一种喷嘴对冲预混旋流燃烧装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及喷嘴对冲预混旋流燃烧装置，有效解决气体射流在相互垂直对冲中快速预混与完全燃烧，通过旋流流动形成烟气流场问题，结构是，燃烧装置为球顶圆筒状下开口结构，圆筒墙体与半球形拱顶构成预燃室，圆筒墙体内壁上下分别环状布置煤气与空气喷嘴，两种喷嘴的喷口端开在预燃室内壁上，煤气喷嘴和空气喷嘴的另一端与设置在圆筒墙体内的煤气分配环道和空气分配环道相通，两个环道及喷嘴上下布置，有一定间距，煤气分配环道在上，空气分配环道在下；空气喷嘴出口处装有旋流导向喷嘴，形成环状分布；煤气分配环道与空气分配环道的外侧分别连接煤气进气管和空气进气管，本实用新型专利技术易安装，低热值煤气燃烧稳定，提高燃烧强度和温度等问题。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种气体燃料燃烧的装置，特别是一种喷嘴对冲预混旋流燃烧装 置，它作为一种燃烧装置应用于工业加热的热风炉及工业炉窑上。二
技术介绍
燃烧器是燃烧类工业炉窑设备所不可缺少的核心装置，其性能与结构直接影响到 炉窑的燃料利用率、热效率、以及是否满足节能环保的要求。目前，就低热值煤气(如高炉 煤气、发生炉煤气)燃烧过程而言，其混合燃烧模式可分为扩散燃烧(长焰燃烧)、半预混燃 烧、及预混燃烧(短焰燃烧)三种形式，其对应的燃烧器结构也各不相同，就其发展趋势而 言预混燃烧是其发展主要方向。归结起来，工业炉窑的燃烧器已经完成从套筒燃烧器，逐步 过渡到梳篦形空气喷嘴的矩形燃烧器的转换，并发展到环形多喷嘴喷射旋流混合回流燃烧 技术或者环形多喷嘴交错上喷预混燃烧后气流折返回流强化燃烧技术。随着燃烧技术的发 展，使低热值煤气的燃烧强度与火焰的稳定性都得到了较大的提高，再配合上煤气与助燃 空气的预热使得燃烧温度也不断增高、燃烧效率也逐步提升。但纵观现有的煤气燃烧器，仍 然存在燃烧器结构复杂、燃烧气流分配不均、燃烧气流的可控性差等问题，由此导致燃烧不 完全或燃烧不稳定、热负荷调节性能差等问题的出现。同时，复杂的结构也常常导致燃烧器 结构性损坏。因此，设计出结构简单、稳定、性能优良、高效节能、环保耐用的燃烧器应该是 燃烧器发展的主要方向。三
技术实现思路
针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本技术提供一种喷嘴对冲预混旋流燃 烧装置，有效解决煤气与空气射流在相互垂直对冲中快速预混与完全(高强度)燃烧，且通 过旋流流动形成可控的烟气流场问题，由于小空间的快速预混燃烧，能有效降低空气过量 系数、提高燃烧温度与燃烧强度、进而简化结构与减轻燃烧装置的重量。本技术的技术方案是，燃烧装置为球顶圆筒状下开口结构，圆筒墙体1与半 球形拱顶Ia构成能使气流预混旋转的预燃室lb，圆筒墙体1内壁上下分别环状布置矩形截 面的煤气喷嘴4与空气喷嘴5，两种喷嘴的喷口端均开在预燃室Ib内壁上，并与预燃室Ib 内壁正交，煤气喷嘴的另一端与设置在圆筒墙体1内的煤气分配环道2相通，空气喷嘴与设 置在圆筒墙体1内的空气分配环道3相通；两个环道及喷嘴上下布置，有一定间距，煤气分 配环道2在上，空气分配环道3在下；每个空气喷嘴5出口处装有旋流导向喷嘴6，形成环 状分布；旋流导向喷嘴6引导空气气流折返向上与煤气射流垂直相交；煤气分配环道与空 气分配环道的外侧分别连接煤气进气管7和空气进气管8。