CN115727324A - 一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器及其使用方法，属于热风炉燃烧器技术领域。本发明包括耐火实体，耐火实体的墙体内分别开设有煤气环道和空气环道；所述的煤气环道的输出端设置有煤气支道，煤气支道的输出端连接有煤气喷道；所述的空气环道的输出端设置有空气支道，空气支道的输出端连接有空气喷道，空气喷管间隔位于煤气喷道的两侧，空气喷管、煤气喷道的输出端共同连接有预混膨胀腔。本发明煤气喷道和两侧的空气喷道共同构成文丘里管结构，在热风炉烧炉阶段，可以使得煤气和空气在预混膨胀腔充分混合，达到高效燃烧和燃烧室内无煤气残留的目的，提高燃烧器的使用安全性，延长燃烧器的使用寿命。

Description

一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器及其使用方法

技术领域

本发明涉及热风炉燃烧器技术领域，更具体地说，涉及一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器及其使用方法。

背景技术

热风炉是高炉炼铁的基本配置之一，其主要作用就是向高炉提供高温热空气。燃烧器的作用是通过燃烧煤气产生高温的烟气，利用高温烟气加热热风炉下部的蓄热体，在蓄热体达到一定的温度和蓄热量后，通过下部蓄热体向冷风传热来达到加热冷风的目的。

目前，顶燃式热风炉主流燃烧器一般都有一个空气环道和一个煤气环道。煤气环道位于燃烧器的上部，并设计有多个旋射式煤气喷口；空气环道位于燃烧器的下部，并设计有多个直射式空气喷口。这种设计的主要存在的问题是烧炉结束以后燃烧器内残余煤气不能吹扫干净，造成煤气残留，煤气残留部位包括燃烧室上部拱顶死区和煤气环道，残留的煤气在热风炉送风阶段和高温富氧热空气混合造成燃烧器的爆燃爆震，造成燃烧器砌体损坏。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器及其使用方法，本发明通过烧嘴单元中中间的煤气喷道和两侧的空气喷道共同构成文丘里管结构，在热风炉烧炉阶段，可以使得煤气和空气在预混膨胀腔充分混合，达到高效燃烧和燃烧室内无煤气残留的目的，在烧炉结束后各部位均无煤气富集，提高燃烧器的使用安全性，延长燃烧器的使用寿命。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器，包括耐火实体，所述的耐火实体内设置有燃烧室，耐火实体的墙体内分别开设有煤气环道和空气环道；

所述的煤气环道的输出端设置有煤气支道，煤气支道的输出端连接有煤气喷道；

所述的空气环道的输出端设置有空气支道，空气支道的输出端连接有空气喷道，空气喷管间隔位于煤气喷道的两侧，空气喷管、煤气喷道的输出端共同连接有预混膨胀腔，预混膨胀腔的输出端与燃烧室连接。

进一步地，所述的煤气环道和空气环道分别位于耐火实体并呈上、下位环状布置，煤气环道的输入端设置有煤气入口，空气环道的输入端设置有空气入口，空气入口和煤气入口采用单个入口或多个均布入口。

进一步地，所述的燃烧室的底部设置有高温烟气出口，预混的空煤气在燃烧器内燃烧，生产的高温烟气经高温烟气出口进入热风炉内，高温烟气出口较燃烧室采用缩径结构。

进一步地，所述的燃烧器为短焰型燃烧器，耐火实体可采用耐火砖砌筑，也可改用耐火浇注料整体浇筑或其他耐高温预制件。

进一步地，所述的煤气环道和空气环道采用空上煤下或煤上空下布置。

进一步地，所述的空气喷管、煤气喷道采用煤气喷道位于中间，空气喷管位于煤气喷道的两侧，或空气喷管位于中间，煤气喷道位于空气喷管两侧，两者共同构成文丘里管结构。

进一步地，所述的预混膨胀腔采用喇叭形结构，空煤气在腔内预混后进入燃烧室燃烧。

进一步地，所述的空气喷管、煤气喷道与预混膨胀腔构成烧嘴单元，烧嘴单元在燃烧器上沿圆周方向均布，烧嘴单元数量在10～40之间。

进一步地，所述的燃烧器处于热风炉燃烧阶段时：煤气依次经过煤气入口、煤气环道、煤气支道和煤气喷道进入预混膨胀腔，空气依次经过空气入口、空气环道、空气支道和空气喷道进入预混膨胀腔，煤气和空气在预混膨胀腔充分混合后进入燃烧室燃烧，产生的高温烟气经高温烟气出口进入热风炉主体加热格子砖，由于煤气在燃烧室内已充分完全燃烧，燃烧室上部的拱顶区无煤气富集。

