燃?xì)夥€(wěn)定噴射卷吸煙氣與空氣的蓄熱式分級燃燒裝置的制作方法

本發(fā)明涉及工業(yè)爐窯中熔煉爐類的熱利用設(shè)備的燃燒裝置，是特別適合于燃燒高熱值氣體燃料的一種燃?xì)夥€(wěn)定噴射卷吸煙氣與空氣的蓄熱式分級燃燒裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，工業(yè)爐窯為滿足節(jié)能與環(huán)保要求，在熱利用設(shè)備的燃燒裝置燃燒不同燃?xì)獾臈l件下如何做到獲得高效可控的完全燃燒，并有效降低燃燒過程中的氮氧化物（NO_X）和硫化物（SO_X）的生成量，如何最終達到高效、節(jié)能、環(huán)保與安全使用目標(biāo)，是當(dāng)前迫切要解決技術(shù)難題。為此，在工業(yè)爐窯及其燃燒裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，除了必須實現(xiàn)快速均勻混合與穩(wěn)定燃燒外，還應(yīng)能適應(yīng)不同的燃?xì)馄贩N使其具有燃燒過程的調(diào)節(jié)可控的特征，以及較好的節(jié)能環(huán)保效果。為此蓄熱式燃燒結(jié)構(gòu)得到了廣泛地應(yīng)用，但目前蓄熱式燃燒結(jié)構(gòu)斷續(xù)式的燃燒方式會影響燃燒的穩(wěn)定性，以及高溫助燃空氣容易形成高燃燒溫度而不易控制氮氧化物的生成，雖然可以做到高效節(jié)能，但不易做到清潔環(huán)保的煙氣排放，污染環(huán)境。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

要實現(xiàn)熔煉爐在熔煉過程中節(jié)能與環(huán)保的技術(shù)要求，有針對性地提出一種燃?xì)夥€(wěn)定噴射卷吸煙氣與空氣的蓄熱式分級燃燒裝置，可有效解決現(xiàn)有蓄熱式燃燒結(jié)構(gòu)燃燒不穩(wěn)定，氮氧化物的生成難以控制，煙氣排放達不到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，污染環(huán)境的問題。

本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，燃?xì)鈬娮靸蓚?cè)對稱裝有煙氣或空氣噴出通道，燃?xì)鈬娮焓侨細(xì)飧咚賴姽堋饬鲊娮旃芎蛧娮鞖饬鳝h(huán)道構(gòu)成，燃?xì)飧咚賴姽芎蜌饬鲊娮旃芡奶捉?，燃?xì)飧咚賴姽芎蜌饬鲊娮旃芴捉犹幍沫h(huán)形空間為噴嘴氣流環(huán)道，煙氣或空氣噴出通道由進出口連接段、進出口縮放通道和連通管構(gòu)成，進出口連接段和進出口縮放通道同心對接在一起，進出口縮放通道內(nèi)側(cè)裝有連通管，進出口縮放通道經(jīng)連通管和噴嘴氣流環(huán)道連通，燃?xì)鈬娮熘谐細(xì)飧咚賴姽艿淖蠖送馄溆嗖糠种糜谌蹮挔t的爐墻內(nèi)，氣流噴嘴管的右端和熔煉爐的爐墻內(nèi)的燃燒室連通，進出口連接段經(jīng)上進出口連結(jié)管和蓄熱式換熱器連通，蓄熱式換熱器為圓形或方形的上部和下部均有開口的空腔體，蓄熱式換熱器內(nèi)填充有蓄熱耐火球（或稱蓄熱球，或稱耐火球，以下同），蓄熱式換熱器的外墻上部開口處連通有上進出口連結(jié)管，蓄熱式換熱器的外墻下部開口處連通有下進出口連結(jié)管，以實現(xiàn)空腔體與外界的連通，由于煙氣或空氣噴出通道是對稱裝在燃?xì)鈬娮靸蓚?cè)，和煙氣或空氣噴出通道相連通的上進出口連結(jié)管、蓄熱式換熱器、下進出口連結(jié)管均為對稱的兩個，兩對稱的下進出口連結(jié)管分別與四通換向閥的其中兩個相對應(yīng)的連接口連通，四通換向閥的另兩個相對應(yīng)的連接口分別與煙氣引出管、空氣進入管連通。

本發(fā)明借助兩個蓄熱式換熱器的吸熱與放熱過程的互換，將高溫排煙的熱量傳遞給助燃空氣，而燃?xì)庖苑€(wěn)定高速噴射方式同時卷吸部分高溫?zé)煔夂皖A(yù)熱后的助燃空氣，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的高溫低氧的半預(yù)混分級燃燒，本發(fā)明是一種在不控制燃燒溫度的同時有效降低燃燒產(chǎn)物氮氧化物含量與節(jié)省煤氣耗量的節(jié)能與環(huán)保兼?zhèn)涞娜紵b置或系統(tǒng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的剖面主視圖。

