一種適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置，包括：混合室單元和燃燒室單元；其中，混合室單元包括：依次連通的混合器殼體、方圓節(jié)和預(yù)混室，混合器殼體的上游設(shè)置有分別與混合器殼體連通的燃料管和空氣管；燃燒室單元包括：多孔磚、多孔磚水冷夾層、點(diǎn)火燃料管、點(diǎn)火器管、燃燒室、擋板口和外殼水冷層；預(yù)混室的出口、多孔磚、以及燃燒室依次連通；多孔磚水冷夾層設(shè)置在多孔磚的外側(cè)；燃燒室包括：金屬外殼、以及設(shè)置在金屬外殼內(nèi)部、并且由耐火澆注料整體澆筑而成的澆注料燃燒室。根據(jù)本實(shí)用新型，能夠提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，降低設(shè)備維修難度和設(shè)備維護(hù)時(shí)間。
【專利說明】
一種適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及預(yù)混燃?xì)馊紵I(lǐng)域，具體的說是涉及一種適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以下對本實(shí)用新型的相關(guān)技術(shù)背景進(jìn)行說明，但這些說明并不一定構(gòu)成本實(shí)用新型的現(xiàn)有技術(shù)。
[0003]高速預(yù)混燃燒噴吹裝置的主要特點(diǎn)在于預(yù)混氣體流速高、煙氣出口面積小，能夠產(chǎn)生高溫高速的煙氣。這種高溫高速的氣流，能夠應(yīng)用到許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，比如在玻璃爐窯、超細(xì)玻璃纖維制品生產(chǎn)、產(chǎn)品烘干及表面熱處理中。然而該技術(shù)也面臨一些重要問題:
[0004](I)目前類似的高速預(yù)混燃燒噴吹裝置的燃料適用性不佳，裝置的結(jié)構(gòu)具有很高的特異性，僅針對裝置設(shè)計(jì)時(shí)選擇的設(shè)計(jì)燃料。很大程度上限制了裝置的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0005](2)目前應(yīng)用較廣的類似設(shè)備，其點(diǎn)燃方式主要是煙氣出口處明火點(diǎn)燃或?qū)⒓t熱金屬由煙氣出口探入到燃燒室中暗火點(diǎn)燃，在有限空間內(nèi)用此種方式點(diǎn)燃可燃?xì)怏w極易引起爆炸，造成人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失以及社會影響。
[0006](3)目前燃燒噴吹裝置在點(diǎn)火和提高設(shè)備負(fù)荷時(shí)沒有穩(wěn)燃措施，點(diǎn)火初期及提升負(fù)荷時(shí)，極易發(fā)生回火，造成強(qiáng)烈的熱聲振蕩現(xiàn)象，存在安全隱患。
[0007](4)目前燃燒噴吹裝置的燃燒室主要是用耐火搗打料摻混骨料砸制而成，表面粗糙度大，加之材料本身耐沖刷性能較差，使得燃燒室壽命較短，經(jīng)常停工更換，造成經(jīng)濟(jì)損失。而且燃燒室與利用金屬外殼作為模具，不具備替換性，使得設(shè)備維護(hù)周期太長，變相提高了設(shè)備維修成本。
[0008](5)目前燃燒噴吹裝置外表面溫度過高，金屬外殼高溫膨脹后，造成其與爐膛間生成間隙，產(chǎn)生安全隱患。
[0009](6)目前燃燒噴吹裝置使用的多孔磚沒有冷卻措施，在使用某些特殊燃料或當(dāng)預(yù)混氣體流速較低時(shí)，會造成孔磚溫度過高，容易造成磚體過熱燒蝕引發(fā)回火等安全事故。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型的目的在于提出一種適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置，能夠適應(yīng)多種燃料，設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性好，并且使用成本低、使用壽命長、便于維修。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置，包括:混合室單元和燃燒室單元;其中，
[0012]混合室單元包括:依次連通的混合器殼體、方圓節(jié)和預(yù)混室，混合器殼體的上游設(shè)置有分別與混合器殼體連通的燃料管和空氣管，并且燃料管、混合器殼體、方圓節(jié)和預(yù)混室的軸線位于同一直線上；
[0013]燃燒室單元包括:多孔磚、多孔磚水冷夾層、點(diǎn)火燃料管、點(diǎn)火器管、燃燒室、擋板口和外殼水冷層;預(yù)混室的出口、多孔磚、以及燃燒室依次連通;多孔磚水冷夾層設(shè)置在多孔磚的外側(cè)；
