專利名稱：低熱值氣體燃燒器的制作方法
技術領域：
本發明屬于燃燒設備技術領域，特別涉及一種低熱值氣體燃燒器。
背景技術：
《高溫空氣蓄熱式燃燒的實驗研究》(東北大學，姜洪林，碩士學位論文)中綜述了高溫空氣燃燒技術的發展歷程和高溫低氧蓄熱式燃燒器的工作原理，高溫低氧蓄熱式燃燒器是一對帶有蓄熱體的燒嘴，該燒嘴在自動換向系統的控制下，可實現精確的定時定溫換向工作，燃燒器必須成對出現，安裝在爐窯上。工作時，一個燃燒器燃燒，另一個燃燒器充當煙氣熱量的回收裝置。過一段時間后兩個燃燒器交換工作狀態，由一個換向閥來改變空氣和煙氣流向。《高溫空氣燃燒技術的國際發展動態》(清華大學，祁海鷹等，工業加熱)中提到高爐煤氣等低熱值煤氣(熱值314(Γ3980)，在我國冶金行業中通過煤氣空氣雙預熱等技術取得了很好的業績，不僅滿足了對工件加熱溫度要求，而且解決了低熱值煤氣的燃燒穩定性問題。有很多人提出各種設計方案研究空氣煤氣雙預熱技術在不同爐窯和生產工藝下的應用，如《空氣、煤氣雙預熱技術在氣燒石灰窯的應用》(濟南鮑德爐料有限公司，張玉華等，山東冶金)，《利用高爐煤氣和助燃空氣技術提高高爐熱風溫度的研究》(鞍山熱能研究院，金巖等，鋼鐵年會)，《分離式熱管煤氣、空氣雙預熱器在上海寶鋼4#高爐熱風爐上的應用》(大連熵立得傳熱技術有限公司，金萬金，節能技術)等等。但這些方案要么達不到生產工藝要求，要么設備成本太高，經濟效益不好。而且煤氣空氣雙預熱對安全保障有很高要求，容易發生安全事故。
發明內容
本發明目的是提供一種低熱值氣體燃燒器，其可解決傳統燃燒器不能燃燒低熱值氣體，以及火焰溫度低、不能穩定燃燒等缺點。本發明的技術方案是一種低熱值氣體燃燒器，包括燃燒室，所述燃燒室的頂部設有高溫氣體出口，底部設有同時供空氣和燃氣進入的進氣口 ；其特征在于還包括至少一個交替式蓄熱裝置，每個交替式蓄熱裝置均包括兩個內設蓄熱體的蓄熱室、蓄熱用空氣輸送裝置、低溫排氣裝置和四通換向閥；所述燃燒室的側面開有通氣口與兩個蓄熱室相連，而兩個蓄熱室和蓄熱用空氣輸送裝置及低溫排氣裝置四者之間通過管路與四通換向閥的四個接口相連。進一步的，本發明中所述每個交替式蓄熱裝置還包括蓄熱用燃氣輸送裝置和三通換向閥，所述燃燒室側面的通氣口上同時設有側燃氣噴嘴，所述兩個側燃氣噴嘴和蓄熱用燃氣輸送裝置三者之間通過管路與三通換向閥的三個接口相連。更進一步的，本發明中所述燃燒室內側通過高溫導熱隔板隔出有內室和外室，所述燃燒室側面的通氣口均直接與內室相連，而燃燒室底部的進氣口則與外室相連。設置了所述高溫導熱隔板后，從燃燒室側面進入的燃氣和空氣就無需與從燃燒室底面進入的燃氣和空氣混合在一起，而是可以通過高溫導熱隔板進行熱交換。高溫導熱隔板由高溫導熱材料制成，當然所述高溫導熱材料為本領域公知技術。同常規技術一樣，本發明中還包括主燃氣輸送裝置和主空氣輸送裝置，所述燃燒室底部的進氣口上同時設有主燃氣噴嘴和主空氣噴嘴，分別通過管路與主燃氣輸送裝置和主空氣輸送裝置相連。同常規技術一樣，本發明中還包括高溫排氣裝置，所述燃燒室頂部的高溫氣體出口通過管路與高溫排氣裝置相連。優選的，本發明中所述每個交替式蓄熱裝置內的兩個蓄熱室對稱分布于燃燒室兩側。優選的，本發明中在低溫排氣裝置和四通換向閥之間的管路上設置有節流閥。通過調節節流閥來調節低溫排氣裝置的排氣量，以此來調節高溫排氣裝置和低溫排氣裝置的排氣比例，從而控制高溫排氣溫度。