一種煤氣與空氣分級(jí)預(yù)混燃燒與均流傳熱的熱風(fēng)爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蓄熱式加熱爐與熱風(fēng)爐，特別是用于為熱利用設(shè)備提供高溫氣流的一種煤氣與空氣分級(jí)預(yù)混燃燒與均流傳熱的熱風(fēng)爐。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，熱風(fēng)爐(加熱爐)從節(jié)能與環(huán)保上考慮要求在燃燒低熱值煤氣下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)與優(yōu)化的使用性能，并獲得所需的熱風(fēng)溫度和較低的氮氧化物排放，最終達(dá)到高效、節(jié)能、環(huán)保、增產(chǎn)的目的。為此，首先在熱風(fēng)爐中必須實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的燃燒過(guò)程與強(qiáng)化的傳熱過(guò)程相結(jié)合爐內(nèi)過(guò)程，這就涉及到燃燒裝置的結(jié)構(gòu)、蓄熱體結(jié)構(gòu)與布置、以及氣流流場(chǎng)的組織;其次必須通過(guò)控制煤氣與空氣混合過(guò)程，有效降低燃燒溫度和降低氮氧化物的生成。縱觀目前使用的各種蓄熱式熱風(fēng)爐(加熱爐)，均設(shè)置各種氣體燃燒裝置以實(shí)現(xiàn)煤氣與空氣混合、預(yù)熱、著火燃燒的氣體燃料燃燒的常規(guī)過(guò)程，且在實(shí)施過(guò)程中設(shè)計(jì)的各種燃燒裝置總能一定程度克服氣流混合不均、燃燒不完全、燃燒室空間大、燃燒器結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題。但是也普遍存在燃燒室與蓄熱室中的氣流組織不當(dāng)(流速選擇、氣流分配與控制、旋流與回流狀態(tài)的應(yīng)用等)而導(dǎo)致的燃燒室中燃燒氣流特征難以控制、氣流不易穩(wěn)定且燃燒強(qiáng)度低，進(jìn)而引起蓄熱室中溫度與氣流速度分布的不均勻，從而降低傳熱效果與蓄熱體的利用率，且不易獲取高風(fēng)溫。此外，隨著燃燒煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，采用粗放式的提高燃燒溫度來(lái)實(shí)行高的熱風(fēng)溫度的辦法越來(lái)越行不通，而降低氮氧化物含量的清潔燃燒隨之提上了議事日程。為此，降低燃燒溫度減少氮氧化物生成的燃燒過(guò)程，以及在較低的燃燒溫度下獲得較高的燃燒溫度傳熱過(guò)程都必須應(yīng)用到目前的熱風(fēng)爐上。因此，結(jié)合熱利用設(shè)備對(duì)熱風(fēng)(熱氣體)穩(wěn)定而高溫的需求，參照國(guó)家對(duì)高效、節(jié)能與環(huán)保的要求，在熱風(fēng)爐的技術(shù)上必須更加注重燃燒室與蓄熱室結(jié)構(gòu)、燃燒器氣流混合結(jié)構(gòu)、以及蓄熱體結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)上的改進(jìn)，并力求通過(guò)熱風(fēng)爐整體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣流流場(chǎng)的均勻分布和熱工性能的穩(wěn)定，并符合節(jié)能環(huán)保的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種煤氣與空氣分級(jí)預(yù)混燃燒與均流傳熱