煤氣富氧助燃的預混旋流燃燒裝置製造方法

2023-07-28 18:46:16

煤氣富氧助燃的預混旋流燃燒裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及煤氣富氧助燃的預混旋流燃燒裝置，有效解決目前的燃燒器不能適用於富氧助燃用的問題，燃燒室下部牆體上有和預混氣流裝置連通的預混燃燒通道，預混氣流裝置由富氧空氣噴管、富氧空氣噴管外部的煤氣噴嘴管和煤氣噴嘴管外部的空氣噴嘴管套疊在一起構成，空氣進氣管下口與空氣噴嘴管連通，上口向上伸出，煤氣噴嘴管內端的周壁上布置有空氣噴孔，煤氣進氣管的上口與煤氣噴嘴管連通，下口向下伸出，氣流調節噴管裝在燃燒室牆體的頂部，燃燒室出口裝在燃燒室的底部，本發明節省燃料、節約投資、降低廢氣溫度與有害氣體排放量、減少環境汙染。
【專利說明】煤氣富氧助燃的預混旋流燃燒裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及工業爐窯的燃燒裝置，特別適用於燃燒氣體燃料的加熱爐(或熱風爐)用的一種煤氣富氧助燃的預混旋流燃燒裝置。

【背景技術】
[0002]當前，工業爐窯從節能降耗上考慮要求在燃燒低熱值煤氣下獲得高溫、均溫、均流與高性能，以最終達到高效、節能、環保、增產的目的。為此，在工業爐窯中除必須實現優化的燃燒過程與強化的傳熱過程相結合的爐內過程外還需採用富氧助燃的燃燒技術。這就涉及到相應燃燒器與燃燒室的結構，以及相互間的合理配置，從而產生出較好的技術效果。縱觀目前使用的各種高爐熱風爐的燃燒器總是存在因設計理念問題而引起的結構上的各種問題，這就勢必造成煤氣與空氣混合不均、燃燒不完全；當在燃燒器與燃燒室空間的位置配合不適當時，又會出現燃燒室中氣流流場特徵的不確定、氣流分布的不均勻、燃燒強度低等問題；這樣的燃燒器和與之配合的燃燒室結構，即使在採用富氧助燃方式時也很難達到理想的熱工效果。因此，必須採用適合於富氧燃燒的相關的燃燒器結構以及與之支配和的燃燒室結構——燃燒裝置結構，從而產生良好的燃燒效果與合理的流場結構。


【發明內容】

[0003]針對上述情況，為克服現有技術缺陷，本發明之目的就是提供一種煤氣富氧助燃的預混旋流燃燒裝置，可有效解決目前的燃燒器不能適用於富氧助燃用的問題。
[0004]本發明採用的技術方案是，包括燃燒室牆體、燃燒室、預混氣流裝置、煤氣進氣管、空氣進氣管、煤氣噴嘴管、空氣噴嘴管、富氧空氣噴管，預混燃燒通道、氣流調節噴管和燃燒室出口，燃燒室牆體是由上部的球形拱頂與下部垂直的筒形牆體連成一體構成，燃燒室牆體的內部為燃燒室，燃燒室下部牆體上有與燃燒室連通的水平方向傾斜的預混燃燒通道，預混燃燒通道的另一端伸出燃燒室牆體，和套管式的預混氣流裝置相連接，預混氣流裝置為由直徑不同的富氧空氣噴管、富氧空氣噴管外部的煤氣噴嘴管和煤氣噴嘴管外部的空氣噴嘴管同軸呈階梯狀套疊在一起構成的套筒狀結構，富氧空氣噴管為細長管狀結構，煤氣噴嘴管為漸縮管狀結構，空氣噴嘴管為圓筒形，空氣進氣管的下口與空氣噴嘴管垂直相連通，空氣進氣管的上口向上伸出，空氣噴嘴管和煤氣噴嘴管之間構成外層環狀縫隙，煤氣噴嘴管和富氧空氣噴管之間構成內層環狀縫隙，煤氣噴嘴管的內端周壁上沿周向布置多個空氣噴孔，煤氣進氣管置於空氣噴嘴管外側，煤氣進氣管的上口與煤氣噴嘴管垂直相連通，煤氣進氣管的下口向下伸出，氣流調節噴管裝在燃燒室牆體的球形拱頂的頂部與燃燒室同軸相連通，燃燒室出口裝在燃燒室的底部與燃燒室牆體的筒形牆體同軸套接在一起。
