專利名稱：新型懸鏈線拱頂陶瓷燃燒器熱風爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及熱風爐，特別是一種新型懸鏈線拱頂陶瓷燃燒器熱風爐。
二背景技術(shù)：
熱風爐是煉鐵常用設(shè)備，目前帶有燃燒室火井的內(nèi)燃式熱風爐在中小型高 爐煉鐵過程中使用較多，其普遍存在的問題在于火井式燃燒室流場結(jié)構(gòu)的不穩(wěn) 定而導(dǎo)致的燃燒震蕩(脈動)，以及向上的燃燒氣流折返后因結(jié)構(gòu)特征而導(dǎo)致的 不均勻分布，從而影響蓄熱室中的傳熱效果與熱應(yīng)力分布不均。此外，火井燃 燒室與蓄熱室之間的隔墻也存在氣流短路的問題。因此，如何改造該類型熱風 爐的結(jié)構(gòu)以獲得整體爐型結(jié)構(gòu)合理、氣流穩(wěn)定且分布均勻、以及良好的傳熱與 燃燒效果，是一件勢在必行的工作。
三
實用新型內(nèi)容
針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本實用新型之目的就是提供一種新 型懸鏈線拱頂陶瓷燃燒器熱風爐，可有效解決熱風爐燃燒震蕩，氣流分布不均 勻的問題，其解決的技術(shù)方案是，包括拱頂、陶瓷燃燒器、燃燒室和蓄熱室， 拱頂上部有懸鏈線體，側(cè)部有熱風出口，拱頂置于陶瓷燃燒器上部，陶瓷燃燒 器置于爐體(墻體，以下同)上部內(nèi)，拱頂與陶瓷燃燒器及爐體上部間組成燃
燒室，陶瓷燃燒器下部的爐體圍成蓄熱室，爐體底部有冷風室，冷風室與蓄熱 室之間的爐體內(nèi)裝有爐箅，以支撐蓄熱室中放置的蓄熱體，冷風室處的爐體上 開有煙氣出口和冷風入口，蓄熱室處的爐體上有熱氣出口，陶瓷燃燒器的墻體 內(nèi)有燃氣(如煤氣)分配環(huán)道和助燃空氣分配環(huán)道，垂直燃氣分配環(huán)道和助燃 空氣分配環(huán)道上分別布置有連通向上的數(shù)十個燃氣噴口與助燃空氣噴口，兩種 噴口沿爐體內(nèi)壁環(huán)形交叉均勻分布，陶瓷燃燒器燃氣分配環(huán)道的外墻體上有與 之垂直的燃氣入口管，助燃空氣分配環(huán)道的外墻上有與之垂直的助燃空氣入口 管，本實用新型結(jié)構(gòu)獨特而新穎，有效地解決氣流混合、氣流穩(wěn)定、氣流均勻 分布、與煙氣預(yù)熱等燃燒過程的關(guān)鍵問題，實現(xiàn)火焰穩(wěn)定、提高燃燒強度、防 止燃燒震蕩、改善傳熱效果，從而提高熱風爐效率、增強負荷調(diào)節(jié)功能、保證 運行的安全與穩(wěn)定，實現(xiàn)節(jié)省燃料、節(jié)約投資的目標。基于合理的熱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，使得熱風爐的使用壽命得到有效的延長，有良好的經(jīng)濟與社會效益。
四

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)剖面主視圖。
圖2為本實用新型陶瓷燃燒器部分B-B向截面圖。
五具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作詳細說明。 由圖l、圖2給出，本實用新型包括拱頂、陶瓷燃燒器、燃燒室和蓄熱室， 拱頂16上部有懸鏈線體8，側(cè)部有熱風出口 9，拱頂置于陶瓷燃燒器A上部， 陶瓷燃燒器A置于爐體(墻體，以下同)l上部內(nèi)，拱頂與陶瓷燃燒器及爐體l 上部間組成燃燒室7，陶瓷燃燒器下部的爐體圍成蓄熱室3,爐體底部有冷風室 4，冷風室與蓄熱室之間的爐體內(nèi)裝有爐箅17，以支撐蓄熱室中放置的蓄熱體， 冷風室處的爐體上開有煙氣出口 5和冷風入口 6，蓄熱室處的爐體上有熱氣出口 19，所說的陶瓷燃燒器是，燃燒器墻體內(nèi)有燃氣分配環(huán)道13和助燃空氣分配環(huán) 道10，垂直燃氣分配環(huán)道和助燃空氣分配環(huán)道上分別布置有連通向上的數(shù)十個 燃氣噴口 15與助燃空氣噴口 14，兩種噴口沿爐體內(nèi)壁環(huán)形交叉均勻分布，陶瓷 燃燒器燃氣分配環(huán)道的外墻體上有與之垂直的燃氣入口管11，助燃空氣分配環(huán) 道的外墻上有與之垂直的助燃空氣入口管12。
