專利名稱：一種新型高風(fēng)溫頂燃式球床熱風(fēng)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及熱風(fēng)爐，特別是一種新型高風(fēng)溫頂燃式球床熱風(fēng)爐。
二背景技術(shù)：
目前有的煉鐵廠，使用的熱風(fēng)爐仍然是采用套筒燃燒方式的頂燃式熱風(fēng)爐，這種頂燃式熱風(fēng)爐是70年代研究發(fā)明而推廣應(yīng)用的，熱風(fēng)爐的特征是將一個套筒燃燒器布置在拱頂?shù)膫?cè)墻上，并有一定的旋切角度且略為上翹地安裝，煤氣與空氣通過各自的流道以噴射方式進(jìn)入燃燒室，且相互混合后經(jīng)預(yù)熱而著火燃燒，燃燒后的煙氣流以旋轉(zhuǎn)向下的方式進(jìn)入蓄熱室，在加熱蓄熱體之后進(jìn)入煙道。由于這種熱風(fēng)爐只有一個或兩個大的套筒燃燒器，煤氣與空氣很難通過大流股射流二實(shí)現(xiàn)相互的充分混合，同時大流股氣流進(jìn)入燃燒室后也很難形成均勻的進(jìn)入蓄熱室氣流?？梢钥隙ǖ刂v，這種氣流的混合方式不具備強(qiáng)預(yù)混后高強(qiáng)度燃燒的特征，火焰長度一定很長，不均勻的流場分布也不會與蓄熱體間有良好熱量傳遞效果。從七十年代至今一些熱風(fēng)爐上仍然在使用，且改進(jìn)的程度有限。因此，使用這種燃燒器勢必會造成大量煤氣與空氣在沒有完全混合的情況下進(jìn)入蓄熱體內(nèi)混合燃燒，產(chǎn)生蓄熱體局部高溫，致使蓄熱體在高溫下軟化變形，對球床而言就會相互粘結(jié)，導(dǎo)致部分氣流通道堵塞，失去進(jìn)行熱交換的作用，如果嚴(yán)重的話就使送風(fēng)時間縮短，且風(fēng)溫上不去，而排煙溫度卻會升高。從結(jié)構(gòu)上講，其最大缺陷就是燃燒器上部噴口帶有角度而造成其受力狀態(tài)不好，如果燃燒口垮塌、拱頂勢必隨之垮塌，這種現(xiàn)象在這類熱風(fēng)爐上無一例外地存在。有鑒于此，很多煉鐵廠采取增加一座類卡魯金式的熱風(fēng)爐，或增加一座其它類型的熱風(fēng)爐，以此來改善套筒熱風(fēng)爐因結(jié)構(gòu)問題帶來的后果。但是，卡魯金熱風(fēng)爐經(jīng)過反復(fù)調(diào)試和使用證明，風(fēng)溫并不比原來的套筒式熱風(fēng)爐的風(fēng)溫高，也不是理想的高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐。由于在國內(nèi)所有卡魯金熱風(fēng)爐使用的都是煤氣、空氣雙預(yù)熱，預(yù)熱溫度在180-200度之間，在這樣條件下，設(shè)計(jì)風(fēng)溫是在1150—1250度之間。這樣的風(fēng)溫水平是由于卡魯金熱風(fēng)爐燃燒器是采取煤氣、空氣分層混合，其混合效果并不好，加上氣體旋流運(yùn)行的作用，使煙氣進(jìn)入蓄熱體表面時分布極不均勻，蓄熱室的熱利用效率沒有得到發(fā)揮和提高，久而久之，由于旋流的作用，靠爐體大墻環(huán)周耐火球下陷、形成反鍋底狀，并使局部耐火球形成板結(jié)，影響熱風(fēng)爐蓄熱體壽命，被迫換球。熱風(fēng)爐拱頂氧化下沉、剝落、托圈氧化都是較嚴(yán)重的實(shí)實(shí)在在存在的問題。因此，在同等條件下，卡魯金熱風(fēng)爐技術(shù)對比并不占優(yōu)勢，甚至還比套筒熱風(fēng)爐技術(shù)差，風(fēng)溫比原來的套筒式熱風(fēng)爐的風(fēng)溫低。至于采用內(nèi)混合燃燒模式的熱風(fēng)爐，其噴嘴采用煤氣、空氣在噴嘴內(nèi)預(yù)混合后從噴嘴90度無旋直噴流進(jìn)入預(yù)燃室。