的熱風(fēng)爐，有效解決如何在低氮氧化物燃燒狀態(tài)下，穩(wěn)定而高溫的熱風(fēng)輸送問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，包括燃燒室墻體、燃燒室、熱風(fēng)出口管，燃燒器墻體、煤氣進(jìn)氣管、空氣進(jìn)氣管、煤氣分配環(huán)道、空氣分配環(huán)道、煤氣噴嘴、蓄熱室墻體、蓄熱室、蓄熱體、冷風(fēng)進(jìn)口管、煙氣出口管、冷風(fēng)分配室、爐箅子和爐底，燃燒室墻體為半橢球形的拱頂，燃燒室墻體和下部的圓筒狀的燃燒器墻體同軸連接，燃燒器墻體經(jīng)下部的托圈支撐固定在蓄熱室墻體的外爐殼上，燃燒室墻體圍成的空間為燃燒室，燃燒器墻體圍成的空間為燃燒器，蓄熱室墻體圍成的空間為蓄熱室，蓄熱室內(nèi)堆砌有蓄熱體，蓄熱室墻體的上部呈收縮狀插入到燃燒器墻體內(nèi)，與燃燒器墻體的內(nèi)壁呈可滑移狀同軸相連，燃燒器墻體上垂直其軸線上下對(duì)應(yīng)布置有空氣進(jìn)氣管和煤氣進(jìn)氣管，空氣進(jìn)氣管和煤氣進(jìn)氣管分別連接砌筑在燃燒器墻體內(nèi)的空氣分配環(huán)道與煤氣分配環(huán)道，空氣分配環(huán)道在煤氣分配環(huán)道的上方，空氣分配環(huán)道的內(nèi)側(cè)環(huán)墻(靠近燃燒器的一側(cè)為內(nèi)側(cè)，和空氣進(jìn)氣管相連接的一側(cè)為外側(cè))上部與下部分別均布有多個(gè)空氣上噴嘴與多個(gè)空氣下噴嘴，空氣上噴嘴和空氣下噴嘴均呈水平傾斜狀連通預(yù)混預(yù)燃環(huán)道，預(yù)混預(yù)燃環(huán)道為置于燃燒器墻體的內(nèi)壁與空氣分配環(huán)道的內(nèi)側(cè)環(huán)墻之間的環(huán)形通道，煤氣分配環(huán)道的內(nèi)側(cè)環(huán)墻(靠近燃燒器的一側(cè)為內(nèi)側(cè)，和煤氣進(jìn)氣管相連接的一側(cè)為外側(cè))上部有均布有多個(gè)煤氣噴嘴，煤氣噴嘴以水平轉(zhuǎn)折向上的方式接通預(yù)混預(yù)燃環(huán)道的底部，與空氣下噴嘴在預(yù)混預(yù)燃環(huán)道的底部呈對(duì)應(yīng)的垂直對(duì)沖狀態(tài)，燃燒器墻體上部的外壁上設(shè)置有與預(yù)混預(yù)燃環(huán)道連通的熱風(fēng)出口管，熱風(fēng)出口管將空氣分配環(huán)道阻隔呈部分?jǐn)嚅_(kāi)形成缺口的環(huán)形，蓄熱室墻體砌筑在爐底上，爐底上面砌筑有兩環(huán)用以支撐爐箅子的同心的支撐環(huán)墻，支撐環(huán)墻上均布有多個(gè)氣流連通孔，支撐環(huán)墻的頂部支撐著鑄鐵制的爐箅子，爐箅子上有堆砌至燃燒室內(nèi)的蓄熱體，爐箅子下部的蓄熱室墻體與爐底圍成的空間為冷風(fēng)分配室，冷風(fēng)分配室自外沿向中心被兩環(huán)同心的支撐環(huán)墻依次分隔為冷風(fēng)室外環(huán)道、冷風(fēng)室內(nèi)環(huán)道、中心室，冷風(fēng)室外環(huán)道、冷風(fēng)室內(nèi)環(huán)道、中心室經(jīng)支撐環(huán)墻上的多個(gè)氣流連通孔相互連通，冷風(fēng)分配室和設(shè)置在蓄熱室墻體上的煙氣出口管和冷風(fēng)進(jìn)口管相連通。