為了保證使用效果，所說的爐體l為圓筒形，爐體內(nèi)壁上有耐火材料層2， 外面有防護層18，所說的拱頂16構(gòu)成爐頂，由爐頂、陶瓷燃燒器A支撐在爐體 上構(gòu)成燃燒室7，使之與蓄熱室3外爐體間形成各自可以自由移動的結(jié)構(gòu)，便于
維修和對其他熱風爐進行改進。
所說的陶瓷燃燒器A的燃氣分配環(huán)道和助燃空氣分配環(huán)道于不同平面呈斜 向螺旋式置于燃燒器墻體內(nèi)，燃氣分配環(huán)道的燃氣噴口和助燃空氣分配環(huán)道的 助燃空氣噴口向燃燒室內(nèi)在同一環(huán)面交叉均勻排列(燃氣噴口即燃氣噴口管的 出口，助燃空氣噴口即助燃空氣噴口管出口)。
所說的燃燒室7內(nèi)壁有經(jīng)質(zhì)耐火磚層，爐體1上部有耐熱鋼筋混凝土澆注 的300mm厚的環(huán)形預(yù)制層。
由上述結(jié)構(gòu)表明，本實用新型與現(xiàn)有懸鏈線傾燃式熱風爐相比，具有以下顯著優(yōu)點
1、 燃氣、空氣垂直向上噴射，在熱風爐內(nèi)借助于高溫煙氣回流對其進行高 溫預(yù)熱，經(jīng)交錯噴射使其完全充分混合而燃燒，達到燃燒充分，燃燒溫度高的 目的；
2、 燃氣、空氣垂直向上噴射后燃燒，在熱風爐拱頂作用下折返，形成溫度 與速度分布都較為均勻的向下熱氣流，而后進入熱風爐蓄熱體的上部，從而使 蓄熱體受熱均勻，有效提高蓄熱體利用率，從而增加單位蓄熱體換熱能力，有
利于實現(xiàn)高熱風溫度與低熱風溫度變化率的工藝要求；
3、 利用折返氣流的回流流場與配合恰當?shù)娜紵医Y(jié)構(gòu)，可以形成穩(wěn)定的流 場結(jié)構(gòu)，而使燃燒過程更加穩(wěn)定，有效避免燃燒震蕩問題，增強了燃燒室的熱 負荷調(diào)節(jié)能力，能夠?qū)崿F(xiàn)熱風爐安全、穩(wěn)定、高負荷運行；
4、 由于采用燃氣與助燃空氣分別交叉垂直上噴，燃氣射流與空氣射流在混 合中燃燒，有效避免了燃燒過程產(chǎn)生回火的可能性，提高了熱風爐操作運行的 安全性；
5、 由于燃燒室可以采用高熱負荷運行狀態(tài)，蓄熱體中氣體標態(tài)流速可以選 取較大數(shù)值，從而增強蓄熱體與氣流間的傳熱強度，進而有效減少單位鼓風量 的蓄熱體材料的重量，有效地節(jié)省了熱風爐的初投資；
6、 采用懸鏈線拱形結(jié)構(gòu)的拱頂，減小了上部拱頂?shù)那剩哂辛己玫氖芰?結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性，能有效增加熱風爐的使用壽命；
7、 燃燒器設(shè)置在拱頂?shù)幕坎⑴c之構(gòu)成一體形成燃燒室組成，由于其墻體 不論在燃燒周期還是在送風周期均處于相同的熱穩(wěn)定狀態(tài)，十分有利于熱風爐 穩(wěn)定長壽命地運行；
8、 將燃燒室組成設(shè)計成由爐殼支撐，有效地將其與蓄熱體大墻分離，之間 配合迷宮式滑移縫連接，以保證蓄熱體大墻在運行過程中溫度周期性變化造成 的上下移動不受阻礙，有效延長爐體使用壽命；
9、 燃氣與空氣分配環(huán)道均設(shè)置在爐體大墻外，使之不論在燃燒周期還是在 送風周期，均能保持在不高的溫度狀態(tài)且變化較小，保證其運行狀態(tài)良好；
10、 燃燒器的燃氣與空氣出口噴嘴部分在受爐膛輻射與氣流變化的影響溫度變化較大，當采用噴嘴上部設(shè)置能自有膨脹的矩形截面的預(yù)混合環(huán)形通道后， 就能有效克服這一問題；該環(huán)道還能起到加強氣流混合、均勻氣流分配的作用， 因而使燃燒過程得到進一步改善；
11、 燃氣環(huán)道和空氣環(huán)道的進氣管為切向接入，或者采用氣流均勻裝置可 使得各自均勻布置交錯排列的幾十個出口噴嘴管中能得到平均誤差小于±5%速 度分布，從而改善周向的氣流混合，提高氣流分布的均勻性，從而整體提高燃 燒與傳熱效率；
