[发明专利]开口环道旋流预混上喷回流预热燃烧器

说明书

一、技术领域

本发明涉及气体燃料燃烧装置，特别是应用于工业加热的热风炉及工业炉窑上的一种开口环道旋流预混上喷回流预热燃烧器。

二、背景技术

目前，在燃烧低热值煤气(如高炉煤气、发生炉煤气)的各种气体燃烧器中，有煤气集中喷射与空气四周多流股喷射切入的套筒或矩形扩散燃烧结构、煤气与空气分层喷射混合燃烧结构、煤气与空气交错喷射混合燃烧结构、煤气与空气预先混合的内预混喷射燃烧结构、以及新近发展的煤气与空气交错向上喷射混合燃烧气流折返的燃烧器结构等。总之，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、旋流混合的燃烧结构或者环形多喷嘴交错上喷预混燃烧后气流折返、自预热的强化燃烧结构。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升高、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，而一些使用在工业炉上的发生炉煤气的燃烧器，由于仍然采用结构简单而气流组织不合理的燃烧器，致使煤气与空气混合不佳和气流分配紊乱，以致燃烧不完全、燃料消耗量大、燃烧不稳定、热负荷调节性能差等问题出现。这种既不节能、又没有效率、还引起环境污染的燃烧器需要加以淘汰。因此，改进燃烧装置的结构，使其与炉膛空间形成合理可控的流场结构，实现高强度燃烧与均匀高效传热的完美结合，是燃烧器发展的主要方向。

三、发明内容

针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明之目的就是提供一种开口环道旋流预混上喷回流预热燃烧器，可有效解决燃料消耗大、燃烧不稳定、燃烧强度低、燃烧气流速度温度分布不均，效率低，污染环境的问题，其解决的技术方案是，圆筒墙体和其上部的拱顶构成上端封闭向下开口的半球顶圆筒状，拱顶内在圆筒墙体内上部为燃烧室，圆筒墙体内壁上环状布置有上部开口的预混环道，预混环道分别经煤气导流通道和空气导流通道与煤气进气管和空气进气管相连通，煤气导流通道和空气导流通道中均布有导流导向块，预混环道的上部开口上有相连通的限流环。本发明能实现煤气与空气在预混环道中的充分混合与旋流向上流出并高强度稳定燃烧，从而有效解决了低热值煤气燃烧不稳定、燃烧强度小、燃烧温度低等关键问题，其简单的结构明显优于气流喷管内混合的无焰燃烧器与交错喷射快速混合燃烧器。

四、附图说明

图1为本发明的结构主视图(剖面图)。

图2为本发明的图1中A-A向截面俯视图(剖面图)。

五、具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

由图1-图2给出，本发明的结构是，圆筒墙体1和其上部的拱顶2构成上端封闭向下开口的半球顶圆筒状，拱顶内在圆筒墙体内上部为燃烧室3，圆筒墙体1内壁上环状布置有上部开口的预混环道4，预混环道分别经煤气导流通道7和空气导流通道8与煤气进气管5和空气进气管6相连通，煤气导流通道7和空气导流通道8中均布有导流导向块9，预混环道4的上部开口上有相连通的限流环10。

为了保证使用效果，所说的预混环道4在圆筒墙体内壁呈水平周向布置，其横截面为高度大于宽度的矩形，预混环道上部有朝向燃烧室的开口，使混合气流进入燃烧室；所说的预混环道4的外侧对称设置有煤气导流通道7和空气导流通道8，煤气导流通道7和空气导流通道8中分别与垂直方向安放有倾斜角度为20°～60°的导流导向块9，导流导向块有3～5个，倾斜角度的大小和导流导向块的数量是根据燃烧器的热负荷大小、喷嘴流速以及燃烧器的直径大小而定；所说的煤气进气管5和空气进气管6呈对称布置，其截面为圆形，分别与煤气导流通道7和空气导流通道8连接，煤气导流通道7和空气导流通道8其截面均为方形；所说的预混环道4上部开口上在拱顶内侧壁上设置有限流环10，用以限制气流的大小与上喷的方向，避免气流直接刷墙；所说的拱顶2为采用优质耐火材料砌筑成的半球形或倒置的悬链线旋成体。

本发明实现了煤气与空气进入预混环道的同向流动与混合；预混气流经由预混环道上部的开口进入燃烧室，在其中旋转向上后经顶部再折返向下，在上下气流之间产生回流涡旋流动，但流出燃烧室的气流是旋流向下的，在燃烧室中流动完成煤气与空气的继续混合与着火燃烧过程，通过调节导流导向块9角度α＝20°～60°，导流煤气导流通道7和空气导流通道8中气流的流速以及预混环道的相对高度来实现煤气与空气的快速预混合与燃烧，从而提高燃烧强度与燃烧温度，以及可控的流场结构，通过预混环道上部开口上设置的限流环10，用以调节预混环道进入燃烧室气流的流速与方向，同时也防止气流直接冲刷拱顶下部墙体。

本发明以简单而合理的结构，有效地解决了燃烧器气流混合效果差、燃烧不稳定与燃烧强度低、燃烧气流速度温度分布不均或不可控等关键问题，能有效地保证热风炉、工业炉窑等均温、高热强度、且安全与稳定地运行，提高效率30％，节省燃料、节约投资、降低废气温度与排放量、减少环境污染。