[0005]本發(fā)明是在現(xiàn)有熱風(fēng)爐爐型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上按照分級(jí)預(yù)混燃燒原理進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新而設(shè)計(jì)的一種新?tīng)t型。從預(yù)混預(yù)燃環(huán)道底部經(jīng)噴嘴進(jìn)入的煤氣先與空氣下噴嘴噴入的空氣進(jìn)行一次混合而預(yù)熱燃燒，之后剩余煤氣與燃燒后煙氣的混合物再與預(yù)混預(yù)燃環(huán)道上部的空氣上噴嘴噴入的空氣二次混合而在燃燒室繼續(xù)完成燃燒過(guò)程。由于預(yù)混預(yù)燃環(huán)道開(kāi)口向上，燃燒過(guò)程產(chǎn)生的煙氣流在燃燒室中必然是先上升后向下折返，因而一部分形成高溫?zé)煔饣亓鳎@有助于二次混合燃燒溫度的提高和造成燃燒室整體上溫度分布的均勻。由于回流區(qū)域的流體的靜壓力小于主流煙氣的靜壓力，于是回流流體就會(huì)牽引在其外側(cè)的主流煙氣向其靠近，因而形成較為均勾向下的進(jìn)入蓄熱體的氣流分布。由于氣流分布與溫度分布的均勻性，煙氣與蓄熱體間的傳熱過(guò)程就變得均勻且換熱效果得以強(qiáng)化，進(jìn)而有助于熱風(fēng)溫度的穩(wěn)定與提高。此外，由于空氣上噴嘴和空氣下噴嘴采取水平傾斜進(jìn)入預(yù)混預(yù)燃環(huán)道，因而形成旋流向上與旋流行下的流動(dòng)態(tài)勢(shì)，這有助于煙氣流的上行推進(jìn)與向下進(jìn)入蓄熱體氣流分布的均勻性。因此，該熱風(fēng)爐不僅可以有效解決常規(guī)熱風(fēng)爐煤氣與空氣混合速率低、混合不均勻，燃燒強(qiáng)度低、燃燒不可控、燃燒不完全，以及蓄熱體中氣流分布不均、傳熱過(guò)程不強(qiáng)等技術(shù)性能問(wèn)題，而且還能通過(guò)煤氣與空氣分兩級(jí)混合燃燒的方式降低燃燒溫度與抑制氮氧化物的生成，同時(shí)利用燃燒煙氣流旋流上噴與折返形成高溫?zé)煔饣亓饕跃S持燃燒室中溫度分布的均勻，以及進(jìn)入蓄熱體中煙氣流的分布均勻性。有效保證了熱風(fēng)爐在安全與穩(wěn)定運(yùn)行的前提下實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐的高效、高熱強(qiáng)度與均勻合理的送風(fēng)溫度，繼而達(dá)到節(jié)省燃料、節(jié)約投資、降低廢氣溫度與有害氣體的排放量、減少環(huán)境污染的良好效果。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本發(fā)明的剖面主視圖。
[0007]圖2為本發(fā)明圖1中的A-A截面圖。
[0008]圖3為本發(fā)明圖1中的B-B截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說(shuō)明。
[0010]如圖1-圖3所示，本發(fā)明包括燃燒室墻體、燃燒室、熱風(fēng)出口管，燃燒器墻體、煤氣進(jìn)氣管、空氣進(jìn)氣管、煤氣分配環(huán)道、空氣分配環(huán)道、煤氣噴嘴、蓄熱室墻體、蓄熱室、蓄熱體、冷風(fēng)進(jìn)口管、煙氣出口管、冷風(fēng)分配室、爐箅子和爐底，燃燒室墻體I為半橢球形的拱頂，燃燒室墻體I和下部的圓筒狀的燃燒器墻體2同軸連接，燃燒器墻體經(jīng)下部的托圈支撐固定在蓄熱室墻體9的外爐殼上，燃燒室墻體I圍成的空間為燃燒室la，燃燒器墻體2圍成的空間為燃燒器，蓄熱室墻體圍成的空間為蓄熱室，蓄熱室內(nèi)堆砌有蓄熱體9a，蓄熱室墻體的上部呈收縮狀插入到燃燒器墻體內(nèi)，與燃燒器墻體的內(nèi)壁呈可滑移狀同軸相連，燃燒器墻體上垂直其軸線上下對(duì)應(yīng)布置有空氣進(jìn)氣管5和煤氣進(jìn)氣管4，空氣進(jìn)氣管和煤氣進(jìn)氣管分別連接砌筑在燃燒器墻體內(nèi)的空氣分配