[实用新型]一种采用环形气流上喷预混燃烧回流加热的顶燃式热风炉

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及热能工程领域的燃料燃烧与流动传热的一种采用环形气流上喷预混燃烧回流加热的顶燃式热风炉。

二、背景技术

热风炉是高炉炼铁中不可缺少的重要附属设备，是燃烧装置(由燃烧器和燃烧室构成)与传热-蓄热装置(由蓄热室及其内的格子砖构成)的组合，按照两个装置的相对位置的不同可分为内燃式(两装置平行放置且在一个圆筒装置中)、外燃式(两装置平行放置且各自分放在一个圆筒装置中)和顶燃式(两装置上下放置，且燃烧装置在上面)三种大的结构形式。仅就顶燃式热风炉而言，其燃烧装置通常是由陶瓷燃烧器和与之配合的拱顶燃烧室构成，不同的结构形式与不同的搭配又能分出很多种型号与名称。纵观现有的热风炉燃烧装置，在结构与组合上都存在着不同程度的问题，常常会出现热风炉内煤气与空气混合不佳(燃烧器问题)和(或)气流分布不均匀(燃烧器与拱顶间的组合问题)，从而导致燃烧不完全或燃烧不稳定、负荷调节性能差等问题。如果燃烧装置与传热-蓄热装置体的配合上也存在结构上问题，就会造成热风炉传热效果差与蓄热体利用率低的现象。这样的热风炉显然不能满足高炉对热风的风量与风温的要求，更谈不上热风炉的高效、节能与环保，也做不到高热风温度下的安全稳定地运行。因此，改进燃烧装置结构和与传热-蓄热装置间的布局就成为提高热风炉性能的有效途径。

三、实用新型内容

基于上述情况，为克服现有技术之不足，本实用新型目的在于提供一种采用环形气流上喷预混燃烧回流加热的顶燃式热风炉，有效解决热风炉流体流动的合理性与稳定性、不同流体混合的充分性与均匀性，从而提高燃烧强度与火焰稳定，且燃烧后的气流能够做到速度与温度的均匀分布，以增强传热效果和提高蓄热体利用率的问题，其解决的技术方案是，包括有拱顶、燃烧室、炉体和燃烧器，拱顶置于燃烧器上部，燃烧器置于炉体上部，炉体下部有炉箅，炉箅下部为冷风室，冷风室侧壁上有烟气出口管和冷风进口管，所说的燃烧器上部直筒部分与拱顶间构成燃烧室，直筒部分上有与燃烧室相通的热风出口管，燃烧器由外墙与内墙组成，下部有蓄热室，构成蓄热室的炉体上部同轴插入燃烧器内，与燃烧器内墙对接，燃烧器外墙置于炉体上部外支撑环板上，由迷宫式密封连接将炉体内蓄热室与燃烧器构成稳定的组合体，燃烧器内有斜坡状的矩形环道，矩形环道由倾斜环道隔墙对称隔置成向内出口逐步收缩的煤气分配环道和空气分配环道，煤气分配环道最大截面外端有煤气入口管，空气分配环道最大截面外端有空气入口管，燃烧器内墙与外墙上部间构成环形气流预混槽道，空气分配环道经空气喷嘴管同环形气流预混槽道相连通，煤气分配环道经煤气喷嘴管同环形气流预混槽道相连通，煤气喷嘴管口与空气喷嘴管口向燃烧室交错环形均匀分布在燃烧器周壁上，环形气流预混槽道上部同燃烧室间置有均流-阻流挡板组成反冲燃烧结构，构成蓄热室的炉体由外墙体及其内的三种规格的传热蓄热格子砖组成三段等截面同轴对接而成。本实用新型结构独特，使用效果好，煤气与空气分别从其入口进入各自的气流分配环道，之后经由各自的的喷嘴管进入环形预混合槽，在此做初步的混合后经过均流-阻流档块进入燃烧室着火燃烧，燃烧后烟气经燃烧室拱顶的阻挡而折返向下进入蓄热室；在此过程中上升的混合气流与下降的烟气流之间会形成一个回流涡旋，在其作用下下降气流会向四周分开而形成类似于管内流动的速度分布进入蓄热式，也能使上升混合气流得到加热而提前着火；此外，分配通道收缩会使得喷嘴管出口流速趋于均匀，再加上均流-阻流挡板的作用，使进入燃烧室气流更加均匀与混合良好，使热风炉形成高强度燃烧和均匀的速度温度双均匀的作用，也是本实用新型反冲预混预热燃烧技术的核心和独特之处。

速度温度双均匀的高温气流进入蓄热室，必须与格子砖组合的格孔的方向一致，格子砖等截面同轴对接，以保持速度分布状态不变，达到提高传热效率和蓄热体利用率的目的；传热-蓄热格子砖的三种配置是为了提高高温区的蓄热能力和低温区的传热能力，使得格子砖的整体温度水平得到一定程度的提高；上下两段的格子砖设置有水平通道其目的是增强气流分布的均匀程度，做到不仅在燃烧加热阶段，还是在送风冷却阶段都能发挥均匀气流的作用。

总之，本实用新型以简单而合理的结构，有效地解决喷射气流混合不佳、燃烧不充分、燃烧气流速度温度分布不均、传热-蓄热效果差、结构不稳定等热风炉的关键问题，有效地保证了热风炉高效、高温、安全、稳定地运行，进而产生节省燃料、节约投资、降低废气温度与排放量、减少环境污染的良好的经济和社会效益。

四、附图说明

图1为本实用新型热风炉整体剖面图。