圖2為本發(fā)明圖1的A-A向剖視圖。

圖3為本發(fā)明圖1的B-B向剖視圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施作進一步詳細(xì)說明。

如圖1-圖3所示，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是，燃?xì)鈬娮?兩側(cè)對稱裝有煙氣或空氣噴出通道2，燃?xì)鈬娮?是燃?xì)飧咚賴姽?a、氣流噴嘴管1b和噴嘴氣流環(huán)道1c構(gòu)成，燃?xì)飧咚賴姽?a和氣流噴嘴管1b同心套接，燃?xì)飧咚賴姽芎蜌饬鲊娮旃芴捉犹幍沫h(huán)形空間為噴嘴氣流環(huán)道1c，煙氣或空氣噴出通道2由進出口連接段2a、進出口縮放通道2b和連通管2c構(gòu)成，進出口連接段2a和進出口縮放通道2b同心對接在一起，進出口縮放通道內(nèi)側(cè)裝有連通管2c，進出口縮放通道經(jīng)連通管和噴嘴氣流環(huán)道1c連通，燃?xì)鈬娮熘谐細(xì)飧咚賴姽?a的左端外其余部分置于熔煉爐的爐墻7b內(nèi)，氣流噴嘴管1b的右端和熔煉爐的爐墻內(nèi)的燃燒室6連通，進出口連接段2a經(jīng)上進出口連結(jié)管4b和蓄熱式換熱器4連通，蓄熱式換熱器為圓形或方形的上部和下部均有開口的空腔體，蓄熱式換熱器內(nèi)填充有蓄熱耐火球4a（或稱蓄熱球，或稱耐火球，以下同），蓄熱式換熱器的外墻上部開口處連通有上進出口連結(jié)管4b，蓄熱式換熱器的外墻下部開口處連通有下進出口連結(jié)管4c，以實現(xiàn)空腔體與外界的連通，由于煙氣或空氣噴出通道2是對稱裝在燃?xì)鈬娮?兩側(cè)，和煙氣或空氣噴出通道相連通的上進出口連結(jié)管4b、蓄熱式換熱器4、下進出口連結(jié)管4c均為對稱的兩個，兩對稱的下進出口連結(jié)管4c分別與四通換向閥9的其中兩個相對應(yīng)的連接口連通，四通換向閥9的另兩個相對應(yīng)的連接口分別與煙氣引出管10、空氣進入管11連通。

所述的熔煉爐的爐墻7b為環(huán)形墻體，熔煉爐的爐墻頂部覆蓋有爐頂7a、底部封裝有爐底7c，熔煉爐的爐墻圈圍的空間為燃燒室6，熔煉爐的爐墻、爐頂、爐底和燃燒室組合在一起構(gòu)成熔煉爐。

所述的熔煉爐為金屬殼體內(nèi)砌筑或澆注耐火材料構(gòu)成的封閉筒體。

所述的四通換向閥9為現(xiàn)有技術(shù)，如上海開維喜Q346F四通四密封球閥。

所述的進出口連接段2a為左端開口大、右端開口小的漸擴形結(jié)構(gòu)，進出口縮放通道2b為左端開口小、右端開口大的漸縮形結(jié)構(gòu)，進出口連接段2a的右端開口和進出口縮放通道2b為左端開口直徑相同。

所述的進出口縮放通道2b和連通管2c置于熔煉爐的爐墻7b內(nèi)。

所述的燃?xì)飧咚賴姽?a的左端伸出熔煉爐的爐墻7b，燃?xì)飧咚賴姽?a的右端穿過熔煉爐的爐墻伸進氣流噴嘴管1b的左端和氣流噴嘴管同心套接。

所述的氣流噴嘴管1b的左端橫截面大于氣流噴嘴管的中部橫截面，氣流噴嘴管的右端橫截面大于氣流噴嘴管1b的左端橫截面。

所述的氣流噴嘴管1b右端向下呈傾斜狀。

所述的燃?xì)鈬娮? 置于煙氣或空氣噴出通道2的下方，連通管2c順傾斜狀分別連通噴嘴氣流環(huán)道和進出口縮放通道2b。

由上述可知，本發(fā)明包括一個燃?xì)鈬娮?、兩個煙氣或空氣噴出通道2、兩個蓄熱式換熱器4、一個四通換向閥9、一個煙氣引出管10、一個空氣進入管11、放置燃?xì)鈬娮?和兩個煙氣或空氣噴出通道的熔煉爐的爐墻7b，以及完成噴射燃燒過程的燃燒室6；構(gòu)成了一個可以通過燃?xì)夥€(wěn)定噴射與通過蓄熱式換熱器實現(xiàn)煙氣與空氣之間的熱交換的，高溫?zé)煔馀c高溫空氣部分被燃?xì)鈬娚渌砦邷氐脱鯂娚淙紵约皣娚溥M入燃燒室后的與高溫空氣之間的分級燃燒（繼續(xù)的擴散混合燃燒）的燃燒裝置或燃燒系統(tǒng)。

