一种煤气与空气格栅预混喷射回流预热燃烧的燃烧器

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一种煤气与空气格栅预混喷射回流预热燃烧的燃烧器\n技术领域\n[0001] 本发明涉及高炉热风炉的燃烧器，特别是用于为高炉提供高温鼓风的热风炉用的一种煤气与空气格栅预混喷射回流预热燃烧的燃烧器。\n背景技术\n[0002] 当前，高炉热风炉从节能降耗上考虑要求在燃烧低热值高炉煤气下获得高性能和高风温，而最终达到高效、节能、环保、增产的目的。为此，在热风炉中必须实现优化的燃烧过程与强化的传热过程相结合炉内过程。这就涉及到燃烧装置的结构、蓄热体结构与布置、以及气流流场的组织，尤其是燃烧器的结构与性能对热风炉的影响尤为关键，纵观目前使用的各种高炉热风炉的燃烧器,都以煤气与空气在燃烧空间中混合、预热、着火燃烧模式为主，这种模式总是存在混合不均、燃烧不完全、燃烧室空间大、燃烧器结构选择不当等问题；这就导致燃烧室中燃烧气流的特征变化大、气流不稳定、燃烧强度低，进而引起蓄热室中气流分布不均，降低传热效果与蓄热体的利用率；由于蓄热体的结构与布置均难以按照流场结构和负荷状态选取，从而整体影响热风炉的性能和实际使用效果。因此，随着人们对燃烧、传热传质、流体流动的理论及其应用技术认识的提高和应用实践的深入，以及炼铁工艺对于稳定高风温的需求和冶金行业高效、节能与环保的重视，对热风炉领域内的燃烧器改进势在必行。\n发明内容\n[0003] 针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明提供一种煤气与空气格栅预混喷射回流预热燃烧的燃烧器，可有效解决煤气与空气混合速率低、不均匀，燃烧强度低、不完全、燃烧室空间大和燃烧器结构不合理的问题。\n[0004] 本发明采用的技术方案是，包括燃烧室墙体、燃烧室，空气进气管、煤气进气管、空气分配通道、煤气分配通道，煤气空气预混格栅和预混气喷射通道，燃烧室墙体是由上部拱顶与下部垂直的筒形墙体连接在一起构成，燃烧室墙体的内部空间为燃烧室，燃烧室墙体的筒形墙体上垂直其轴线从下到上错开布置有空气进气管和煤气进气管，空气进气管和煤气进气管分别垂直连接砌筑在燃烧室墙体内的空气分配通道与煤气分配通道，煤气分配通道的底部和空气分配通道的顶部之间有由交错排列的缝隙喷管构成的煤气空气预混格栅，煤气空气预混格栅和预混气喷射通道的进口连通，预混气喷射通道的出口向上与燃烧室连通。\n[0005] 本发明是在现有热风炉燃烧器结构基础上所做的改进与创新，格栅式的煤气与空气的预混方式结合预混气喷射引导燃烧室烟气的回流预热的燃烧装置设计，有效实现热风炉燃烧装置的快速而均匀的混合与高强度回流预热燃烧，有效提高了燃烧强度与燃烧的稳定性。在热风炉上采用这种燃烧器就能保证热风炉在安全与稳定前提下的高效、高热强度与高送风温度的运行，继而达到节省燃料、节约投资、降低废气温度与有害气体的排放量、减少环境污染的良好效果。\n附图说明\n[0006] 图1为本发明的剖面主视图。\n[0007] 图2为本发明图1中A-A截面图。\n[0008] 图3为本发明图1的B向视图。\n具体实施方式\n[0009] 以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。