當然需要指出的是，本發明中若如前述那樣設置了高溫導熱隔板后，就無需再設置上述節流閥，而是只需合理安排燃燒室側面和底面進氣比例就可以有效控制高溫排氣溫度。優選的，本發明中所述燃燒室內也設置有蓄熱體，這可以進一步確保燃燒室底面燃氣燃燒的火焰穩定。優選的，本發明中交替式蓄熱裝置為兩個，這樣當一個交替式蓄熱裝置內的兩個蓄熱室借助四通換向閥換向時，另一個交替式蓄熱裝置內的兩個蓄熱室就可以持續的交替工作在蓄熱和放熱狀態，從而確保燃燒室內壓力場、溫度場不會有太大波動，維持高溫出氣溫度和流量的穩定。在實際實施過程中，本發明中所述的高溫排氣裝置采用耐高溫風機，低溫排氣裝置可采用引風機，所述主空氣輸送裝置、蓄熱用空氣輸送裝置均可采用鼓風機，而所述主燃氣輸送裝置和蓄熱用燃氣輸送裝置則采用專門的燃氣輸送泵。本發明是用來燃燒低熱值氣體(如瓦斯和各類低熱值煤氣)的，故主燃氣噴嘴輸入的燃氣是指低熱值氣體；考慮到初始階段點火的穩定性(用低熱值氣體不一定能點著)及燃燒室內溫度要求(若溫度要求較高，側燃氣噴嘴采用低熱值氣體不一定能滿足要求)，故側燃料噴嘴輸入的燃氣可以采用普通氣體燃料(常規煤氣，天然氣，液化石油氣)，也可以采用低熱值氣體。本發明中的低熱值氣體為本領域技術人員所熟知。本發明中的單個交替式蓄熱裝置工作時，由蓄熱用空氣輸送裝置將空氣先送入一側(左側)的蓄熱室，經過蓄熱體后進入燃燒室，此時燃燒室頂部的高溫氣體出口關閉，而燃燒室底部的主燃氣噴嘴和主空氣噴嘴則同時送入燃氣和空氣與側面通入的空氣一起燃燒， 待燃燒充分后燃燒產物(煙氣)進入另一側(右側)蓄熱室，并加熱該室內蓄熱體，冷卻至預定溫度(200°C)以下后再經四通換向閥從低溫排氣裝置排出。隨著燃燒過程的進行，待從低溫排氣裝置排出的氣體溫度升高至預定溫度(200°C )后，四通換向閥換向，蓄熱用空氣輸送裝置將空氣先送入右側蓄熱室，經過其內部高溫的蓄熱體預熱后再進入燃燒室與從燃燒室底部進來的空氣和燃氣混合燃燒，燃燒產物(煙氣)從左側蓄熱室排出加熱其內蓄熱體， 待燃燒產物冷卻至預定溫度(200°C)后再經四通換向閥從低溫排氣裝置排出。待排出氣體溫度升高至預定溫度(200°C)后，四通換向閥再實施換向，如此交替重復上述過程，以此來維持燃燒室內的高溫。在交替式蓄熱裝置運作的同時，待燃燒室內達到設定高溫(1200°C)時，便可以加大燃燒室底部的空氣和燃氣噴入量，同時開啟高溫氣體出口，不斷排出高溫氣體供加熱煅燒使用。本發明中增加了側燃氣噴嘴之后，交替式蓄熱裝置工作時，燃氣可以通過側燃氣噴嘴噴入燃燒室內，與藉由蓄熱用空氣輸送裝置從燃燒室側面送入的空氣預先一同混合， 在燃燒室內燃燒。這樣在初始階段，燃燒室底部無需較早的通入燃氣和空氣，而是可以等到交替式蓄熱裝置交替運作一段時間，待燃燒室內氣體達到設定高溫(1200°C)后開始通入燃氣和空氣，混合燃燒，再開啟高溫氣體出口，排出高溫氣體供加熱煅燒使用。本發明工作時，由燃燒室側面和底面排入的空氣和燃氣燃燒后產生的高溫燃燒產物(高溫煙氣)，一部分從燃燒室上端高溫氣體出口排出供加熱煅燒使用，一部分則在燃燒室側面的蓄熱室內繼續加熱蓄熱體，維持燃燒室內的高溫，最后排出至低溫排氣裝置。本發明的優點是