12、 可對舊式內(nèi)燃式熱風爐進行改造，即針對舊式的帶有燃燒火井的內(nèi)燃 式熱風爐，在僅僅拆掉原有拱頂墻磚與部分大墻而保留整體爐殼的基礎(chǔ)上進行 新爐型的改造。艮P:
把原內(nèi)燃式熱風爐內(nèi)的火井墻拆掉，拱頂和爐子上部的一段大墻拆掉，而 留下大約80%的大墻；然后在熱風爐蓄熱室內(nèi)增加一環(huán)114輕質(zhì)磚，再增加一 環(huán)230mm重質(zhì)磚作為改造后的熱風爐主體大墻，在原熱風爐主體拆至80%處時， 將墻體的上表面處理平整，用耐熱鋼筋混凝土燒注一圈厚約300mm的環(huán)形預(yù)制 層，該預(yù)制層是完全澆注在原熱風爐經(jīng)過多年漲縮、性質(zhì)穩(wěn)定的大墻上面的； 該預(yù)制層將做為燃燒器下環(huán)道墻的支撐基礎(chǔ)，承受燃燒室部分載荷；該部分周 向預(yù)留有膨脹縫，可以周向自由膨脹，利用原來的拱頂支撐鋼架，作為燃燒室 拱頂及燃燒器的支撐鋼架，將上部環(huán)道大墻和拱頂?shù)妮d荷基本支撐在該部位， 重新設(shè)置環(huán)形燃燒器，包括助燃空氣與燃氣的氣流分配環(huán)道及燃燒器噴嘴， 將原爐熱風出口位置上移，燃氣入口，空氣入口也從下部改到上部，將原爐的 爐箅子由40mm孔徑改為30mm孔徑，并將原爐采用的40mm孔徑的七孔格子 磚改為30mm孔徑的十九孔格子磚。
經(jīng)過改造后的熱風爐爐體結(jié)構(gòu)合理、穩(wěn)定，加熱面積增約可加45%左右； 蓄熱體的格子磚重量增加了 15%以上，有效降低煙氣排除溫度，從而提高熱效 率。
本實用新型熱風溫度可以提高IO(TC以上，為節(jié)焦增產(chǎn)提供極為有利條件； (按常規(guī)每提高l(TC風溫一噸鐵可節(jié)約1公斤焦炭計算，IO(TC可以節(jié)約焦炭 10公斤，那么按每年100萬噸鐵的高爐去計算，每年可因節(jié)焦費用將是1000000噸X 10+1000X3000元/噸=30000000元(焦炭按現(xiàn)價3000元/噸計算))
由于熱風爐煙氣流場的溫度與速度分布均勻，格子磚蓄熱體不會出現(xiàn)熱應(yīng) 力分布不均的問題，也就不會出現(xiàn)局部格子磚提前損壞；穩(wěn)定性極好，可保證 長期穩(wěn)定運行，且運行成本低，同時比新建其它爐型結(jié)構(gòu)的費用低近50%，綜 合效益十分顯著。
總之，本實用新型是一種具有懸鏈線拱型爐頂、并帶有設(shè)置在拱頂下部的 環(huán)形布置且垂直向上噴射型燃燒器的頂燃式熱風爐。它吸收了卡魯金型熱風爐 的上置燃燒室的結(jié)構(gòu)特征和霍戈文型熱風爐的燃燒氣流上行后拱頂折返進入蓄 熱體的流動特征；并改進上述兩種爐型的陶瓷燃燒器結(jié)構(gòu)，采用拱頂下部設(shè)置 環(huán)形上噴的燃燒器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)燃燒氣流在燃燒室中先向上后折返向下，從而形 成回旋氣流并起到預(yù)熱上噴燃氣與助燃空氣的作用，同時有效避免了火井燃燒 室燃燒過程不穩(wěn)定的缺點；取消了卡魯金型熱風爐燃燒室上部的預(yù)混燃氣與空 氣的預(yù)燃室，使得熱風爐頂部燃燒室結(jié)構(gòu)得到有效簡化，增加了爐頂結(jié)構(gòu)的強 度與穩(wěn)定性，并且使得相同爐墻面積的燃燒室有效容積增大；由于燃燒氣流在 燃燒室的上行與折返，有足夠的時間實現(xiàn)燃氣與空氣的充分混合、預(yù)熱與燃燒， 因而燃燒室同時起到了卡魯金型熱風爐的預(yù)燃室與燃燒室的作用；由于卡魯金 型熱風爐燃燒室是一個漸擴形的流場結(jié)構(gòu)，為了氣流的穩(wěn)定和燃燒的穩(wěn)定必須 采用旋轉(zhuǎn)氣流流場，其結(jié)果是進入蓄熱體的燃燒氣流分布相當不均勻，而新結(jié) 構(gòu)的燃燒氣流經(jīng)折返后在回旋氣流的作用下會形成類似于管內(nèi)流動的流場結(jié) 構(gòu)，其分布的均勻性大為改善。因此，是一種集多種熱風爐優(yōu)良性能于一身的， 具有結(jié)構(gòu)簡單、流動、傳熱與燃燒性能優(yōu)良的新型熱風爐。
