓷燃烧器(A)支撑在炉体上构成燃烧室(7)，使之与蓄热室(3)外炉体间形成各自可以自由移动的结构。
4、根据权利要求1所述的新型悬链线拱顶陶瓷燃烧器热风炉，其特征在于，所说的陶瓷燃烧器(A)的燃气分配环道和助燃空气分配环道于不同平面呈斜向螺旋式置于燃烧器墙体内，燃气分配环道的燃气喷口和助燃空气分配环道的助燃空气喷口向燃烧室内在同一环面交叉均匀排列。
5、根据权利要求1所述的新型悬链线拱顶陶瓷燃烧器热风炉，其特征在于，所说的燃烧室(7)内壁有经质耐火砖层，炉体(1)上部有耐热钢筋混凝土浇注的环形预制层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090527 Termination date: 20170905 |