1.本發明與傳統燃燒器相比較，由于設置了交替式蓄熱裝置，通過交替式蓄熱裝置內兩個蓄熱室的交替燃燒來維持燃燒室內高溫，提高燃燒室和高溫氣體出口排氣的溫度，使得本發明能將低熱值氣體用于大型爐窯的連續加熱或煅燒。概括的講，本發明實際上就是耦合了傳統燃燒器和高溫蓄熱式燃燒技術，達到既能燃燒低熱值氣體又能排出高溫氣體的效果。2.本發明與采用燃氣空氣雙預熱技術燃燒低熱值氣體的燃燒器比較，后者設備昂貴，占用空間大且效率較低，而本發明則設備簡單，占用空間小，成本低，且其工作時能夠藉由氣體直接接觸或換熱，將全部燃氣的燃燒產熱全部集中到一部分煙氣上，從而大幅提高高溫排出氣體的溫度，熱效率高。3.本發明由于無需另外的設備對燃氣進行預熱，操作更加安全。
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述 圖1為本發明一種優選實施例的結構示意圖2為本發明第四實施例的燃燒室內部結構示意圖； 圖3為本發明第五實施例的燃燒室內部結構示意圖。其中1、燃燒室；2、高溫氣體出口 ；3、蓄熱體；4、左蓄熱室；5、右蓄熱室；6、蓄熱用空氣輸送裝置；7、四通換向閥；8、左側燃氣噴嘴；9、右側燃氣噴嘴；10、高溫導熱隔板；a、 內室；b、外室；11、主燃氣噴嘴；12、主空氣噴嘴；13、節流閥；14、蓄熱體支架。
具體實施例方式實施例1 結合圖1所示，為低熱值氣體燃燒器一種較為優選的實施方式，其由燃燒室1、單個蓄熱裝置、主燃氣輸送裝置(圖中未畫出)、主空氣輸送裝置(圖中未畫出)及高溫排氣裝置(圖中未畫出)共同組成。所述燃燒室1的頂部設有高溫氣體出口 2，該高溫氣體出口 2通過管路與高溫排氣裝置相連；燃燒室1底部設有同時供空氣和燃氣進入的進氣口，該進氣口上同時設有主燃氣噴嘴11和主空氣噴嘴12，分別通過管路與主燃氣輸送裝置和主空氣輸送裝置相連。本實施例中的交替式蓄熱裝置由對稱分布于燃燒室1兩側的左右蓄熱室4、5，左右側燃氣噴嘴8、9，蓄熱用空氣輸送裝置6、蓄熱用燃氣輸送裝置(圖中未畫出)、三通換向閥 (圖中未畫出)、低溫排氣裝置(圖中未畫出)、四通換向閥7和節流閥13共同組成。所述燃燒室1的側面開有通氣口與左右蓄熱室4、5相連，這兩個蓄熱室4、5內均設有蓄熱體3。左右蓄熱室4、5、蓄熱用空氣輸送裝置6及低溫排氣裝置四者之間通過管路與四通換向閥7的四個接口相連。所述燃燒室1兩側的通氣口上還分別設有左右側燃氣噴嘴8、9，左右側燃氣噴嘴8、9和蓄熱用燃氣輸送裝置三者之間通過管路與三通換向閥的三個接口相連。本實施例中所述的高溫排氣裝置采用耐高溫風機，低溫排氣裝置采用引風機，所述主空氣輸送裝置、蓄熱用空氣輸送裝置6均采用鼓風機，而所述主燃氣輸送裝置和蓄熱用燃氣輸送裝置則采用專門的燃氣輸送泵。本實施例工作原理如下(本實施例中主燃氣噴嘴11輸入低熱值煤氣，左、右側燃氣噴嘴8、9輸入常規煤氣)
結合圖1所示，起始階段，蓄熱用空氣輸送裝置6 (即鼓風機)鼓入空氣經四通閥7后進入左蓄熱室4，經過蓄熱體3后，進入燃燒室1，同時左側燃氣噴嘴8通過蓄熱用燃氣輸送裝置(即燃氣輸送泵)送入煤氣在燃燒室1內充分燃燒后燃燒產物(高溫煙氣)進入右蓄熱室5并加熱右蓄熱室5內的蓄熱體3，冷卻至200°C以下，經四通換向閥7和節流閥13排出至低溫排氣裝置(即引風機)。