[0014]燃燒室包括:金屬外殼、以及設(shè)置在金屬外殼內(nèi)部、并且由耐火澆注料整體澆筑而成的澆注料燃燒室；外殼水冷層設(shè)置在金屬外殼外側(cè)，擋板口與澆注料燃燒室的接觸面之間通過耐火水泥漿進(jìn)行密封;點(diǎn)火燃料管與預(yù)混室連通，點(diǎn)火器管固定地設(shè)置在預(yù)混室上、并且插入多孔磚中；
[0015]燃料管、空氣管、點(diǎn)火燃料管和點(diǎn)火器管上分別設(shè)置有調(diào)節(jié)閥和截止閥；上游是指燃料或空氣的流入端。
[0016]優(yōu)選地，空氣管軸線與混合器殼體軸線垂直、空氣管沿著混合器殼體的切線位置與混合器殼體連通，并且空氣管出口位于燃料管出口的上游。
[0017]優(yōu)選地，燃料管包括:燃料入口管和燃料出口管，燃料出口管包括:依次連通的第一圓臺段、燃料出口段、以及第二圓臺段;其中，
[0018]第二圓臺段的下游端面封閉、并且其截面尺寸與燃料入口管的截面尺寸相等，第一圓臺段與第二圓臺段的軸向高度相等；
[0019]燃料出口段的側(cè)面設(shè)置有燃料出口，燃料出口段的橫截面為固定橫截面或漸變橫截面，并且燃料出口段的橫截面尺寸大于燃料入口管的截面尺寸。
[0020]優(yōu)選地，燃料出口段側(cè)面上至少設(shè)置一圈沿著燃料出口段周向均勻分布的燃料出口 ；燃料出口段側(cè)面上的燃料出口的數(shù)量為28個?150個，燃料出口的圈數(shù)為I圈?4圈。
[0021]優(yōu)選地，若燃料出口的圈數(shù)為I圈，則燃料出口段的橫截面為固定橫截面；
[0022]若燃料出口的圈數(shù)大于I圈，則燃料出口段的橫截面為漸變橫截面，并且靠近第一圓臺段的燃料出口段的橫截面尺寸大于靠近第二圓臺段的燃料出口段的橫截面尺寸。
[0023]優(yōu)選地，預(yù)混室能夠?qū)M(jìn)入其中的燃料和/或空氣進(jìn)行離心處理，使燃料和/或空氣中的雜質(zhì)停留在預(yù)混室中。
[0024]優(yōu)選地，點(diǎn)火燃料管與多孔磚之間的距離約為10mm。
[0025]優(yōu)選地，點(diǎn)火器管插入多孔磚中的深度約為10_。
[0026]優(yōu)選地，多孔磚的開孔數(shù)為100個?400個，多孔磚上開孔的孔徑為3.0mm?4.5mm。
[0027]優(yōu)選地，金屬外殼的下側(cè)面設(shè)置有支撐肋，用于支撐燃燒室;外殼水冷層設(shè)置在金屬外殼的除下側(cè)以外的其他側(cè)面上。
[0028]根據(jù)本實(shí)用新型的適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置，包括:混合室單元和燃燒室單元;混合室單元包括:燃料管、空氣管、混合器殼體、方圓節(jié)和預(yù)混室，并且燃料管、混合器殼體、方圓節(jié)和預(yù)混室的軸線位于同一直線上;燃燒室單元包括:多孔磚、多孔磚水冷夾層、點(diǎn)火燃料管、點(diǎn)火器管、燃燒室、擋板口和外殼水冷層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果:
[0029](I)在預(yù)混室上固定地設(shè)置點(diǎn)火器管、并且將點(diǎn)火器管插入多孔磚中，使得點(diǎn)火熱源在燃燒室上游，避免了燃燒室中的混合可燃?xì)怏w在有限空間中發(fā)生爆燃。
[0030](2)通過在預(yù)混室上設(shè)置點(diǎn)火燃料管，在點(diǎn)火過程中替代燃料管供給燃?xì)?，能夠避免低?fù)荷狀態(tài)下出現(xiàn)的回火問題，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。
[0031](3)通過采用耐火澆注料整體澆筑而成的澆注料燃燒室，能夠保證燃燒室具有足夠的加工精度和強(qiáng)度，并使得澆注料燃燒室可以直接與金屬外殼和擋板口進(jìn)行組裝，增強(qiáng)了各個易損耗部件間的互換性，降低了設(shè)備維修難度和設(shè)備維護(hù)時(shí)間。
[0032](4)可以通過多孔磚水冷夾層與氣體流速配合控制燃料的著火位置;在使用易于著火的合成氣或者高爐煤氣作為燃料時(shí)，由于著火距離變短，燃燒室爐膛內(nèi)的高溫區(qū)更接近多孔磚的向火側(cè)，造成多孔磚溫度過高，不但燒蝕多孔磚縮短其使用壽命，更會造成與混合氣接觸的孔磚的背火側(cè)溫度過高，可能誘發(fā)回火，產(chǎn)生安全事故。在多孔磚的外側(cè)設(shè)置多孔磚水冷夾層，可以有效控制多孔磚的溫度，避免上述問題的發(fā)生。在設(shè)備使用天然氣等點(diǎn)火能較高的燃料時(shí)，可以減少冷卻水流量或者根據(jù)情況關(guān)閉冷卻水，以避免多孔磚溫度過低，減弱了對氣體的熱輻射，造成燃料著火延遲。