權(quán)利要求1、一種新型懸鏈線拱頂陶瓷燃燒器熱風爐，包括拱頂、陶瓷燃燒器、燃燒室和蓄熱室，其特征在于，拱頂(16)上部有懸鏈線體(8)，側(cè)部有熱風出口(9)，拱頂置于陶瓷燃燒器(A)上部，陶瓷燃燒器(A)置于爐體(1)上部內(nèi)，拱頂與陶瓷燃燒器及爐體(1)上部間組成燃燒室(7)，陶瓷燃燒器下部的爐體圍成蓄熱室(3)，爐體底部有冷風室(4)，冷風室與蓄熱室之間的爐體內(nèi)裝有爐箅(17)，以支撐蓄熱室中放置的蓄熱體，冷風室處的爐體上開有煙氣出口(5)和冷風入口(6)，蓄熱室處的爐體上有熱氣出口(19)，所說的陶瓷燃燒器是，燃燒器墻體內(nèi)有燃氣分配環(huán)道(13)和助燃空氣分配環(huán)道(10)，垂直燃氣分配環(huán)道和助燃空氣分配環(huán)道上分別布置有連通向上的數(shù)十個燃氣噴口(15)與助燃空氣噴口(14)，兩種噴口沿爐體內(nèi)壁環(huán)形交叉均勻分布，陶瓷燃燒器燃氣分配環(huán)道的外墻體上有與之垂直的燃氣入口管(11)，助燃空氣分配環(huán)道的外墻上有與之垂直的助燃空氣入口管(12)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型懸鏈線拱頂陶瓷燃燒器熱風爐，其特征在于， 所說的爐體(1)為圓筒形，爐體內(nèi)壁上有耐火材料層(2)，外面有防護層(18)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型懸鏈線拱頂陶瓷燃燒器熱風爐，其特征在于， 所說的爐頂、陶瓷燃燒器(A)支撐在爐體上構(gòu)成燃燒室(7)，使之與蓄熱室(3) 外爐體間形成各自可以自由移動的結(jié)構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型懸鏈線拱頂陶瓷燃燒器熱風爐，其特征在于， 所說的陶瓷燃燒器(A)的燃氣分配環(huán)道和助燃空氣分配環(huán)道于不同平面呈斜向 螺旋式置于燃燒器墻體內(nèi)，燃氣分配環(huán)道的燃氣噴口和助燃空氣分配環(huán)道的助 燃空氣噴口向燃燒室內(nèi)在同一環(huán)面交叉均勻排列。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型懸鏈線拱頂陶瓷燃燒器熱風爐，其特征在于， 所說的燃燒室(7)內(nèi)壁有經(jīng)質(zhì)耐火磚層，爐體(1)上部有耐熱鋼筋混凝土澆 注的環(huán)形預(yù)制層。
專利摘要本實用新型涉及一種新型懸鏈線拱頂陶瓷燃燒器熱風爐，有效解決熱風爐燃燒震蕩，氣流分布不均勻的問題，其結(jié)構(gòu)是，拱頂上部有懸鏈線體，側(cè)部有熱風出口，拱頂置于陶瓷燃燒器上部，陶瓷燃燒器置于爐體上部內(nèi)，爐體中有燃燒室、蓄熱室，爐體底部有冷風室，冷風室與蓄熱室之間的爐體內(nèi)裝有爐箅，冷風室處的爐體上開有煙氣出口和冷風入口，蓄熱室處的爐體上有熱氣出口，陶瓷燃燒器的墻體內(nèi)有燃氣分配環(huán)道和助燃空氣分配環(huán)道，垂直于兩環(huán)道上分別布置有燃氣噴口與助燃空氣噴口，兩種噴口沿爐體內(nèi)壁環(huán)形交叉均勻分布，陶瓷燃燒器燃氣分配環(huán)道的外墻體上有與之垂直的燃氣入口管，助燃空氣分配環(huán)道的外墻上有與之垂直的助燃空氣入口管，有良好的經(jīng)濟與社會效益。
文檔編號C21B9/04GK201245671SQ20082014904
公開日2009年5月27日 申請日期2008年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者劉世聚, 劉浩磊, 周西辰, 范建超, 魏福軍, 黃丙乾 申請人:鄭州豫興耐火材料有限公司