[發明專利]環道旋流上噴多孔蓄熱體預混預熱燃燒器

有效

• 申請號: 201010199233.0
• 申請日: 2010-06-12
• 公開（公告）號: CN101865467A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 陳維漢;劉世聚;劉力銘;劉東沛;崔方輝;范劍超
• 申請（專利權）人: 鄭州豫興耐火材料有限公司
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/62;F23D14/66
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務所(普通合伙) 41113
• 代理人: 聶孟民

一、技術領域

本發明涉及一種氣體燃料燃燒裝置，特別是作為燃燒器應用于工業加熱的熱風爐及工業爐窯上的一種環道旋流上噴多孔蓄熱體預混預熱燃燒。

二、背景技術

目前，在燃燒低熱值煤氣(如高爐煤氣、發生爐煤氣)的各種氣體燃燒器中，有煤氣集中噴射與空氣四周多流股噴射切入的套筒或矩形擴散燃燒結構、煤氣與空氣分層噴射混合燃燒結構、煤氣與空氣交錯噴射混合燃燒結構、煤氣與空氣預先混合的內預混噴射燃燒結構、以及新近發展的煤氣與空氣交錯向上噴射混合燃燒氣流折返的燃燒器結構等。總之，工業爐窯的燃燒器已經完成從套筒燃燒器，逐步過渡到梳篦形空氣噴嘴的矩形燃燒器的轉換，并發展到環形多噴嘴噴射、旋流混合的燃燒技術或者環形多噴嘴交錯上噴預混燃燒后氣流折返、自預熱的強化燃燒技術。隨著燃燒技術的發展，使低熱值煤氣的燃燒強度與火焰的穩定性都得到了較大的提高，再配合上煤氣與助燃空氣的預熱使得燃燒溫度也不斷升高、燃燒效率也逐步提升。但縱觀現有的煤氣燃燒器，仍然存在燃燒器結構復雜、燃燒氣流分配不均、燃燒氣流的可控性差等問題。因此，改進燃燒裝置的結構，跳出燃燒室中氣流混合燃燒的模式，利用煤氣與空氣在固體介質中混合燃燒的原理，使煤氣的燃燒過程在多孔介質中完成，以實現高強度燃燒與均勻高效傳熱-蓄熱的有效結合，應該是燃燒器發展上的一種創新。尤其是對于高爐熱風爐而言更能利用燃燒室中的蓄熱，在燃燒溫度不高的前提下實現穩定的高熱風溫度。

三、發明內容

針對上述情況，為克服現有技術缺陷，本發明之目的就是提供一種環道旋流上噴多孔蓄熱體預混預熱燃燒，可有效解決陶瓷燃燒器結構復雜，燃燒氣流分配不均、可控性差，從而實現高強度燃燒與均勻高效傳熱-蓄熱的有效結合，在燃燒溫度不高的情況下實現穩定的高熱風溫度的問題，其解決的技術方案是，包括圓筒墻體、拱頂和燃燒室，該燃燒器由圓筒墻體、半球形或倒懸鏈線旋成結構的拱頂一起構成球頂圓筒狀下開口，能使氣流在其中旋轉燃燒的燃燒室結構，圓筒墻體內壁上環狀布置上部開口的矩形截面的氣流初混環道，與其旋切相連有對稱布置的煤氣進氣管和空氣進氣管，燃燒室結構內裝填多孔蓄熱體，該多孔蓄熱體為耐火球堆砌、或是不同孔徑的格子磚，或是蜂窩狀陶瓷結構，選擇何種多孔蓄熱體，是根據燃燒器的大小及用途來決定。

本發明結構簡單，獨特，使用效果好，特別是采用結構簡單的煤氣與空氣氣流旋切初混進入燃燒器，上噴后折返進入多孔蓄熱體完成燃燒過程的新型結構的燃燒器，它能夠實現煤氣與空氣在向上開口的環形通道中旋流混合后噴射進入燃燒室，強制上行后拱頂折返進入多孔蓄熱體，借助于多孔介質大量的接觸面(單位體積80～120平方米)迅速完成燃燒過程，且借助于多孔介質混流均壓的作用形成均勻向下的煙氣流場。由于多孔蓄熱體的蓄熱為下一次氣體燃燒提供高溫環境使燃燒過程得以快速強化。在有限空間利用多孔材料特征實現快速預混、預熱與燃燒，就能有效降低空氣過量系數、提高燃燒溫度與燃燒強度、進而極大地簡化燃燒器結構與減輕燃燒器重量。

四、附圖說明

圖1為本發明燃燒器縱剖面主視圖。

圖2為本發明燃燒器橫剖面俯視圖。

五、具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式作詳細說明。

由圖1、2所示，本發明包括圓筒墻體、拱頂和燃燒室，該燃燒器由圓筒墻體1、半球形或倒懸鏈線旋成結構的拱頂2一起構成球頂圓筒狀下開口，能使氣流在其中旋轉燃燒的燃燒室結構3，圓筒墻體1內壁上環狀布置上部開口的矩形截面的氣流初混環道4，與其旋切相連有對稱布置的煤氣進氣管5和空氣進氣管6，燃燒室結構3內裝填多孔蓄熱體7，該多孔蓄熱體為耐火球堆砌、或是不同孔徑的格子磚，或是蜂窩狀陶瓷結構。

為了保證使用效果，所說的氣流初混環道4在燃燒室內壁水平周向布置，其橫截面是高度大而寬度小的矩形截面，上部開口于燃燒室，構成混合氣流的進入燃燒室的環形通道；

所說的氣流初混環道4與其旋切向相連接的煤氣進氣管5和空氣進氣管6是對稱布置的；其傾斜角在45°～90°之間，其數目一般在1～4對之間，管道2直徑參數的選擇要根據燃燒器的熱負荷大小、噴射流速選擇、以及燃燒器的直徑大小而定；

所說的燃燒室結構3內充分裝填多孔蓄熱體7，其結構可以是耐火球堆砌，球的直徑在φ40～φ90mm之間，可以是不同孔徑的格子磚，其孔徑在φ15～φ40mm之間，也可以是蜂窩狀陶瓷結構，小孔為正六邊形或正方形，其選擇與燃燒器大小及用途密切相關；

所說的燃燒室結構3內充分裝填多孔蓄熱體7，其形狀可以是圓臺形，可以是球形或橢球形，也可以是與拱頂形狀相應的外形結構。