[0033](5)通過在金屬外殼的外側(cè)設(shè)置外殼水冷層，在高速噴吹燃燒裝置長期工作時(shí)，可以將金屬外殼的外表溫度控制在45攝氏度以下，有效避免了金屬外殼受熱膨脹后與澆注料燃燒室之間出現(xiàn)間隙。同時(shí)可以杜絕設(shè)備使用過程中由于金屬外殼的外表溫度過高而對人身造成傷害。
【附圖說明】
[0034]通過以下參照附圖而提供的【具體實(shí)施方式】部分，本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加容易理解，在附圖中:
[0035]圖1是示出根據(jù)本實(shí)用新型的適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置的示意圖；
[0036]圖2是不出根據(jù)本實(shí)用新型的多孔磚的不意圖；
[0037]圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的一個優(yōu)選實(shí)施例中燃料管的示意圖；
[0038]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的另一個優(yōu)選實(shí)施例中燃料管的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面參照附圖對本實(shí)用新型的示例性實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。對示例性實(shí)施方式的描述僅僅是出于示范目的，而絕不是對本實(shí)用新型及其應(yīng)用或用法的限制。
[0040]參見圖1，根據(jù)本實(shí)用新型的適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置，包括:混合室單元和燃燒室單元，其中，混合室單元主要用于混合燃料和空氣，燃燒室單元主要用于點(diǎn)火和噴吹燃燒。
[0041]混合室單元包括:依次連通的混合器殼體4、方圓節(jié)5和預(yù)混室8，混合器殼體4的上游設(shè)置有分別與混合器殼體4連通的燃料管15和空氣管2，并且燃料管15、混合器殼體4、方圓節(jié)5和預(yù)混室8的軸線位于同一直線上。從空氣管流入的空氣與從燃料管流入的燃料在混合器殼體4內(nèi)混合，為了提高空氣與燃料的混合效果，可以使空氣管2的軸線與混合器殼體4的軸線垂直、空氣管2沿著混合器殼體4的切線位置與混合器殼體4連通，此時(shí)，空氣流入方向與燃料流入方向相互垂直，混合效果較好。進(jìn)一步地，還可以將空氣管2的出口設(shè)置在燃料管15出口的上游。燃料管15可以通過法蘭與混合器殼體4可拆卸地連接，當(dāng)燃料管損壞時(shí)，可以替換新的燃料管，從而提高不同燃料管之間的互換性。
[0042]燃料管15和空氣管2出口處的壓力越大，燃料與空氣的混合效果越好。但是，當(dāng)燃料管15和空氣管2的尺寸和壓力固定時(shí)，混合器殼體4的尺寸越大，混合器殼體4內(nèi)燃料與空氣的混合效果越差。為了保證燃料與空氣的混合效果，混合器殼體4的結(jié)構(gòu)和尺寸可以根據(jù)所選用的燃料特性進(jìn)行變化，從而在保證混合效果的同時(shí)有效減小流動阻力，降低對燃料管15和空氣管2供氣壓力的要求。
[0043]若燃料管為直管狀結(jié)構(gòu)，則從燃料管15流入的燃料與空氣的混合效果不理想，會影響燃燒室內(nèi)的火焰的穩(wěn)定性。本實(shí)用新型中，為了提高燃料與空氣的混合效果，燃料管可以包括:燃料入口管I和燃料出口管3。燃料出口管3包括:依次連通的第一圓臺段31、燃料出口段32、以及第二圓臺段33;其中，第二圓臺段33的下游端面封閉，第一圓臺段31與第二圓臺段33的軸向高度相等，燃料出口段32的側(cè)面設(shè)置有燃料出口，燃料出口段32的橫截面為固定橫截面或漸變橫截面。燃料從燃料入口管I進(jìn)入口，僅從燃料出口管3的燃料出口段噴出，從而提高了燃料噴出速度，提高了燃料與空氣的混合效果。為了提高燃料出口管3內(nèi)的氣體擾動效果，優(yōu)選地，第二圓臺段33的截面尺寸與燃料入口管I的截面尺寸相等，并且燃料出口段32的橫截面尺寸大于燃料入口管I的截面尺寸。燃料從燃料入口管I進(jìn)入口，僅從燃料出口管3的燃料出口段噴出，從而提高了燃料噴出速度，提高了燃料與空氣的混合效果O
[0044]本實(shí)用新型中，燃料出口沿著燃料出口段32周向均勻分布，燃料出口的數(shù)量以及分布情況可以根據(jù)所使用燃料的種類以及所需要的燃料流量進(jìn)行確定;燃料的熱值越小，所需燃料的流量越大，燃料出口段32上的燃料口越多。優(yōu)選地，燃料出口段32的側(cè)面上至少設(shè)置一圈燃料出口 ；燃料出口段32側(cè)面上的燃料出口的數(shù)量為28個?150個，燃料出口的圈數(shù)為I圈?4圈。