隨著燃燒過程的進行，節流閥13中排出的氣體溫度會逐漸升高，當升高到預定的溫度200°C后，四通換向閥7換向，這樣蓄熱用空氣輸送裝置6鼓入空氣進入右蓄熱室5并被其內部本就高溫的蓄熱體3預熱，同時左側燃氣噴嘴8關閉，右側燃氣噴嘴9供給煤氣，與被右蓄熱室5內的蓄熱體3預熱過的高溫空氣混合進入燃燒室1燃燒，燃燒產生的高溫煙氣從左蓄熱室4排出同時加熱左蓄熱室4內的蓄熱體3，這樣高溫煙氣被冷卻至200°C以下，由四通換向閥7和節流閥13排出至低溫排氣裝置。當從節流閥13 中排出的氣體溫度升高至200°C后，四通換向7閥再換向，如此交替重復上述步驟，以此來維持燃燒室1內的高溫。在交替式蓄熱裝置運作的同時，當燃燒室1達到設定高溫1200°C后，燃燒室1底端的主空氣噴嘴12開始噴入空氣，同時主燃氣噴嘴11噴入低熱值煤氣，在燃燒室1中混合燃燒，由于燃燒室1處于很高溫度以及左右蓄熱室4、5蓄熱作用，使得燃燒室1內的燃燒產物高溫煙氣保持很高溫度。燃燒器進入穩定工作狀態，即左右蓄熱室4、5根據低溫排煙溫度來周期性的切換四通換向閥7換向，同時左右側燃氣噴嘴8、9相應的噴氣或不噴氣，燃燒室1底部不斷鼓入低熱值煤氣、空氣燃燒，燃燒室1上端高溫氣體出口 2打開，不斷排出高溫氣體供加熱煅燒使用。通過調節節流閥13來調節低溫排氣裝置的排煙量，從而調節高溫排氣裝置和低溫排氣裝置的排氣比例，以此控制高溫排氣溫度。本實施例工作時，由燃燒室1側面和底面排入的空氣和燃氣燃燒后產生的高溫燃燒產物(高溫煙氣)，一部分從燃燒室1上端高溫氣體出口 2排出供加熱煅燒使用，一部分則在燃燒室1側面的蓄熱室4、5內繼續加熱蓄熱體3，維持燃燒室1內的高溫，最后排出至低溫排氣裝置。實施例2
本實施例中采用兩個交替式蓄熱裝置，即在燃燒室1側面布置4個蓄熱室，這樣當一個交替式蓄熱裝置內的兩個蓄熱室4、5借助四通換向閥7換向時，另一個交替式蓄熱裝置內的兩個蓄熱室就可以持續、穩定的交替工作在蓄熱和放熱狀態，從而確保燃燒室1內壓力場、溫度場不會有太大波動，維持高溫出氣溫度和流量的穩定。本實施例其他與實施例1相同。實施例3
本實施例中不設置左右側燃氣噴嘴8、9，煤氣全部通過燃燒室1底部送入。即在起始階段主燃氣噴嘴11就噴入低熱值煤氣與從左右蓄熱室4、5鼓入的空氣燃燒，此時高溫氣體出口 2關閉，左右蓄熱室4、5在四通換向閥7的作用下交替運作，等到燃燒室1達到設定高溫 (1200°C)后，加大主燃氣噴嘴11的流量并同時開啟主空氣噴嘴12和高溫氣體出口 2，高溫氣體由高溫氣體出口 2排出供加熱煅燒使用。本實施例其他與實施例1相同。實施例4
結合圖2所示，本實施例中所述燃燒室1內側通過高溫導熱隔板10隔出有內室a和外室b，所述燃燒室1側面的通氣口均直接與內室a相連，而燃燒室1底部的進氣口則與外室 b相連。起始階段燃燒室1側面的燃氣空氣在內室a中燃燒，當燃燒室1達到預定溫度后， 燃燒室1底端的主空氣噴嘴12開始噴入空氣，同時主燃氣噴嘴11噴入低熱值煤氣，在外室 b燃燒并由高溫氣體出口 2排出。設置了所述高溫導熱隔板10后，從燃燒室1側面進入的燃氣和空氣就無需與從燃燒室1底面進入的燃氣和空氣混合在一起，而是可以通過高溫導熱隔板10進行熱交換。本實施例的優點是不需要節流閥13，只需合理安排燃燒室1側面和底面進氣比例來控制高溫排氣溫度。本實施例其他與實施例1相同。實施例5