\n[0010] 如图1、图2及图3所示，本发明的结构包括燃烧室墙体1、燃烧室2，空气进气管\n3、煤气进气管4、空气分配通道5、煤气分配通道6，煤气空气预混格栅7和预混气喷射通道\n8，燃烧室墙体1是由上部拱顶与下部垂直的筒形墙体连接在一起构成，燃烧室墙体的内部空间为燃烧室2，燃烧室墙体1的筒形墙体上垂直其轴线从下到上错开布置有空气进气管3和煤气进气管4，空气进气管3和煤气进气管4分别垂直连接砌筑在燃烧室墙体内的空气分配通道5与煤气分配通道6，煤气分配通道6的底部和空气分配通道5的顶部之间有由交错排列的缝隙喷管构成的煤气空气预混格栅7，煤气空气预混格栅和预混气喷射通道8的进口连通，预混气喷射通道8的出口向上与燃烧室连通。\n[0011] 所述的燃烧室墙体1为金属外壳内壁上砌筑耐高温1300℃～1500℃的耐火材料层构成，耐高温的耐火材料层由抗热震性强的红柱石高铝砖或堇青石-莫来石砖构成的内层、轻质耐火材料构成的外层，以及外层外面的陶瓷纤维棉与喷涂层由内至外依次组合在一起构成的复合结构。\n[0012] 所述的空气进气管3和煤气进气管4是在金属管内壁上砌筑高铝砖或粘土砖构成的圆形通道，空气进气管3和煤气进气管4分别垂直连接设置在燃烧室墙体1内的矩形截面的由红柱石高铝砖砌筑成的空气分配通道5和煤气分配通道6的外侧墙体上。\n[0013] 所述的煤气空气预混格栅7为砖体交错组合构成水平的上部与下部至少两层的引出孔隙，上部的引出孔隙为煤气格栅孔，下部的引出孔隙为空气格栅孔，煤气空气预混格栅的出口端与预混气喷射通道8的进口端水平连通。\n[0014] 所述的预混气喷射通道8为上部开口的沟槽，上部开口为出口，倾斜向上和燃烧室连通，倾斜角度为预混气喷射通道与燃烧室水平面的夹角60～90°。\n[0015] 所述的预混气喷射通道8为由红柱石高铝砖或堇青石-莫来石砖砌筑构成。\n[0016] 实施时，在燃烧器中煤气通过煤气分配通道6的底部进入煤气空气预混格栅7，并从其交错排列的孔隙进入预混气喷射通道8，空气通过空气分配通道5的顶部进入煤气空气预混格栅7，并从其交错排列的孔隙进入预混气喷射通道8，在这里煤气与空气均匀而充分地进行有效的混合，然后倾斜向上进入燃烧室2中，再经燃烧室中有向上喷射导致的烟气回流的高温预热而着火燃烧，后经燃烧室拱顶折返后离开燃烧室而进入下部的热利用装置。\n[0017] 热风炉采用这种煤气与空气格栅孔隙预混合与燃烧室烟气回流预热燃烧的燃烧器之后，就有效解决了低热值煤气预混效果差、预热强度低、燃烧不稳定、燃烧温度低等高炉热风炉燃烧过程的关键问题。本发明将煤气与空气间的边混合边燃烧的占用大量燃烧空间的燃烧方式改变为格栅小空间中的高强、快速、多空隙的射流预混合，利用倾斜向上喷射形成气流折返的回流自预热使得燃烧室中形成高强度的预混气回流预热燃烧，如果进一步在燃烧室内堆砌助燃陶瓷多孔体，形成高速稳定的多孔介质强化燃烧（对于高炉热风炉）。\n这样做既提高了燃烧的完全程度又缩小了燃烧室空间，既能实现火焰(燃烧)的稳定又能达到强化预热预混气流而提高局部燃烧温度的目的。显然，相对于采用其他气体燃烧装置的热风炉而言，由于本发明提出的燃烧装置是通过煤气与空气格栅孔隙射流混合的小空间高速预混，以及通过预混气垂直向上（或倾斜向上）喷射和燃烧室拱顶的共同作用，产生回流自预热与旋流自预热效果，借以达到提高火焰稳定性与确保高强度的预混气燃烧。此外，因预混气喷射产生烟气回流的作用可以用来调节进入其下部的热利用装置的烟气流场分布的均匀程度，对于高炉热风炉也就是调节进入热风炉蓄热室中的气流分布而实现热风炉蓄热室中的高效与均匀的传热。这就极大地改善了采用本燃烧装置的热风炉的热工性能，使得热风炉能在燃烧低热值煤气的条件下，在煤气与空气均不预热的条件下，具备了高效、高风温、与节能环保的功能，本发明经实际试用和测试，效果非常好，与同类产品相比，混合均匀程度显著提高，结构相对简单，节约投资成本10%左右，因燃烧过程改善而导致热风炉利用率提高的同时，且能降低废气温度与有害气体的排放量、减少环境污染，具有显著地经济和社会效益。