這種混合燃燒模式在混合方面比其它混合模式效果好，但由于氣流沒有旋轉(zhuǎn)，煙氣流存在漂浮不定的狀態(tài)，以致蓄熱體的熱利用率并沒有提高。由于兩種氣體在預(yù)燃室內(nèi)部已實(shí)現(xiàn)良好地混合，即使沒有完全燃燒的氣體，在運(yùn)行到錐段燃燒室內(nèi)也能繼續(xù)實(shí)現(xiàn)二次燃燒。這就可以避免空氣、煤氣進(jìn)入蓄熱體內(nèi)燃燒而造成蓄熱體板結(jié)、葡萄球狀現(xiàn)象。這樣，蓄熱體的使用周期會延長，更由于燃燒完全，熱風(fēng)爐的整體效率有所提高，使得同樣條件下熱風(fēng)溫度會高于卡魯金熱風(fēng)爐的熱風(fēng)溫度。但也存在著卡魯金錐型拱頂?shù)氖芰Y(jié)構(gòu)不佳、流場分布不均勻、熱效率不高等問題。因此，也不是理想的熱風(fēng)爐，故改進(jìn)和創(chuàng)新勢在必行。
三
實(shí)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(shí)用新型之目的就是提供一種新型高風(fēng)溫頂燃式球床熱風(fēng)爐，可有效解決現(xiàn)有熱風(fēng)爐內(nèi)煤氣與空氣混合不均勻、燃燒不完全，煙氣流場分布不均勻，拱頂受力結(jié)構(gòu)差的問題，其解決的技術(shù)方案是，包括有爐體、拱頂和陶瓷燃燒器，拱頂內(nèi)有置于爐體上部托圈上的陶瓷燃燒器，所說的陶瓷燃燒器是，在燃燒器壁體內(nèi)有煤氣環(huán)道與空氣環(huán)道，在煤氣環(huán)道和空氣環(huán)道上分別沿周向經(jīng)導(dǎo)管設(shè)置有呈交錯布置向上噴射的煤氣噴嘴與空氣噴嘴，煤氣環(huán)道與煤氣入口相連通，空氣環(huán)道與空氣入口相連通，爐體上部的拱頂內(nèi)有燃燒室，并與拱頂上的熱氣出口相連通，陶瓷燃燒器下部經(jīng)迷宮式連接體與爐體上部相連，陶瓷燃燒器下方的爐體內(nèi)有蓄熱室，蓄熱室下部有置于爐底上的
爐箅子，爐體內(nèi)壁上有耐火材料層，爐體下部的側(cè)壁上有煙道和下部人 L。本實(shí)用新型熱效
率高、風(fēng)溫高、節(jié)能、使用壽命長，是熱風(fēng)爐上的創(chuàng)新。
四
附圖為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)剖視圖。
五具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明。 由附圖給出，本實(shí)用新型包括有爐體、拱頂和陶瓷燃燒器，拱頂12內(nèi)有置于爐體2上部托圈上的陶瓷燃燒器8，所說的陶瓷燃燒器是，在燃燒器壁體內(nèi)有煤氣環(huán)道14與空氣環(huán)道17，在煤氣環(huán)道和空氣環(huán)道上分別沿周向經(jīng)導(dǎo)管18a、18b設(shè)置有呈交錯布置向上噴射的煤氣噴嘴20與空氣噴嘴19，煤氣環(huán)道與煤氣入口 13相連通，空氣環(huán)道與空氣入口 16相連通，爐體上部的拱頂內(nèi)有燃燒室11，并與拱頂上的熱氣出口 9相連通，陶瓷燃燒器8下部經(jīng)迷宮式連接體15與爐體上部相連，陶瓷燃燒器下方的爐體內(nèi)有蓄熱室7，蓄熱室下部有置于爐底1上的爐箅子6，爐體內(nèi)壁上有耐火材料層5，爐體下部的側(cè)壁上有煙道3和下部人孔4。 為了保證使用效果和維修方便，所說的拱頂12上有上部人孔10 ;所說的煤氣噴嘴20、空氣噴嘴19、煤氣環(huán)道14、空氣環(huán)道17采用以堇青石_莫來石為原料的抗熱震材料(磚)制成；所說的爐體2、拱頂12上部采用密度大于2. 