[發明專利]一種帶變截面噴嘴燃燒器的頂燃式熱風爐

在審

• 申請號: 202110187835.2
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN113046506A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 宋志順;劉紅軍;祝圣遠;叢培生;費圣剛;樊德義
• 申請（專利權）人: 山東省冶金設計院股份有限公司
• 主分類號: C21B9/00
• 分類號: C21B9/00;C21B9/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種帶變截面噴嘴燃燒器的頂燃式熱風爐，包括頂部的燃燒器、中部的燃燒室和下部的蓄熱室；所述燃燒器包括燃燒器隔熱墻、燃燒器內腔、煤氣入口、煤氣環腔、煤氣噴嘴、空氣入口、空氣環腔和空氣噴嘴；煤氣和空氣分別通過所述煤氣入口和空氣入口采用切向進氣的方式進入到煤氣環腔和空氣環腔中；所述煤氣噴嘴和空氣噴嘴的截面積沿著氣流方向逐漸擴大，并將煤氣和空氣均勻噴射進燃燒器內腔中；煤氣和空氣充分混合后在燃燒室中穩定燃燒，燃燒后的高溫煙氣均勻進入到蓄熱室中進行換熱。本發明能夠有效解決熱風爐內氣流中心偏移的問題，達到提高熱風溫度、延長熱風爐使用壽命的目的。

技術領域

本發明涉及冶金工業的高爐熱風爐領域，特別是涉及一種帶變截面噴嘴燃燒器的頂燃式熱風爐。

背景技術

熱風爐是高爐煉鐵工序中的必要配置，其主要作用是不斷的為高爐提供高溫助燃空氣。頂燃式熱風爐以其結構穩定、風溫高、壽命長、投資省的特點，在熱風爐新建和改造工程中被廣泛應用并取得了良好的效果。

傳統頂燃式熱風爐的空氣和煤氣通過空氣入口和煤氣入口沿燃燒器徑向進入空氣環腔和煤氣環腔，空氣噴嘴和煤氣噴嘴與燃燒器徑向成一夾角，空氣和煤氣由燃燒器內壁噴嘴噴出后旋切混合，隨后混合的氣體進入到燃燒室內完成燃燒反應，燃燒產生的高溫煙氣進入到蓄熱室與格子磚進行蓄熱，待蓄熱完成后將冷空氣通入到蓄熱室利用格子磚的熱量來加熱冷空氣，冷空氣在蓄熱室與格子磚充分換熱后被加熱為1200℃以上的高溫空氣輸送到高爐中參與反應。

在頂燃式熱風爐的實踐應用中發現頂燃式熱風爐還普遍存在以下問題：燃燒室內局部高溫、爐內氣流分布不均、格子磚受熱不均等問題，這些問題嚴重制約著熱風爐的運行效率和結構穩定。經理論模擬分析發現：煤氣和空氣在燃燒器內腔中旋切混合后在燃燒室內形成高速旋轉的氣流，氣流由燃燒器進入燃燒室的過程中氣流會遠離中心發生偏移。頂燃式熱風爐的燃燒器決定著爐內的燃料混合、燃燒效果以及流場的分布情況，傳統頂燃式熱風爐燃燒器的空氣和煤氣沿燃燒器徑向進入空氣環腔和煤氣環腔，臨近空氣入口和煤氣入口的噴嘴壓力和流量都較高，而遠離空氣入口和煤氣入口的噴嘴壓力和流量都較低，每個噴嘴的壓力和流量各異，導致煤氣和空氣不能充分混合和燃燒，燃燒后的煙氣速度場和溫度場也不均勻、穩定，不均勻高溫煙氣進入蓄熱室后會導致格子磚受熱不均，長此以往會導致熱風爐結構損壞、風溫降低、能耗增加等問題。

近年來，各種改進的頂燃式熱風爐都沒有從根本上解決氣流中心偏移的問題。因此為了解決上述面臨的問題，使頂燃式熱風爐滿足高風溫、長壽命的要求，必須對傳統頂燃式熱風爐的結構，特別是燃燒器結構進行改進。

發明內容

針對現有頂燃式熱風爐技術存在的問題，本發明的主要目的是提供一種帶變截面噴嘴燃燒器的頂燃式熱風爐，來解決現有頂燃式熱風爐氣流中心偏移等問題，以實現熱風爐內的速度場和溫度場均布，提高蓄熱體利用效率，延長熱風爐使用壽命的目的。

本發明采用的技術方案是，一種帶變截面噴嘴燃燒器的頂燃式熱風爐，包括頂部的燃燒器、中部的燃燒室和下部的蓄熱室；所述燃燒器包括燃燒器隔熱墻、燃燒器內腔、煤氣入口、煤氣環腔、煤氣噴嘴、空氣入口、空氣環腔、空氣噴嘴；所述煤氣入口與煤氣環腔切向相連，所述煤氣環腔環向布置于燃燒器隔熱墻上部，并通過多個煤氣噴嘴與燃燒器內腔連通；所述空氣入口與空氣環腔切向相連，所述空氣環腔環向布置于燃燒器隔熱墻下部，并通過多個空氣噴嘴與燃燒器內腔連通。

進一步地，所述煤氣噴嘴環向布置在燃燒器內腔外側，沿遠離煤氣入口的方向，煤氣噴嘴的截面積逐漸擴大。

進一步地，所述空氣噴嘴環向布置在燃燒器內腔外側，沿遠離空氣入口的方向，空氣噴嘴的截面積逐漸擴大。

進一步地，所述煤氣噴嘴的方向與煤氣環腔氣流方向不大于90度。

進一步地，所述空氣噴嘴的方向與空氣環腔氣流方向不大于90度。