[0005]本發明是在工業爐窯燃燒裝置現有結構的基礎上所做的改進與創新，同向相交多股空氣射流與煤氣射流的預混混方式的採用，結合煤氣射流中心添加富氧噴射的噴射預混合方式，以形成的多流股射流間與多環層射流間的充分完全的預混合，進而預混氣流經預混燃燒通道以旋流方式進入燃燒室，並在其中通過調節氣流量的作用而完成燃燒過程，從而有效實現工業爐窯燃燒裝置的快速而均勻的分級混合與富氧助燃的高溫預熱燃燒，有效提高了燃燒強度與燃燒的穩定性。在工業爐窯上採用這種富氧燃燒的燃燒裝置後，在有效保證工業爐窯安全與穩定前提下的高效、高燃燒溫度、高熱強度運行。因燃燒器的簡化而節省投資成本約15%左右，因有效降低廢氣溫度而節省燃料10%左右，因富氧燃燒而有效降低了氮氧化物(NOx)的排放量，且因燃燒完全而降低了可燃氣(C0、CnHm等)害氣體的排放量，從而減少對環境的汙染。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本發明的剖面主視圖。
[0007]圖2為本發明圖1的A-A向剖面俯視圖。

【具體實施方式】
[0008]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】作詳細說明。
[0009]如圖1及圖2所示，本發明包括燃燒室牆體1、燃燒室2、預混氣流裝置3、及其上的煤氣進氣管4、空氣進氣管5、煤氣噴嘴管4a、空氣噴嘴管5a、富氧空氣噴管6，預混燃燒通道7、氣流調節噴管8和燃燒室出口 9，燃燒室牆體I是由上部的球形拱頂與下部垂直的筒形牆體連成一體構成，燃燒室牆體的內部為燃燒室2，燃燒室2下部牆體上有與燃燒室連通的水平方向傾斜的預混燃燒通道7，預混燃燒通道的另一端伸出燃燒室牆體，和套管式的預混氣流裝置3相連接，預混氣流裝置為由直徑不同的富氧空氣噴管6、富氧空氣噴管外部的煤氣噴嘴管4a和煤氣噴嘴管外部的空氣噴嘴管5a同軸呈階梯狀套疊在一起構成的套筒狀結構，富氧空氣噴管6為細長管狀結構，煤氣噴嘴管4a為漸縮管狀結構，空氣噴嘴管5a為圓筒形，空氣進氣管5的下口與空氣噴嘴管垂直相連通，空氣進氣管的上口向上伸出，空氣噴嘴管5a和煤氣噴嘴管4a之間構成外層環狀縫隙，煤氣噴嘴管和富氧空氣噴管之間構成內層環狀縫隙，煤氣噴嘴管的內端周壁上沿周向布置多個空氣噴孔5b，煤氣進氣管4置於空氣噴嘴管外側，煤氣進氣管的上口與煤氣噴嘴管垂直相連通，煤氣進氣管的下口向下伸出，氣流調節噴管8裝在燃燒室牆體的球形拱頂的頂部與燃燒室2同軸相連通，燃燒室出口 9裝在燃燒室的底部與燃燒室牆體的筒形牆體同軸套接在一起。
[0010]所述的燃燒室牆體I為金屬外殼內壁上砌築耐高溫1300°C?1500°C的耐火材料層構成的圓筒形，由抗熱震性強的紅柱石高鋁磚或堇青石-莫來石磚砌築成的內層、由輕質耐火磚砌築成的外層，以及外層外面的陶瓷纖維棉與噴塗層由內向外依次組合在一起構成。