本實施例中在燃燒室1內設置蓄熱體支架14，并在蓄熱體支架14上設置蓄熱體3，在燃燒室1內設置蓄熱體3可以進一步確保燃燒室1底面燃氣燃燒的火焰穩定。本實施例其他與實施例1相同。以上僅是本發明的具體應用范例，對本發明的保護范圍不構成任何限制。除上述實施例外，本發明還可以有其它實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明所要求保護的范圍之內。
權利要求
1.一種低熱值氣體燃燒器，包括燃燒室(1)，所述燃燒室(1)的頂部設有高溫氣體出口 (2)，底部設有同時供空氣和燃氣進入的進氣口 ；其特征在于還包括至少一個交替式蓄熱裝置，每個交替式蓄熱裝置均包括兩個內設蓄熱體(3)的蓄熱室(4、5)、蓄熱用空氣輸送裝置 (6)、低溫排氣裝置和四通換向閥(7)；所述燃燒室(1)的側面開有通氣口與兩個蓄熱室(4、 5)相連，而兩個蓄熱室(4、5)和蓄熱用空氣輸送裝置(6)及低溫排氣裝置四者之間通過管路與四通換向閥(7)的四個接口相連。
2.根據權利要求1所述的低熱值氣體燃燒器，其特征在于所述每個交替式蓄熱裝置還包括蓄熱用燃氣輸送裝置和三通換向閥，所述燃燒室(1)側面的通氣口上同時設有側燃氣噴嘴(8、9)，所述兩個側燃氣噴嘴(8、9)和蓄熱用燃氣輸送裝置三者之間通過管路與三通換向閥的三個接口相連。
3.根據權利要求2所述的一種低熱值氣體燃燒器，特征在于燃燒室(1)內側通過高溫導熱隔板(10)隔出有內室(a)和外室(b)，所述燃燒室(1)側面的通氣口均直接與內室(a) 相連，而燃燒室(1)底部的進氣口則與外室(b)相連。
4.根據權利要求1或2或3所述的低熱值氣體燃燒器，其特征在于還包括主燃氣輸送裝置和主空氣輸送裝置，所述燃燒室(1)底部的進氣口上同時設有主燃氣噴嘴(11)和主空氣噴嘴(12)，分別通過管路與主燃氣輸送裝置和主空氣輸送裝置相連。
5.根據權利要求1或2或3所述的低熱值氣體燃燒器，其特征在于還包括高溫排氣裝置，所述燃燒室(1)頂部的高溫氣體出口(2)通過管路與高溫排氣裝置相連。
6.根據權利要求1所述的低熱值氣體燃燒器，其特征在于所述每個交替式蓄熱裝置內的兩個蓄熱室(4、5 )對稱分布于燃燒室(1)兩側。
7.根據權利要求1所述的一種低熱值氣體燃燒器，其特征在于在低溫排氣裝置和四通換向閥(7 )之間的管路上設置有節流閥(13 )。
8.根據權利要求1所述的一種低熱值氣體燃燒器，其特征在于燃燒室(1)內也設置有蓄熱體(3)。
9.根據權利要求1所述的一種低熱值氣體燃燒器，其特征在于所述交替式蓄熱裝置為兩個。
全文摘要
本發明公開了一種低熱值氣體燃燒器，包括燃燒室，所述燃燒室的頂部設有高溫氣體出口，底部設有同時供空氣和燃氣進入的進氣口；其特征在于還包括至少一個交替式蓄熱裝置，每個交替式蓄熱裝置均包括兩個內設蓄熱體的蓄熱室、蓄熱用空氣輸送裝置、低溫排氣裝置和四通換向閥；所述燃燒室的側面開有通氣口與兩個蓄熱室相連，而兩個蓄熱室和蓄熱用空氣輸送裝置及低溫排氣裝置四者之間通過管路與四通換向閥的四個接口相連。本發明可解決傳統燃燒器不能燃燒低熱值氣體，以及火焰溫度低、不能穩定燃燒等缺點。
文檔編號F23D14/46GK102207286SQ201110066019
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月18日 優先權日2011年3月18日
發明者張海濤, 徐正前, 林其釗, 秦向東 申請人:蘇州安科節能技術有限公司