65t/m3的高鋁磚砌成；所說的爐箅子6上方的爐體內(nèi)有耐火球球床，耐火球球床的高度為8米，以降低排煙溫度，切實(shí)改善爐箅子的工作環(huán)境，使其更加安全與穩(wěn)定；所說的煤氣環(huán)道14和空氣環(huán)道17靠近煤氣進(jìn)口 、空氣進(jìn)口向左右延伸兩米的連接部位，用0. 5毫米的不銹鋼板兩層重疊密封，謹(jǐn)防空氣和煤氣之間相互竄氣而發(fā)生不安全事故；所說的煤氣環(huán)道14和空氣環(huán)道17的截面積是沿流動方向逐步減小的結(jié)構(gòu)，以改善煤氣噴嘴與空氣噴嘴出口速度的不均勻分布；所說的陶瓷燃燒器8的墻體是上下、左右相互咬合的子母扣磚砌結(jié)構(gòu)，是為了防止環(huán)狀砌筑的磚塊因周向膨脹與周向收縮造成墻體位移，以使燃燒器在砌筑后牢固連成一體；所說的煤氣噴嘴20與空氣噴嘴19為實(shí)現(xiàn)煤氣與空氣氣流的相互快速混合、進(jìn)而高強(qiáng)度燃燒、沿煤氣環(huán)道、空氣環(huán)道周向有30個煤氣噴嘴、30個空氣噴嘴，相互交錯排列、首尾相接，形成一個能保證充分混合的鏈，在噴嘴的上方有用高強(qiáng)低鐵莫來石輕質(zhì)磚砌成的預(yù)混環(huán)道，將使得氣流的混合效果更好；所說的爐體2與煤氣環(huán)道和空氣環(huán)道中間有一環(huán)形的輕質(zhì)隔熱耐火材料層。 本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)合理，并經(jīng)在450m3高爐熱風(fēng)爐上應(yīng)用，取得了良好的運(yùn)行效果。由于陶瓷燃燒器被設(shè)置在拱頂?shù)南虏亢托顭崾掖髩χ?，其熱穩(wěn)定性大大加強(qiáng)，不像原來的套筒燃燒器是完全暴露在燃燒室中的，以及類似于卡魯金的爐型結(jié)構(gòu)，其燃燒器暴露在燃燒室中的程度都遠(yuǎn)大于改造后的燃燒器，因此，本實(shí)用新型熱風(fēng)爐及其燃燒器的壽命可以達(dá)到12—15年不大修，由于采用環(huán)形交錯環(huán)狀布置垂直上噴噴嘴的燃燒器，在與拱頂燃燒室組合后，使煤氣與空氣實(shí)現(xiàn)快速預(yù)混、回流預(yù)熱、穩(wěn)定而高強(qiáng)度燃燒、煙氣流拱頂折返后進(jìn)入蓄熱體的流動燃燒模式，不再會出現(xiàn)燃燒不完全、甚至在球床蓄熱體中燃燒的現(xiàn)象，也徹底杜絕了造成耐火球變形、壓扁、粘接的根源，在此條件下耐火球的換球周期將延長到六年左右。 由上述可以看出，本實(shí)用新型和現(xiàn)有熱風(fēng)爐有明顯區(qū)別，煤氣和空氣混合均勻、燃燒完全，煙氣流場分布均勻，拱頂受力結(jié)構(gòu)好，是高效率、高風(fēng)溫、節(jié)能、長壽的熱風(fēng)爐，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。
權(quán)利要求一種新型高風(fēng)溫頂燃式球床熱風(fēng)爐，包括有爐體、拱頂和陶瓷燃燒器，其特征在于，拱頂(12)內(nèi)有置于爐體(2)上部托圈上的陶瓷燃燒器(8)，所說的陶瓷燃燒器是，在燃燒器壁體內(nèi)有煤氣環(huán)道(14)與空氣環(huán)道(17)，在煤氣環(huán)道和空氣環(huán)道上分別沿周向經(jīng)導(dǎo)管(18a、18b)設(shè)置有呈交錯布置向上噴射的煤氣噴嘴(20)與空氣噴嘴(19)，煤氣環(huán)道與煤氣入口(13)相連通，空氣環(huán)道與空氣入口(16)相連通，爐體上部的拱頂內(nèi)有燃燒室(11)，并與拱頂上的熱氣出口(9)相連通，陶瓷燃燒器(8)下部經(jīng)迷宮式連接體(15)與爐體上部相連，陶瓷燃燒器下方的爐體內(nèi)有蓄熱室(7)，蓄熱室下部有置于爐底(1)上的爐箅子(6)，爐體內(nèi)壁上有耐火材料層(5)，爐體下部的側(cè)壁上有煙道(3)和下部人孔(4)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型高風(fēng)溫頂燃式球床熱風(fēng)爐，其特征在于，所說的拱頂 (12)上有上部人孔(10)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高風(fēng)溫頂燃式球床熱風(fēng)爐，其特征在于，所說的爐箅子 (6)上方的爐體內(nèi)有耐火球球床，耐火球球床的高度為8米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高風(fēng)溫頂燃式球床熱風(fēng)爐，其特征在于，所說的煤氣環(huán) 道(14)和空氣環(huán)道(17)靠近煤氣進(jìn)口、空氣進(jìn)口向左右延伸兩米的連接部位，用0.5毫米 的不銹鋼板兩層重疊密封。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高風(fēng)溫頂燃式球床熱風(fēng)爐，其特征在于，所說的煤氣環(huán) 道(14)和空氣環(huán)道(17)的截面積是沿流動方向逐步減小的結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高風(fēng)溫頂燃式球床熱風(fēng)爐，其特征在于，所說的陶瓷燃 燒器(8)的墻體是上下、左右相互咬合的子母扣磚砌結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高風(fēng)溫頂燃式球床熱風(fēng)爐，其特征在于，所說的煤氣噴 嘴(20)與空氣噴嘴(19)沿煤氣環(huán)道、空氣環(huán)道周向有30個煤氣噴嘴、30個空氣噴嘴，相互 交錯排列、首尾相接，形成一個充分混合的鏈，在噴嘴的上方有用高強(qiáng)低鐵莫來石輕質(zhì)磚砌 成的預(yù)混環(huán)道。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型高風(fēng)溫頂燃式球床熱風(fēng)爐，其特征在于，所說的爐體(2) 與煤氣環(huán)道和空氣環(huán)道中間有一環(huán)形的輕質(zhì)隔熱耐火材料層。
專利摘要本實(shí)用新型涉及新型高風(fēng)溫頂燃式球床熱風(fēng)爐，有效解決現(xiàn)有熱風(fēng)爐內(nèi)煤氣與空氣混合不均勻、燃燒不完全，煙氣流場分布不均勻，拱頂受力結(jié)構(gòu)差的問題，其結(jié)構(gòu)是，拱頂內(nèi)有置于爐體上部托圈上的陶瓷燃燒器，所說的陶瓷燃燒器是，在燃燒器壁體內(nèi)的煤氣環(huán)道和空氣環(huán)道上分別沿周向經(jīng)導(dǎo)管設(shè)置有呈交錯布置向上噴射的煤氣噴嘴與空氣噴嘴，煤氣環(huán)道與煤氣入口相連通，空氣環(huán)道與空氣入口相連通，爐體上部的拱頂內(nèi)的燃燒室與拱頂上的熱氣出口相連通，陶瓷燃燒器下部經(jīng)迷宮式連接體與爐體上部相連，陶瓷燃燒器下方的爐體內(nèi)的蓄熱室下部有置于爐底上的爐箅子，爐體內(nèi)壁上有耐火材料層，下部的側(cè)壁上有煙道和下部人孔，本實(shí)用新型熱效率高、風(fēng)溫高、節(jié)能、使用壽命長。
文檔編號C21B9/00GK201501893SQ200920224260
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月20日
發(fā)明者劉世聚, 劉 東, 劉力銘, 范劍超, 陳維漢 申請人:鄭州豫興耐火材料有限公司