使用上述燃烧装置时，煤气通过煤气进气管7进入煤气分配环道2后再进入煤气 喷嘴4，然后对冲喷射进入预燃室；同时，空气通过空气进气管8进入空气分配环道3再流 动进入空气喷嘴5，在旋流导向喷嘴6的作用下形成于煤气射流相互垂直的射流而进入预 燃室lb，两股气流相遇快速混合，产生倾斜向上的混合旋转气流，经预燃室高温烟气预热后着火燃烧，同时在拱顶处折返向下，并以旋流的方式流出预燃室，由于两种气流出口是垂直 对冲的，能有效实现两种气流的快速混合与完全(高强度)燃烧，且旋流导向喷嘴6有向上 的倾斜角度，会形成先旋流向上而后旋流向下的流动，达到气流间相互的充分混合与热量 交换，从而提高燃烧强度与燃烧温度，且先上后下旋转流动其旋流强度是叠加的，使得气流 能在燃烧过程中保持足够的旋流强度在燃烧其下部的燃烧室中形成回流涡旋，以实现火焰 与气流的稳定可控。本技术燃烧装置结构简单，旋流的形成仅仅只用了旋流导向喷嘴6，其它喷嘴 都是对冲的直射喷嘴，制作与安装(或砌筑)难度明显下降，其结构的稳定性也随之提高。由于垂直对冲射流能有效实现煤气与空气射流快速预混与复杂强旋流的快速预 热与高强度燃烧，从而有效解决了低热值煤气燃烧不稳定、燃烧强度不高、燃烧温度低等关 键问题，其性能明显优于分层喷射混合燃烧装置与交错排列平行喷射混合燃烧装置。四附图说明图1为本技术燃烧装置整体剖面图。图2为为本技术燃烧装置整体俯视图。图3为图1中A-A向局部剖视图。五具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式作详细说明。由图1、2所示，本技术燃烧装置为上端封闭的圆筒形墙体1，其封闭端为耐火 材料砌筑成的半球形拱顶la，中空部分为预燃室lb，其圆筒形墙体的墙壁中砌筑有环状的 矩形截面的煤气分配环道2和空气分配环道3，两个环道呈上下布置，煤气分配环道2的外 侧与煤气进口管7相连通，空气分配环道3的外侧与空气进口管8相连通；煤气喷嘴4与空 气喷嘴5的一端分别与煤气分配环道2和空气分配环道3内侧相通，另一端开口于预燃室 内壁，煤气喷嘴4与空气喷嘴5是上下布置，煤气喷嘴与空气喷嘴的纵截面均为高度大而宽 度小的矩形开口，并与预燃室内壁面正交，其横截面是渐缩结构，进口大出口小，顺着气流 流动方向逐步收缩；煤气喷嘴4或空气喷嘴5的数目根据燃烧装置的热负荷大小、喷嘴流速 选择、以及燃烧装置的直径大小而定，一般各为对应的10 40个；空气喷嘴出口处装有旋 流导向喷嘴6，引导气流倾斜转折向上，使空气射流与煤气射流倾斜正交混合，形成旋切向 上流动，在经拱顶折返后旋切向下流动；旋流导向喷嘴6的倾斜角度α是与预燃室轴线成 10° 45°的交角而平行于预燃室壁面。在具体实施时，所说的煤气喷嘴4与空气喷嘴5其截面均为高度大而宽度小的矩 形开口，而沿气流方向喷嘴截面积是进口处大出口处小的呈逐渐收缩的状态；所说的煤气 喷嘴4与空气喷嘴5，其气流方向均垂直于预燃室lb，其数目均为均勻分布的10-40个；所 说的煤气分配环道2和空气分配环道3均为矩形截面，分别与煤气进气管7和空气进气管 8呈正交或切向连接；所述的旋流导向喷嘴6是环状对应布置在空气喷嘴出口处，导向喷嘴 的流通截面为矩形，其方向为倾斜向上，与预燃室Ib平行而与预燃室轴线成α =10° 45°的夹角。