[0045]當(dāng)燃料出口的圈數(shù)為I圈時(shí)，則燃料出口段32的橫截面可以為固定橫截面。當(dāng)燃料出口段32的側(cè)面上設(shè)置至少2圈燃料出口時(shí)，由于燃料出口管32內(nèi)的部分燃料從上游的燃料出口流出，使得燃料出口段32下游的燃料出口處的燃料的流量減小，進(jìn)而影響從下游燃料出口流出的燃料與空氣的混合效果。為了克服這種現(xiàn)象，可以將燃料出口段32的橫截面設(shè)置成漸變橫截面，并且使靠近第一圓臺段31的燃料出口段32的橫截面尺寸大于靠近第二圓臺段33的燃料出口段32的橫截面尺寸。圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個優(yōu)選實(shí)施例中燃料管的示意圖，其中，燃料出口段32的周向四周設(shè)置有一圈燃料出口，燃料出口段32的橫截面的固定橫截面。圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一個優(yōu)選實(shí)施例中燃料管的示意圖，其中，燃料出口段32的周向四周設(shè)置有三圈燃料出口，燃料出口段32的橫截面的漸變橫截面。
[0046]燃料和空氣在混合器殼體4內(nèi)混合后，經(jīng)方圓節(jié)5流入預(yù)混室8中。方圓節(jié)5與混合器殼體4之間、以及方圓節(jié)5與預(yù)混室8之間可以通過法蘭可拆卸地連接，以提高方圓節(jié)與混合器殼體的互換性。方圓節(jié)5的橫截面尺寸沿著氣流方向不斷增大，從而使得進(jìn)入預(yù)混室8內(nèi)的氣體流動性降低，便于預(yù)混室8對混合氣體進(jìn)行處理；同時(shí)，若混合氣體的流速過大，則容易使得燃燒室內(nèi)的火焰拉長、并影響燃燒室內(nèi)火焰的穩(wěn)定性，將方圓節(jié)5設(shè)計(jì)成橫截面尺寸不斷增大的結(jié)構(gòu)能夠避免這種情況的發(fā)生。
[0047]在使用含有焦油的合成氣作為燃料或者空氣中含有大量的灰塵時(shí)，進(jìn)入預(yù)混室8中的混合氣體中攜帶的雜質(zhì)容易沖刷多孔磚10，增大了多孔磚10的損耗，從而影響多孔磚10的壽命。為了防止這些雜質(zhì)對多孔磚10的沖刷，根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，預(yù)混室8能夠?qū)M(jìn)入其中的燃料和/或空氣進(jìn)行離心處理，使燃料和/或空氣中的雜質(zhì)停留在預(yù)混室中。此外，預(yù)混室8還能夠使多孔磚10上游側(cè)的燃料和空氣混合地更均勻，從而使燃燒室內(nèi)的火焰更穩(wěn)定。
[0048]燃燒室單元包括:多孔磚10、多孔磚水冷夾層9、點(diǎn)火燃料管6、點(diǎn)火器管7、燃燒室12、擋板口 13和外殼水冷層14 ；預(yù)混室8的出口、多孔磚1、以及燃燒室12依次連通。
[0049]在使用易于著火的合成氣或者高爐煤氣作為燃料時(shí)，由于著火距離變短，燃燒室爐膛內(nèi)的高溫區(qū)更接近多孔磚10的向火側(cè)，造成多孔磚10溫度過高，不但燒蝕多孔磚10縮短其使用壽命，更會造成與混合氣接觸的多孔磚10背火側(cè)的溫度過高，可能誘發(fā)回火，產(chǎn)生安全事故。在多孔磚10的外側(cè)設(shè)置多孔磚水冷夾層9，可以有效控制多孔磚10的溫度，避免上述問題的發(fā)生。在設(shè)備使用天然氣等點(diǎn)火能較高的燃料時(shí)，可以減少冷卻水流量或者根據(jù)情況關(guān)閉冷卻水，以避免多孔磚溫度過低，減弱了對氣體的熱輻射，造成燃料著火延遲。優(yōu)選地，多孔磚水冷夾層9與多孔磚10緊密貼合，然后通過耐火水泥整體固定在澆筑燃燒室上。
[0050]多孔磚10的材質(zhì)可以為高鋁磚，以滿足復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求，并保證足夠的耐火度和機(jī)械強(qiáng)度。多孔磚10結(jié)構(gòu)根據(jù)所需要的熱風(fēng)量或者使用溫度來決定，當(dāng)需要風(fēng)量較大或者溫度較低時(shí)，多孔磚10選擇較大開孔率，當(dāng)需要風(fēng)量較小或者使用溫度較高時(shí)，可以適當(dāng)降低開孔率。根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，多孔磚10上的開孔數(shù)為100個?400個，多孔磚上開孔的孔徑為3.0mm?4.5mm。開孔的孔徑越小，每個開孔處混合氣體的流量越大。但是，開孔處混合氣體的流量越大，火焰與多孔板10之間的距離越大;開孔處混合氣體的流量越小，火焰與多孔磚10的距離越小。因此，在確定開孔數(shù)量以及開孔的孔徑時(shí)，還應(yīng)考慮實(shí)際所需的著火位置，即多孔磚10的開孔數(shù)量和開孔孔徑也可以間接調(diào)節(jié)著火位置。圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的多孔磚的示意圖。