具體實施時，當(dāng)四通換向閥9是處在使空氣進入管11連通后側(cè)的下進出口連結(jié)管時，同時，煙氣引出管10連通前側(cè)的下進出口連結(jié)管的狀態(tài)時，助燃空氣通過空氣進入管11，再進入后側(cè)的下進出口連結(jié)管后進入后側(cè)的蓄熱式換熱器中的蓄熱耐火球中，經(jīng)蓄熱耐火球預(yù)熱后通過后側(cè)的上進出口連結(jié)管連通后側(cè)的進出口連接段而進入后側(cè)的煙氣或空氣噴出通道，再經(jīng)后側(cè)的進出口縮放通道進入燃燒室6中；同時，高溫?zé)煔馔ㄟ^前側(cè)的煙氣或空氣噴出通道進入前側(cè)的進出口縮放通道2b，再經(jīng)過前側(cè)的進出口連接段2a與前側(cè)的上進出口連結(jié)管4b連通而進入前側(cè)的蓄熱式換熱器4內(nèi)的蓄熱耐火球中，煙氣流在加熱了蓄熱耐火球之后經(jīng)過前側(cè)的下進出口連結(jié)管4c，再通過四通換向閥9而與煙氣引出管10連通，經(jīng)引風(fēng)機作用而排入大氣環(huán)境或進入煙氣處理裝置；此時，燃?xì)庖策M入設(shè)置在兩個煙氣或空氣噴出通道2之間的燃?xì)鈬娮?，經(jīng)由燃?xì)飧咚賴姽?a和氣流噴嘴管1b而進入燃燒室6，由于在噴嘴氣流環(huán)道1c上設(shè)置有分別連通兩個煙氣或空氣噴出通道2的連通管2c，借此將預(yù)熱后的高溫助燃空氣的一部分和高溫的排除煙氣的一部分，在燃?xì)飧咚賴姽?a噴出的高速燃?xì)饬鞯木砦饔孟逻M入燃?xì)鈬娮?，經(jīng)快速混合而從氣流噴嘴管1b進入燃燒室6；這樣就在燃燒室內(nèi)形成穩(wěn)定的高溫低氧的半預(yù)混的燃燒狀態(tài)，定期通過四通換向閥9改變煙氣與助燃空氣是通過前側(cè)的煙氣或空氣噴出通道2與前側(cè)的蓄熱式換熱器4還是要通過后側(cè)的煙氣或空氣噴出通道與后側(cè)的蓄熱式換熱器；交換的頻率取決于排煙溫度的高低（或變化）以及助燃空氣加熱的溫度高低（或變化）。

這種熔煉爐的蓄熱式燃燒裝置的性能特征在于，其一不同于一般的燃?xì)?、空氣和煙氣均需要進行換向的蓄熱式燃燒裝置，其燃燒過程基本上穩(wěn)定，沒有燃燒斷續(xù)的時間，使得燃燒過程的穩(wěn)定性得到顯著提高；其二是利用高速燃?xì)饬鞯木砦饔?，促使部分高溫?zé)煔夂透邷乜諝馓崆芭c燃?xì)饣旌?，形成部分高溫低氧預(yù)混燃燒噴射燃燒，之后再在燃燒室中煙氣與未燃燃?xì)馀c助燃空氣邊混合邊高溫燃燒，形成典型分級燃燒狀態(tài)，有效抑制在高溫燃燒狀態(tài)下的氮氧化物生成量；其三是這樣的混合燃燒屬于高溫低氧的長焰燃燒，高溫火焰能有效提高燃燒室的輻射能力，有利于金屬材料的融化和熔液的進一步快速加熱，從而整體實現(xiàn)熔煉爐的有效節(jié)能與環(huán)保；其四是提供蓄熱式換熱器有效降低排煙溫度和提高助燃空氣溫度，做到既能實現(xiàn)高溫燃燒又能有效控制和降低煙氣溫度，還能有效利用排煙余熱。此外，由于省去了燃?xì)獾膿Q向和調(diào)節(jié)，使得燃燒系統(tǒng)得到一定程度的簡化，設(shè)備成本明顯降低。顯然，該燃燒裝置既能做到高效節(jié)能，還能降低投資成本與運行管理費用，也通過高溫低氧燃燒而實現(xiàn)氮氧化物排放的環(huán)保要求，因而具有較為可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。