进一步地，所述的燃烧器燃烧结束后，先关闭煤气入口的煤气供给，接通氮气或压缩空气，空气入口继续接通空气，煤气喷道和空气喷道构成文丘里管结构，在煤气喷道出口处形成负压区，均匀的将煤气环道内的煤气吸出，和空气一起进入燃烧室燃烧后排出，使煤气环道、煤气入口、煤气支道和煤气喷道内均无煤气残留。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明通过烧嘴单元中中间的煤气喷道和两侧的空气喷道共同构成文丘里管结构，在热风炉烧炉阶段，可以使得煤气和空气在预混膨胀腔充分混合，达到高效燃烧和燃烧室内无煤气残留的目的，在烧炉结束后，由于文丘里管的负压效应，利用空气吸出煤气环道内残余煤气，通过短焰燃烧和文丘里管结构负压排出相结合，既改善了空煤气的混合效果，提高燃烧室的燃烧效率，也消除了燃烧结束后燃烧器内的煤气残留，在烧炉结束后各部位均无煤气富集，提高燃烧器的使用安全性，延长燃烧器的使用寿命等目的。

附图说明

图1为本发明的内部结构立面示意图；

图2为本发明的A-A断面示意图；

图3为本发明的A部放大示意图；

图4为本发明的B-B断面示意图。

图中：1、耐火实体；2、煤气环道；3、煤气入口；4、空气环道；5、空气入口；6、煤气支道；7、空气支道；8、煤气喷道；9、空气喷道；10、预混膨胀腔；11、燃烧室；12、高温烟气出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述：

实施例1

从图1-4可以看出，本实施例的一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器，包括耐火实体1，耐火实体1内设置有燃烧室11，耐火实体1的墙体内分别开设有煤气环道2和空气环道4；

煤气环道2的输出端设置有煤气支道6，煤气支道6的输出端连接有煤气喷道8；

空气环道4的输出端设置有空气支道7，空气支道7的输出端连接有空气喷道9，煤气喷道8位于中心，空气喷管9间隔位于煤气喷道8的两侧，空气喷管9、煤气喷道8的输出端共同连接有预混膨胀腔10，预混膨胀腔10的输出端与燃烧室11连接。

煤气环道2和空气环道4分别位于耐火实体1并呈上、下位环状布置，煤气环道2的输入端设置有煤气入口3，空气环道4的输入端设置有空气入口5，空气入口5和煤气入口3采用单个入口或多个均布入口。

燃烧室11的底部设置有高温烟气出口12，预混的空煤气在燃烧器内燃烧，生产的高温烟气经高温烟气出口12进入热风炉内，高温烟气出口12较燃烧室11采用缩径结构。

燃烧器为短焰型燃烧器，耐火实体1可采用耐火砖砌筑，也可改用耐火浇注料整体浇筑或其他耐高温预制件。

煤气环道2和空气环道4采用空上煤下或煤上空下布置。

空气喷管9、煤气喷道8采用煤气喷道8位于中间，空气喷管9位于煤气喷道8的两侧，或空气喷管9位于中间，煤气喷道8位于空气喷管9两侧，两者共同构成文丘里管结构。

文丘里管结构采用煤气在中间空气在两侧布置或煤气在中心空气在外环布置。

预混膨胀腔10采用喇叭形结构，空煤气在腔内预混后进入燃烧室11燃烧。

空气喷管9、煤气喷道8与预混膨胀腔10构成烧嘴单元，烧嘴单元在燃烧器上沿圆周方向均布，烧嘴单元数量在10～40之间。

实施例2

从图1-4可以看出，本实施例的一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器的使用方法，燃烧器处于热风炉燃烧阶段时：煤气依次经过煤气入口3、煤气环道2、煤气支道6和煤气喷道8进入预混膨胀腔10，空气依次经过空气入口5、空气环道4、空气支道7和空气喷道9进入预混膨胀腔10，煤气和空气在预混膨胀腔10充分混合后进入燃烧室11燃烧，产生的高温烟气经高温烟气出口12进入热风炉主体加热格子砖，由于煤气在燃烧室11内已充分完全燃烧，燃烧室11上部的拱顶区无煤气富集。

实施例3

从图1-4可以看出，本实施例的一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器的使用方法，燃烧器燃烧结束后，先关闭煤气入口3的煤气供给，接通氮气或压缩空气，空气入口5继续接通空气，煤气喷道8和空气喷道9构成文丘里管结构，在煤气喷道8出口处形成负压区，均匀的将煤气环道2内的煤气吸出，和空气一起进入燃烧室11燃烧后排出，使煤气环道2、煤气入口3、煤气支道6和煤气喷道8内均无煤气残留。

本发明通过烧嘴单元中中间的煤气喷道8和两侧的空气喷道9共同构成文丘里管结构，在热风炉烧炉阶段，可以使得煤气和空气在预混膨胀腔10充分混合，达到高效燃烧和燃烧室11内无煤气残留的目的，在烧炉结束后，由于文丘里管的负压效应，利用空气吸出煤气环道2内残余煤气，提高燃烧器的使用寿命和安全性。