当燃烧装置用于热风炉时，燃烧装置对称设置在热风炉燃烧室的顶部，燃烧室为逐渐扩大的锥形结构，以便于旋转气流在其中形成回流涡旋，起到稳定火焰与稳定气流的 作用；燃烧装置与燃烧室之间为热应力分隔的迷宫连接结构，将燃烧装置独立支撑在热风 炉炉壳上(图中未画出)，以利于热风炉整体结构的稳定。当燃烧装置用于工业炉窑时，应将燃烧装置安装在工业炉窑的燃烧段的炉墙上， 让燃烧装置的喷出端以不同角度朝向炉膛空间，并一起组成工业炉的燃烧段。布置在燃烧 段上燃烧装置的个数、位置及大小由工业炉的热负荷和温度要求而定，其固定方法可采用 多种形式。但燃烧装置本体的结构形状是不变的。总之，本技术以简单而巧妙的结构，有效加强了燃烧器喷嘴射流混合效果，强 化了燃烧过程、提高了燃烧强度，能有效地保证热风炉、工业炉窑等高效、均温、高热强度、 且安全与稳定地运行，从而达到节省燃料、节约投资、降低废气温度与排放量、减少环境污 染的目标，并受到良好的经济效益与社会效益。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷嘴对冲预混旋流燃烧装置，其特征在于，该燃烧装置为球顶圆筒状下开口，圆筒墙体（１）与半球形拱顶（１ａ）构成能使气流预混旋转的预燃室（１ｂ），圆筒墙体（１）内壁上下分别环状布置矩形截面的煤气喷嘴（４）与空气喷嘴（５），两种喷嘴的喷口端均开在预燃室（１ｂ）内壁上，并与预燃室（１ｂ）内壁正交，煤气喷嘴的另一端与设置在圆筒墙体（１）内的煤气分配环道（２）相通，空气喷嘴与设置在圆筒墙体（１）内的空气分配环道（３）相通；两个环道及喷嘴上下布置，有一定间距，煤气分配环道（２）在上，空气分配环道（３）在下；每个空气喷嘴（５）出口处装有旋流导向喷嘴（６），形成环状分布；旋流导向喷嘴（６）引导空气气流折返向上与煤气射流垂直相交；煤气分配环道与空气分配环道的外侧分别连接煤气进气管（７）和空气进气管（８）。

【技术特征摘要】
一种喷嘴对冲预混旋流燃烧装置，其特征在于，该燃烧装置为球顶圆筒状下开口，圆筒墙体(1)与半球形拱顶(1a)构成能使气流预混旋转的预燃室(1b)，圆筒墙体(1)内壁上下分别环状布置矩形截面的煤气喷嘴(4)与空气喷嘴(5)，两种喷嘴的喷口端均开在预燃室(1b)内壁上，并与预燃室(1b)内壁正交，煤气喷嘴的另一端与设置在圆筒墙体(1)内的煤气分配环道(2)相通，空气喷嘴与设置在圆筒墙体(1)内的空气分配环道(3)相通；两个环道及喷嘴上下布置，有一定间距，煤气分配环道(2)在上，空气分配环道(3)在下；每个空气喷嘴(5)出口处装有旋流导向喷嘴(6)，形成环状分布；旋流导向喷嘴(6)引导空气气流折返向上与煤气射流垂直相交；煤气分配环道与空气分配环道的外侧分别连接煤气进气管(7)和空气进气管(8)。2.根据权利要求1所述的喷嘴对冲预混旋流燃烧装...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维汉，刘世聚，
申请(专利权)人：郑州豫兴耐火材料有限公司，
类型：实用新型
国别省市：41[中国|河南]