環(huán)道7與煤氣分配環(huán)道6，空氣分配環(huán)道在煤氣分配環(huán)道的上方，空氣分配環(huán)道的內(nèi)側(cè)環(huán)墻(靠近燃燒器的一側(cè)為內(nèi)側(cè)，和空氣進(jìn)氣管相連接的一側(cè)為外側(cè))上部與下部分別均布有多個(gè)空氣上噴嘴7a與多個(gè)空氣下噴嘴7b，空氣上噴嘴和空氣下噴嘴均呈水平傾斜狀連通預(yù)混預(yù)燃環(huán)道3，預(yù)混預(yù)燃環(huán)道為置于燃燒器墻體的內(nèi)壁與空氣分配環(huán)道的內(nèi)側(cè)環(huán)墻之間的環(huán)形通道，煤氣分配環(huán)道的內(nèi)側(cè)環(huán)墻(靠近燃燒器的一側(cè)為內(nèi)側(cè)，和煤氣進(jìn)氣管相連接的一側(cè)為外側(cè))上部有均布有多個(gè)煤氣噴嘴6a，煤氣噴嘴以水平轉(zhuǎn)折向上的方式接通預(yù)混預(yù)燃環(huán)道的底部，與空氣下噴嘴在預(yù)混預(yù)燃環(huán)道的底部呈對(duì)應(yīng)的垂直對(duì)沖狀態(tài)，燃燒器墻體上部的外壁上設(shè)置有與預(yù)混預(yù)燃環(huán)道連通的熱風(fēng)出口管8，熱風(fēng)出口管將空氣分配環(huán)道阻隔呈部分?jǐn)嚅_(kāi)形成缺口的環(huán)形，蓄熱室墻體砌筑在爐底14上，爐底14上面砌筑有兩環(huán)用以支撐爐箅子的同心的支撐環(huán)墻10a，支撐環(huán)墻內(nèi)均布有多個(gè)氣流連通孔10b，支撐環(huán)墻的頂部支撐著鑄鐵制的爐箅子10，爐箅子上有堆砌至燃燒室內(nèi)的蓄熱體9a，爐箅子下部的蓄熱室墻體與爐底圍成的空間為冷風(fēng)分配室11，冷風(fēng)分配室自外沿向中心被兩環(huán)同心的支撐環(huán)墻依次分隔為冷風(fēng)室外環(huán)道、冷風(fēng)室內(nèi)環(huán)道、中心室，冷風(fēng)室外環(huán)道、冷風(fēng)室內(nèi)環(huán)道、中心室經(jīng)支撐環(huán)墻上的多個(gè)氣流連通孔相互連通，冷風(fēng)分配室和設(shè)置在蓄熱室墻體9上的煙氣出口管13和冷風(fēng)進(jìn)口管12相連通。
[0011]所述的燃燒室墻體I和燃燒器墻體2均為金屬外殼內(nèi)壁上砌筑耐高溫1300°C?1500°C的耐火材料層構(gòu)成，耐高溫的耐火材料層是有抗熱震性強(qiáng)的紅柱石高鋁磚或堇青石-莫來(lái)石磚構(gòu)成的內(nèi)層、輕質(zhì)耐火材料構(gòu)成的外層、以及外層外面的陶瓷纖維棉和陶瓷纖維棉外的噴涂層，自內(nèi)向外依次組合在一起構(gòu)成。
[0012]所述的熱風(fēng)出口管8為耐高溫且性能穩(wěn)定的紅柱石-莫來(lái)石磚構(gòu)成的圓筒狀通道，與燃燒器墻體垂直連接或設(shè)置在燃燒室的頂部。
[0013]所述的煤氣進(jìn)氣管4和空氣進(jìn)氣管5均是在金屬管內(nèi)壁上砌筑耐火材料(如高鋁磚或粘土磚)構(gòu)成的圓形通道，煤氣進(jìn)氣管和空氣進(jìn)氣管分別垂直或水平傾斜連通煤氣分配環(huán)道6和空氣分配環(huán)道7，傾斜的角度為1°?45°，煤氣分配環(huán)道和空氣分配環(huán)道均由紅柱石=莫來(lái)石磚砌筑構(gòu)成。
[0014]所述的空氣上噴嘴7a和空氣下噴嘴7b的截面均為扇形或矩形，分別由空氣分配環(huán)道的上部和下部引出水平傾斜1°?45°接入預(yù)混預(yù)燃環(huán)道3，煤氣噴嘴6a的截面為扇形。
[0015]所述的預(yù)混預(yù)燃環(huán)道3為堇青石-莫來(lái)石磚砌