[0051]燃燒室12包括:金屬外殼、以及設(shè)置在金屬外殼內(nèi)部并且由耐火澆注料整體澆筑而成的澆注料燃燒室;外殼水冷層14設(shè)置在金屬外殼外側(cè)。通過采用耐火澆注料整體澆筑而成的澆注料燃燒室，能夠保證燃燒室具有足夠的加工精度和強(qiáng)度，并使得澆注料燃燒室可以直接與金屬外殼和擋板口進(jìn)行組裝，增強(qiáng)了各個易損耗部件間的互換性，降低了設(shè)備維修難度和設(shè)備維護(hù)時(shí)間。在高速噴吹燃燒裝置長期工作時(shí)，金屬外殼容易因?yàn)闇囟鹊纳叨蛎?，進(jìn)而使其與澆注料燃燒室之間出現(xiàn)間隙，產(chǎn)生安全隱患;此外，金屬外殼表面溫度過高也容易對人身造成傷害。本實(shí)用新型中，在金屬外殼外側(cè)設(shè)置外殼水冷層14，能夠?qū)⒔饘偻鈿さ谋砻鏈囟瓤刂圃?5°C以下，防止上述問題的出現(xiàn)。優(yōu)選地，金屬外殼的下側(cè)面設(shè)置有支撐肋，以支撐燃燒室;外殼水冷層14設(shè)置在金屬外殼除下側(cè)以外的其他側(cè)面上。
[0052]擋板口13與澆注料燃燒室的接觸面之間通過耐火水泥漿進(jìn)行密封，擋板口 13與金屬外殼12之間可以通過法蘭連接，當(dāng)擋板口 13損壞時(shí)，可以直接替換新的擋板口 13，從而提高不同擋板口之間的互換性。
[0053]燃料管15、空氣管2、點(diǎn)火燃料管6和點(diǎn)火器管7上分別設(shè)置有調(diào)節(jié)閥(圖中未示出)和截止閥(圖中未示出)。
[0054]點(diǎn)火燃料管6與預(yù)混室8連通，點(diǎn)火燃料管6與多孔磚10之間保持一定距離。本實(shí)用新型在預(yù)混室上加裝了點(diǎn)火燃料管6，在點(diǎn)火過程中替代主燃料管供給燃?xì)?，并且在整個點(diǎn)火以及低負(fù)荷預(yù)熱過程中，起到值班火焰的作用，穩(wěn)定爐膛內(nèi)火焰。同時(shí)，在點(diǎn)火以及提升負(fù)荷過程中，爐膛內(nèi)為半預(yù)混火焰，火焰穩(wěn)定性好于全預(yù)混火焰，從而避免了低負(fù)荷狀態(tài)下出現(xiàn)的回火問題，大大提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。點(diǎn)火燃料管6與多孔磚10之間的距離與燃料種類有關(guān)。若點(diǎn)火燃料管6與多孔磚10之間的距離過小，則燃料與空氣容易混合不均勻，使得點(diǎn)火時(shí)的火焰拉長，產(chǎn)生安全隱患;若點(diǎn)火燃料管6與多孔磚10之間的距離過大，由于燃燒室內(nèi)的溫度較低，容易熄火，影響燃燒室內(nèi)火焰的穩(wěn)定性。根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，點(diǎn)火燃料管6與多孔磚10之間的距離約為10_。
[0055]點(diǎn)火器管7固定地設(shè)置在預(yù)混室8上、并且插入多孔磚10中。由于點(diǎn)火器管7與多孔磚10的熱膨脹性差異很大，點(diǎn)火器管7與多孔磚10的熱膨脹會影響二者配合處的密封效果，點(diǎn)火器管7的熱膨脹也會對多孔磚10的結(jié)構(gòu)造成破壞，影響多孔磚10的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。點(diǎn)火器管7插入多孔磚10中的距離越大，燃燒室內(nèi)的氣體進(jìn)入點(diǎn)火器管7中的阻力越大，由于氣體進(jìn)入點(diǎn)火器管7而對多孔磚10造成的結(jié)構(gòu)破壞作用也就越小。此外，在高溫噴吹燃燒裝置運(yùn)行過程中，多孔磚10向火側(cè)的溫度遠(yuǎn)高于背火側(cè)的溫度，使得多孔磚10內(nèi)存在巨大的溫度梯度，此時(shí)若點(diǎn)火器管7插入多孔磚10中的距離過短，由于著火距離變短，燃燒室爐膛內(nèi)的高溫區(qū)更接近多孔磚10的向火側(cè)，造成多孔磚10溫度過高，不但燒蝕多孔磚10縮短其使用壽命，更會造成與混合氣接觸的多孔磚10背火側(cè)的溫度過高，可能誘發(fā)回火，產(chǎn)生安全事故。綜上，點(diǎn)火器管7必須插入到多孔磚10中合適的深度。因此，點(diǎn)火器管7插入多孔磚10中的距離不能太小。但是，點(diǎn)火器管7插入多孔磚10中的距離也不能太大，否則有容易由于燃燒室內(nèi)的溫度較低而導(dǎo)致熄火，影響燃燒室內(nèi)火焰的穩(wěn)定性。根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，點(diǎn)火器管7插入多孔磚10中的距離約為10_。