[0011]所述的預混燃燒通道7是由抗熱震性強的紅柱石高鋁磚或堇青石-莫來石磚砌築構成偏心的圓形孔道，預混燃燒通道與燃燒室呈相切狀連通，中心軸線與燃燒室的中心軸線呈正交狀。
[0012]所述的預混氣流裝置3由耐熱鑄鐵、或耐熱鋼、或金屬外殼內用耐火材料澆築構成的三層套管式結構，內層為富氧空氣噴管6，中間層為煤氣噴嘴管4a，外層為空氣噴嘴管5a，空氣噴嘴管的內端和預混燃燒通道的伸出端對接在一起，外端為封閉式；煤氣噴嘴管的內端伸進空氣噴嘴管5a內部，裝在預混燃燒通道的伸出端上，和預混燃燒通道相連通，煤氣噴嘴管的外端為封閉式；富氧空氣噴管的內端伸進煤氣噴嘴管內部，和煤氣噴嘴管相連通，外端部有進氣口。
[0013]所述的煤氣噴嘴管4a的內端由第一喇叭形噴管和第二喇叭形噴管的小口端對接在一起構成，第一喇叭形噴管的大口端和預混燃燒通道相連接，第二喇叭形噴管的大口端和煤氣噴嘴管4a的外端相連接，第一喇叭形噴管的長度小於第二喇叭形噴管的長度，第一喇叭形噴管的管壁周向周向均布有多個空氣噴孔5b。
[0014]所述的空氣噴孔5b與煤氣噴嘴管4a的軸線間夾角為20°?45°。
[0015]所述的煤氣噴嘴管4a的外端為圓筒形。
[0016]使用時，煤氣通過煤氣進氣管4進入煤氣噴嘴管4a，富氧空氣直接進入富氧空氣噴管6，助燃空氣通過空氣進氣管5進入空氣噴嘴管5a，再進入周向均布空氣噴孔5b，並同時進入預混燃燒通道7，在這裡中心部位煤氣與富氧空氣邊混合邊被預熱而首先著火燃燒，產生的高溫煙氣隨即預熱正在四周混合的煤氣與助燃空氣，並使其也開始著火燃燒，繼而一起進入燃燒室2，在旋流流動中完成混合與燃燒過程，若採用的是欠氧燃燒方式，其補充空氣或富氧空氣是通過燃燒室頂部的氣流調節噴管8進入燃燒室，在與煙氣中的煤氣混合而繼續完成燃燒過程，隨之經過燃燒室出口 9而進入工業爐窯的熱利用裝置中。
[0017]顯然，相對於採用其他氣體燃燒裝置的工業爐窯而言，基於本發明提出的燃燒裝置是通過煤氣與富氧空氣的高速射流混合與煤氣與助燃空氣小流股射流混合的結合，實現了高速預混合先於小流股射流預混合著火燃燒，並起到預熱小流股射流預混合氣流且使其著火燃燒，藉以提高燃燒火焰的穩定性和燃燒過程的分級性，並確保整個燃燒過程的高效與高強度。
[0018]本發明是為了適應氣體燃料富氧助燃的現狀,提出一種煤氣、助燃空氣、富氧空氣(或純氧)之間實現良好混合狀態的燃燒裝置，可有效完成氣流的分級均勻混合、預混氣流流場的合理分布，以及煙氣流場的均勻分布，從而提高燃燒溫度、加快燃燒速率、促進燃燒完全、降低過量空氣係數、以及提高熱利用設備的熱利用率等。此外，本發明在改善燃燒過程的同時也能有效減小燃燒室乃至熱利用裝置的結構空間。
【權利要求】
1.一種煤氣富氧助燃的預混旋流燃燒裝置，包括燃燒室牆體(I)、燃燒室(2)、預混氣流裝置(3)、煤氣進氣管(4)、空氣進氣管(5)、煤氣噴嘴管(4a)、空氣噴嘴管(5a)、富氧空氣噴管(6 )，預混燃燒通道(7 )、氣流調節噴管(8 )和燃燒室出口( 9 )，其特徵在於，燃燒室牆體(I)是由上部的球形拱頂與下部垂直的筒形牆體連成一體構成，燃燒室牆體的內部為燃燒室(2)，燃燒室(2)下部牆體上有與燃燒室連通的水平方向傾斜的預混燃燒通道(7)，預混燃燒通道的另一端伸出燃燒室牆體，和套管式的預混氣流裝置(3)相連接，預混氣流裝置為由直徑不同的富氧空氣噴管(6)、富氧空氣噴管外部的煤氣噴嘴管(4a)和煤氣噴嘴管外部的空氣噴嘴管(5a)同軸呈階梯狀套疊在一起構成的套筒狀結構，富氧空氣噴管(6)為細長管狀結構，煤氣噴嘴管(4a)為漸縮管狀結構，空氣噴嘴管(5a)為圓筒形，空氣進氣管(5)的下口與空氣噴嘴管垂直相連通，空氣進氣管的上口向上伸出，空氣噴嘴管(5a)和煤氣噴嘴管(4a)之間構成外層環狀縫隙，煤氣噴嘴管和富氧空氣噴管之間構成內層環狀縫隙，煤氣噴嘴管的內端周壁上沿周向布置多個空氣噴孔(5b)，煤氣進氣管(4)置於空氣噴嘴管外偵U，煤氣進氣管的上口與煤氣噴嘴管垂直相連通，煤氣進氣管的下口向下伸出，氣流調節噴管(8)裝在燃燒室牆體的球形拱頂的頂部與燃燒室(2)同軸相連通，燃燒室出口(9)裝在燃燒室的底部與燃燒室牆體的筒形牆體同軸套接在一起。
2.根據權利要求1所述的煤氣富氧助燃的預混旋流燃燒裝置，其特徵在於，所述的燃燒室牆體(I)為金屬外殼內壁上砌築耐高溫1300°C?1500°C的耐火材料層構成的圓筒形，由抗熱震性強的紅柱石高鋁磚或堇青石-莫來石磚砌築成的內層、由輕質耐火磚砌築成的外層，以及外層外面的陶瓷纖維棉與噴塗層由內向外依次組合在一起構成。
3.根據權利要求1所述的煤氣富氧助燃的預混旋流燃燒裝置，其特徵在於，所述的預混燃燒通道(7)是由抗熱震性強的紅柱石高鋁磚或堇青石-莫來石磚砌築構成偏心的圓形孔道，預混燃燒通道與燃燒室呈相切狀連通，中心軸線與燃燒室的中心軸線呈正交狀。
4.根據權利要求1所述的煤氣富氧助燃的預混旋流燃燒裝置，其特徵在於，所述的預混氣流裝置(3)由耐熱鑄鐵、或耐熱鋼、或金屬外殼內用耐火材料澆築構成的三層套管式結構，內層為富氧空氣噴管(6)，中間層為煤氣噴嘴管(4a)，外層為空氣噴嘴管(5a)，空氣噴嘴管的內端和預混燃燒通道的伸出端對接在一起，外端為封閉式；煤氣噴嘴管的內端伸進空氣噴嘴管(5a)內部，裝在預混燃燒通道的伸出端上，和預混燃燒通道相連通，煤氣噴嘴管的外端為封閉式；富氧空氣噴管的內端伸進煤氣噴嘴管內部，和煤氣噴嘴管相連通，外端部有進氣口。
5.根據權利要求1所述的煤氣富氧助燃的預混旋流燃燒裝置，其特徵在於，所述的煤氣噴嘴管(4a)的內端由第一喇叭形噴管和第二喇叭形噴管的小口端對接在一起構成，第一喇叭形噴管的大口端和預混燃燒通道相連接，第二喇叭形噴管的大口端和煤氣噴嘴管(4a)的外端相連接，第一喇叭形噴管的長度小於第二喇叭形噴管的長度，第一喇叭形噴管的管壁周向周向均布有多個噴孔(5b)。
6.根據權利要求5所述的煤氣富氧助燃的預混旋流燃燒裝置，其特徵在於，所述的空氣噴孔(5b)與煤氣噴嘴管(4a)的軸線間夾角為20°?45°。
7.根據權利要求5所述的煤氣富氧助燃的預混旋流燃燒裝置，其特徵在於，所述的煤氣噴嘴管(4a)的外端為圓筒形。
【文檔編號】F23D14/62GK104266188SQ201410547634
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月16日 優先權日:2014年10月16日
【發明者】陳維漢, 陳雲鶴, 楊海濤, 張佳鵬 申請人:陳維漢