[实用新型]多切圆旋流顶燃式热风炉

说明书

技术领域

本实用新型属于钢铁工业炼铁高炉的热风炉辅助设备技术领域，特别是涉及一种多切圆旋流顶燃式热风炉，可在高温预热空气和煤气的情况下使用。

技术背景

热风炉是炼铁生产过程的重要设备，其投资约占高炉的50～60％，其原理是利用蓄热技术将冷空气变成高炉需要的热风。根据热风炉的结构可以分为外燃式、内燃式和顶燃式等多种形式。

外燃式热风炉类型有地得型、马琴型和新日铁型3种，这些外燃式热风炉的特征，主要表现在拱顶及其连接的方式上。地得型外燃式热风炉的拱顶由半个截头圆锥体联结2个半径不同的接近1/4的球形拱顶组成，整个拱顶整体结构呈半卵形；马琴型外燃式热风炉的蓄热室顶部具有圆锥形的缩口，蓄热室顶部直径与燃烧室相同，拱顶由2个半径相同的1/4球形拱顶和大半个圆柱体组成。外燃式热风炉普遍用于3000m³以上大型高炉上，但存在投资较高，耐材耗量大，砌砖和拱顶钢结构复杂等缺点。

内燃式热风炉一般有套筒式、栅格式和旋转式，其中以霍戈文内燃式热风炉为代表，其安装陶瓷矩形燃烧器，在燃烧室隔墙内夹砌绝热砖和耐热钢板，以及在炉顶加蘑菇形大帽子的办法，克服了旧有内燃式热风炉的结构缺陷，但它仍无法克服内燃式热风炉在气体力学上的固有缺陷，即火井偏在一侧使气流分布不均匀而限制了进一步扩大直径。

顶燃式热风炉可分为套筒式和喷射式，其把燃烧室移到热风炉拱顶，提高了格子砖的使用面积，减少占地面积，与外燃式、内燃式热风炉比较，具有投资成本相对较低的优点。

顶燃式热风炉主要有首钢式、卡卢金式等热风炉，传统的首钢顶燃式热风炉燃烧器，采用金属套筒燃烧器，存在预热温度较低，单烧嘴负荷偏大，燃烧空间较大，无法满足高风温需要等问题，卡卢金顶燃式热风炉存在炉墙过厚、中心具有回流区等问题。

为克服现有热风炉存在的缺陷，本设计人提出一种新型顶燃式热风炉结构，采用非预混、空气、煤气相间交错布置、多切圆旋流，冷空气旋流和凹形格子砖等相结合的结构，使其流场、温度场得到改善。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种多切圆旋流顶燃式热风炉，克服现有的不同类型的热风炉存在缺陷，改进热风炉的燃烧器结构、格子砖布置等，使煤气和空气充分混合燃烧，尽可能减少和消除旋流引起的中心负压区，满足格子砖均匀换热、降低炉顶、炉墙等温度，实现提高风温，延长热风炉使用寿命和降低成本。

本实用新型多切圆旋流顶燃式热风炉包括炉顶、侯口、格子砖、烟气出口、热风出口、冷风入口。炉顶的上部是拱顶，下部是燃烧室，炉顶的内墙布置两环道，各管道有一环道相连，两环道交错布置燃烧室炉墙内，一环道在外，一环道在里，外环道为凹形设计，内环道为凸形设计，每个通道喷口分2～4排上下布置，并形成不同环道的喷口相间交错布置，每环道的各排喷口中心线与其交径形成不同的切圆，其中外环道的不同排喷口形成不同切圆的入口，而内环道的单排的喷口与中心半径成不同的交角喷出，形成S形渐开线。

前述的多切圆旋流顶燃式热风炉，其中燃烧室的炉墙内通道主要由煤气环道、空气环道、煤气喷口、空气喷口、煤气入口、空气入口部分组成。

前述的多切圆旋流顶燃式热风炉，其中所述的炉顶直径为格子砖直径的0.3～0.7，拱顶为锥形或半球形结构。

前述的多切圆旋流顶燃式热风炉，其中煤气喷口有一段指向圆心，到内层后其喷口的中心线与其交径形成的不同直径切圆为2个，其切圆半径范围为燃烧室内径的1/3至2/3。

前述的多切圆旋流顶燃式热风炉，其中空气喷口的中心线与其燃烧室径向的夹角，在水平截面的0～180°的半园，以6°～30°额定值在80°～0°范围递减变化，另一半圆夹角变化同上，形成S形渐开线。

前述的多切圆旋流顶燃式热风炉，其中每排喷口的数量为6～24之间，喷口为条形或圆形。

前述的多切圆旋流顶燃式热风炉，其中两环道交错距离两环道水平距离为环道宽度的2～4倍，空气与煤气喷口交错布置，水平方向距离为2～4倍喷口直径，煤气喷口为水平旋流喷出，空气喷口与水平交角为5～15°之间。

前述的多切圆旋流顶燃式热风炉，其中格子砖下部冷空气切向入口，其切圆直径是格子砖外径的1/3至2/3。

前述的多切圆旋流顶燃式热风炉，其顶部格子砖为凹型设计，格子砖由边缘向中心以每两～六排降低一层的方式变化。

本实用新型多切圆旋流顶燃式热风炉结构在卡卢金顶燃式热风炉和传统的顶燃式热风炉的基础上改进，具有的优点如下：

1 高预热空煤气温度的适应性