[0056]現(xiàn)有技術(shù)中，點(diǎn)燃方式主要是煙氣出口處明火點(diǎn)燃或?qū)⒓t熱金屬由煙氣出口探入到燃燒室中暗火點(diǎn)燃，在有限空間內(nèi)用此種方式點(diǎn)燃可燃?xì)怏w極易引起爆炸，造成人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失以及社會影響。本實(shí)用新型中，分別設(shè)置點(diǎn)火燃料管6和燃料管15、并單獨(dú)設(shè)置點(diǎn)火器管7，因此可以先點(diǎn)火后通入燃料，提高了高速噴吹燃燒裝置的安裝下和火焰穩(wěn)定性。在進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)，可以時(shí)可以使用高能點(diǎn)火器，點(diǎn)火熱源在混合氣上游，避免了混合可燃?xì)怏w在有限空間中發(fā)生爆燃，點(diǎn)火過程安全且操作簡便。點(diǎn)火完成后，點(diǎn)火槍可以從燃燒室中取出，既可以保護(hù)點(diǎn)火槍不被燒壞，又可以多臺裝置使用同一個高能點(diǎn)火器，降低設(shè)備使用成本。
[0057]本實(shí)用新型中在加工耐火澆筑料時(shí)，為了保證零件強(qiáng)度，根據(jù)材料種類，有時(shí)需要對定型后的材料進(jìn)行加熱烤制，促進(jìn)晶體形成。對于加熱溫度曲線控制嚴(yán)格、幾何尺寸較小的異形件，可以使用馬弗爐等電加熱爐來進(jìn)行烤制。但對于幾何尺寸較大、且對溫度和溫控精度要求較低的異形件，使用熱風(fēng)來進(jìn)行加熱，就可以滿足要求。
[0058]本實(shí)用新型中，高速噴吹燃燒裝置工作過程通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0059]步驟一、點(diǎn)火前，連接好所有氣體、冷卻水管路，打開循環(huán)水栗，保證所有冷卻水能夠正常循環(huán)工作。
[0060]步驟二、燃料由主管道引出后分為兩路，一路與燃料入口管I相連，一路與點(diǎn)火燃料入口管6相連。點(diǎn)火前，首先將高能點(diǎn)火器連接好，將點(diǎn)火槍插入到點(diǎn)火器管7中，保證電點(diǎn)火槍頭探出多孔磚10背風(fēng)側(cè)一定深度。打開空氣管2上的調(diào)節(jié)閥和截止閥，將調(diào)節(jié)閥開至最大，讓空氣進(jìn)入到整個裝置中進(jìn)行氣密性檢查。在氣密性完好的情況下，關(guān)小調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)空氣流量至點(diǎn)火風(fēng)量。打開高能點(diǎn)火器電源開關(guān)，判斷高能點(diǎn)火器正常工作后，打開點(diǎn)火燃料管6上的截止閥，緩慢開大調(diào)節(jié)閥，燃料經(jīng)由點(diǎn)火燃料管6進(jìn)入到預(yù)混室8中，在多孔磚10的迎風(fēng)側(cè)前與空氣不完全混合。當(dāng)從擋板口 13處觀察到火焰后，關(guān)閉高能點(diǎn)火器電源開關(guān)，交替緩慢調(diào)節(jié)空氣管和點(diǎn)火燃料管上的調(diào)節(jié)閥，增加火焰長度，提高火焰穩(wěn)定性，直至擋板口 13處的火焰整齊穩(wěn)定、沒有抖動后，快速取出電點(diǎn)火槍，用密封裝置密封點(diǎn)火器管7，此時(shí)燃燒室的爐膛中為半預(yù)混火焰。
[0061]步驟三、維持半預(yù)混火焰狀態(tài)不變，利用半預(yù)混火焰預(yù)熱爐膛20min。打開與燃料管15上的截止閥和調(diào)節(jié)閥，燃料流經(jīng)燃料入口管1、由燃料出口管3進(jìn)入到混合器殼體4中與空氣進(jìn)行混合，并通過方圓節(jié)5和預(yù)混室8使預(yù)混氣的流場分布均勻。交替調(diào)節(jié)空氣管和燃料管上的調(diào)節(jié)閥，提高高速噴吹燃燒裝置的負(fù)荷。待燃燒室內(nèi)的火焰穩(wěn)定、擋板口 13處火焰形狀整齊、不再出現(xiàn)提高負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)的火焰抖動以及熱聲振蕩現(xiàn)象后，關(guān)閉與點(diǎn)火燃料管6上的調(diào)節(jié)閥和截止閥，此時(shí)燃燒室的爐膛中為全預(yù)混火焰，在此狀態(tài)下預(yù)熱爐膛20min。繼續(xù)通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)空氣管與燃料管的流量，提升高速噴吹燃燒裝置的負(fù)荷，根據(jù)火焰狀態(tài)和光學(xué)高溫計(jì)測得的溫度，將火焰溫度以及擋板口 13處高溫?zé)煔獬隹谒俣日{(diào)整到需要的狀