本发明处于烧炉阶段时，使煤气和空气在烧嘴内混合，进入燃烧室11后便充分燃烧，使燃烧室11上部拱顶死区无煤气富集，燃烧结束后，设置中间煤气喷道8和两侧的空气喷道9共同构成文丘里管结构，由于文丘里管的负压效应，利用空气负压吸出煤气环道2内残余煤气后进入燃烧室11燃烧，使煤气环道2无煤气残余。

本发明通过短焰燃烧和文丘里管结构负压排出相结合，既改善了空煤气的混合效果，提高燃烧室11的燃烧效率，也消除了燃烧结束后燃烧器内的煤气残留，在烧炉结束后各部位均无煤气富集，提高燃烧器的使用安全性，延长燃烧器的使用寿命等目的。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器，包括耐火实体(1)，其特征在于：所述的耐火实体(1)内设置有燃烧室(11)，耐火实体(1)的墙体内分别开设有煤气环道(2)和空气环道(4)；

所述的煤气环道(2)的输出端设置有煤气支道(6)，煤气支道(6)的输出端连接有煤气喷道(8)；

所述的空气环道(4)的输出端设置有空气支道(7)，空气支道(7)的输出端连接有空气喷道(9)，空气喷管(9)间隔位于煤气喷道(8)的两侧，空气喷管(9)、煤气喷道(8)的输出端共同连接有预混膨胀腔(10)，预混膨胀腔(10)的输出端与燃烧室(11)连接。

2.根据权利要求1所述的一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器，其特征在于：所述的煤气环道(2)和空气环道(4)分别位于耐火实体(1)并呈上、下位环状布置，煤气环道(2)的输入端设置有煤气入口(3)，空气环道(4)的输入端设置有空气入口(5)，空气入口(5)和煤气入口(3)采用单个入口或多个均布入口。

3.根据权利要求2所述的一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器，其特征在于：所述的燃烧室(11)的底部设置有高温烟气出口(12)，预混的空煤气在燃烧器内燃烧，生产的高温烟气经高温烟气出口(12)进入热风炉内，高温烟气出口(12)较燃烧室(11)采用缩径结构。

4.根据权利要求1所述的一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器，其特征在于：所述的燃烧器为短焰型燃烧器，耐火实体(1)可采用耐火砖砌筑，也可改用耐火浇注料整体浇筑。

5.根据权利要求1所述的一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器，其特征在于：所述的煤气环道(2)和空气环道(4)采用空上煤下或煤上空下布置。

6.根据权利要求1所述的一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器，其特征在于：所述的空气喷管(9)、煤气喷道(8)采用煤气喷道(8)位于中间，空气喷管(9)位于煤气喷道(8)的两侧，或空气喷管(9)位于中间，煤气喷道(8)位于空气喷管(9)两侧，两者共同构成文丘里管结构。

7.根据权利要求1所述的一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器，其特征在于：所述的预混膨胀腔(10)采用喇叭形结构，空煤气在腔内预混后进入燃烧室(11)燃烧。

8.根据权利要求1所述的一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器，其特征在于：所述的空气喷管(9)、煤气喷道(8)与预混膨胀腔(10)构成烧嘴单元，烧嘴单元在燃烧器上沿圆周方向均布，烧嘴单元数量在10～40之间。

9.根据权利要求3所述的一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器的使用方法，其特征在于：所述的燃烧器处于热风炉燃烧阶段时：煤气依次经过煤气入口(3)、煤气环道(2)、煤气支道(6)和煤气喷道(8)进入预混膨胀腔(10)，空气依次经过空气入口(5)、空气环道(4)、空气支道(7)和空气喷道(9)进入预混膨胀腔(10)，煤气和空气在预混膨胀腔(10)充分混合后进入燃烧室(11)燃烧，产生的高温烟气经高温烟气出口(12)进入热风炉主体加热格子砖，由于煤气在燃烧室(11)内已充分完全燃烧，燃烧室(11)上部的拱顶区无煤气富集。

10.根据权利要求9所述的一种顶燃热风炉用高效安全燃烧器的使用方法，其特征在于：所述的燃烧器燃烧结束后，先关闭煤气入口(3)的煤气供给，接通氮气或压缩空气，空气入口(5)继续接通空气，煤气喷道(8)和空气喷道(9)构成文丘里管结构，在煤气喷道(8)出口处形成负压区，均匀的将煤气环道(2)内的煤气吸出，和空气一起进入燃烧室(11)燃烧后排出，使煤气环道(2)、煤气入口(3)、煤气支道(6)和煤气喷道(8)内均无煤气残留。

Images