??τ O
[0062]空氣管的軸線與混合器殼體的軸線垂直、空氣管沿著混合器殼體的切線位置與混合器殼體連通，并且空氣管出口位于燃料管出口的上游。
[0063]實(shí)施例1使用氣化合成氣作為燃料生產(chǎn)超細(xì)玻璃纖維
[0064]生產(chǎn)高品質(zhì)的超細(xì)玻璃纖維，需要燃燒噴吹裝置燃燒室內(nèi)燃燒溫度達(dá)到1300攝氏度，出口處氣體流速達(dá)到450m/s。所采用的高速噴吹燃燒裝置的結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)步驟同上。
[0065]使用氣化合成氣作為燃料時(shí)，需要的空氣流量與燃?xì)饬髁炕鞠喈?dāng)，混合器部分燃料入口管及燃料出口部分結(jié)構(gòu)如圖4所示。燃料出口段32為圓臺形，沿氣體流動方向直徑逐漸減小，燃料出口為3圈錯列布置的圓孔。燃料出口段與混合器殼體間的縫隙沿著氣流方向逐漸增大，保證了空氣在與合成氣逐漸混合，流量逐漸增大時(shí)，流經(jīng)狹縫的速度基本不變，從而降低氣體流動阻力。
[0066]由于合成氣中含有約為15%的氫氣，因此合成氣易于著火，燃燒室中高溫區(qū)域較為靠近多孔磚。在裝置運(yùn)行過程中，必須保持多孔磚水冷夾層9能夠正常工作，并注意監(jiān)測冷卻水溫度。確保多孔磚10的溫度不能過高。
[0067]在使用合成氣作為燃料的情況下，燃燒室中火焰溫度可以達(dá)到1300攝氏度，出口處氣體流速也可以滿足生產(chǎn)超細(xì)玻璃纖維的工藝要求。
[0068]實(shí)施例2使用天然氣為燃料生產(chǎn)超細(xì)玻璃纖維
[0069]天然氣主要成分為甲烷，熱值約為氣化合成氣的5倍。所以在產(chǎn)生熱量相當(dāng)?shù)那闆r下，天然氣的流量僅為氣化合成氣的五分之一。因此，需要對燃料出口段的尺寸進(jìn)行調(diào)整。如圖3所示，燃料出口段32為圓柱形，燃料出口為沿圓周均勻布置的一圈圓孔。
[0070]而由于甲烷的反應(yīng)活化能較高，與氣化合成氣相比天然氣著火比較困難。因此在天然氣為燃料的條件下，多孔磚水冷夾層9需要減小通入的冷卻水流量或者是切斷冷卻水，以保證多孔磚10向火側(cè)溫度足夠高，燃燒室中壁面對氣體的輻射換熱足夠強(qiáng)烈，縮短天然氣的著火距離。
[0071]在使用天然氣作為燃料的情況下，燃燒室中火焰溫度可以達(dá)到1320攝氏度，出口處氣體流速也可以滿足生產(chǎn)超細(xì)玻璃纖維的工藝要求。
[0072]實(shí)施例3使用本實(shí)用新型的高速噴吹燃燒裝置加工異性耐火材料
[0073]在加工耐火材料異形零件時(shí)，為了保證零件強(qiáng)度，根據(jù)材料種類，有時(shí)需要對定型后的材料進(jìn)行加熱烤制，促進(jìn)晶體形成。對于加熱溫度曲線控制嚴(yán)格、幾何尺寸較小的異形件，可以使用馬弗爐等電加熱爐來進(jìn)行烤制。但對于幾何尺寸較大、且對溫度和溫控精度要求較低的異形件，使用熱風(fēng)來進(jìn)行加熱，就可以滿足要求。
[0074]本實(shí)用新型可以作為小型熱風(fēng)爐使用，因?yàn)榕c傳統(tǒng)熱風(fēng)爐相比，本實(shí)用新型采用的是預(yù)混燃燒方式，裝置幾何尺寸小，便于布置。且供風(fēng)量靈活可控，能夠滿足小用風(fēng)量的要求，適合于非批量加工的情況，可以降低制樣成本。
[0075]以使用氣化合成氣作為燃料為例。燃料出口段32結(jié)構(gòu)選用變截面形式，多孔磚10的結(jié)構(gòu)根據(jù)所需要的熱風(fēng)量或者使用溫度來決定，當(dāng)需要風(fēng)量較大或者溫度較低時(shí)，多孔磚10選擇較大開孔率，當(dāng)需要風(fēng)量較小或者使用溫度較高時(shí)，可以適當(dāng)降低開孔率。
[0076]在操作時(shí)，準(zhǔn)備和點(diǎn)火階段與實(shí)例I中相同。在穩(wěn)定運(yùn)行后，進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整時(shí)，要注意緩慢增加過量空氣系數(shù)，保證燃燒室內(nèi)的火焰穩(wěn)定性，避免吹熄的情況發(fā)生。
[0077]雖然參照示例性實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型并不局限于文中詳細(xì)描述和示出的【具體實(shí)施方式】，在不偏離權(quán)利要求書所限定的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對所述示例性實(shí)施方式做出各種改變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適應(yīng)多種燃料的高速噴吹燃燒裝置，其特征在于包括:混合室單元和燃燒室單元;其中， 混合室單元包括:依次連通的混合器殼體、方圓節(jié)和預(yù)混室，混合器殼體的上游設(shè)置有分別與混合器殼體連通的燃料管和空氣管，并且燃料管、混合器殼體、方圓節(jié)和預(yù)混室的軸線位于同一直線上； 燃燒室單元包括:多孔磚、多孔磚水冷夾層、點(diǎn)火燃料管、點(diǎn)火器管、燃燒室、擋板口和外殼水冷層;預(yù)混室的出口、多孔磚、以及燃燒室依次連通;多孔磚水冷夾層設(shè)置在多孔磚的外側(cè)； 燃燒室包括:金屬外殼、以及設(shè)置在金屬外殼內(nèi)部、并且由耐火澆注料整體澆筑而成的澆注料燃燒室；外殼水冷層設(shè)置在金屬外殼外側(cè)，擋板口與澆注料燃燒室的接觸面之間通過耐火水泥漿進(jìn)行密封;點(diǎn)火燃料管與預(yù)混室連通，點(diǎn)火器管固定地設(shè)置在預(yù)混室上、并且插入多孔磚中； 燃料管、空氣管、點(diǎn)火燃料管和點(diǎn)火器管上分別設(shè)置有調(diào)節(jié)閥和截止閥；上游是指燃料或空氣的流入端。2.如權(quán)利要求1所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，空氣管的軸線與混合器殼體的軸線垂直、空氣管沿著混合器殼體的切線位置與混合器殼體連通，并且空氣管出口位于燃料管出口的上游。3.如權(quán)利要求2所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，燃料管包括:燃料入口管和燃料出口管，燃料出口管包括:依次連通的第一圓臺段、燃料出口段、以及第二圓臺段;其中， 第二圓臺段的下游端面封閉、并且其截面尺寸與燃料入口管的截面尺寸相等，第一圓臺段與第二圓臺段的軸向高度相等； 燃料出口段的側(cè)面設(shè)置有燃料出口，燃料出口段的橫截面為固定橫截面或漸變橫截面，并且燃料出口段的橫截面尺寸大于燃料入口管的截面尺寸。4.如權(quán)利要求3所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，燃料出口段側(cè)面上至少設(shè)置一圈沿著燃料出口段周向均勻分布的燃料出口 ；燃料出口段側(cè)面上的燃料出口的數(shù)量為28個?150個，燃料出口的圈數(shù)為I圈?4圈。5.如權(quán)利要求4所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，若燃料出口的圈數(shù)為I圈，則燃料出口段的橫截面為固定橫截面； 若燃料出口的圈數(shù)大于I圈，則燃料出口段的橫截面為漸變橫截面，并且靠近第一圓臺段的燃料出口段的橫截面尺寸大于靠近第二圓臺段的燃料出口段的橫截面尺寸。6.如權(quán)利要求1所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，預(yù)混室能夠?qū)M(jìn)入其中的燃料和/或空氣進(jìn)行離心處理，使燃料和/或空氣中的雜質(zhì)停留在預(yù)混室中。7.如權(quán)利要求1所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，點(diǎn)火燃料管與多孔磚之間的距離約為1mm08.如權(quán)利要求1所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，點(diǎn)火器管插入多孔磚中的深度約為1mm09.如權(quán)利要求1所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，多孔磚的開孔數(shù)為100個?400個，多孔磚上開孔的孔徑為3.0mm?4.5mm。10.如權(quán)利要求1所述的高速噴吹燃燒裝置，其中，金屬外殼的下側(cè)面設(shè)置有支撐肋，用于支撐燃燒室;外殼水冷層設(shè)置在金屬外殼的除下側(cè)以外的其他側(cè)面上。
【文檔編號】F23D14/62GK205480979SQ201620028000
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月13日
【發(fā)明人】邱朋華, 谷曉龍, 劉栗, 沈聞凱, 陳希葉
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)