[其他]煤气旋风炉的气化燃烧装置

说明书

本发明属于以煤为主要燃料的锻件加热、铸锻件退火、通讯丝连续正火、有色金属和水玻璃熔炼以及陶瓷、耐火材料和炭素烧结等工业炉的气化燃烧装置。从层状燃烧的简易煤气炉发展的趋势来看，简易煤气炉的灵活性和潜力方面具有明显的优势。但是，近年来发展的速度远不及从锅炉中移植来的用于锻造加热的机械加煤炉，如阶梯式、水平往复式、链条式等炉排炉。其原因是，简易煤气炉气化和燃烧装置历来存在两个问题：一是带水套的直筒式煤气发生室;二是喷射燃烧装置。此种发生室，一方面增加了炉子的造价和水带走13～15%的热量，另一方面烧混合煤时，煤层容易产生“环隙”和一次风“附壁效应”从而导致煤气内耗增加，以及发生室的温度高于加热室温度的倒状燃烧现象。因此，发生室的混合煤气气化效率平均不到60%，粉状煤屑则很难用于气化，而喷射燃烧装置，由于喷口加喷管和加热室结构很不科学，严重影响了助燃剂与煤气的混合条件，并限制了混合气的喷射压力及炉气循环速度，导致该类炉型燃烧效率不高。上述原因，是简易煤气炉难于推广应用而阻碍其发展的症结所在。在《锻压技术》1986年第二期“粉状煤直接气化的燃烧技术”一文中介绍过。

煤气旋风炉的气化燃烧装置虽作过改进，但煤气发生室卡腰收缩带下段周壁无卡腰板构件仍然结渣巴壁，烧嘴寿命低、喷射压力不高。

本发明是对现有旋风炉的煤气发生室和喷射燃烧装置，作了如下改进：

由无卡腰板变为有卡腰板的变径煤气发生室结构（图1）;

低压预混式涡流烧嘴（图2）。

消除环隙和防止结渣的变径煤气发生室的结构如图1所示：其中1-次风管;2-炉篦;3-煤气出口;4-加煤门;5-出渣门;a-卡腰板。

变径煤气发生室卡腰本体中：

（1）卡腰收缩带C高度 1/2 和下段过渡斜面b的卡腰本体，由耐热金属材料制成的卡腰板a和特异形耐火砖或可塑耐火材料构成;

（2）卡腰板厚度为20～80毫米，由耐火砖或可塑耐火材料间隔均匀排列砌筑而成，其累计厚度占发生室内径周长的 1/3 ～ 1/4 。

结合图1说明，炉篦2面积大于卡腰收缩带C面积，构成了发生室下部中心成为风力集中区域，其气流速度增大，压力相应的提高，因此，煤气透气性增强。当气流越过卡腰收缩带C，其间，收缩和扩张构成的上段过渡斜面d，形成了煤层自封带，改变了传统的直筒式煤气发生室煤层垂直压力方向，破坏了原来的气流附壁效应和煤层与炉壁之间的环隙形成，从而有效地阻止了周边煤层早期烧穿所导致的大量煤气内耗。上段过渡带d的另一作用是，炉壁周边煤层燃烧缓慢，其温度低于煤的最小灰熔点，因而有效地防止了结渣巴壁，提高了发生室的气化效率，扩大了对煤源的适应范围，保证了一次风的卡腰带燃烧效应。

本发明结构，用于一般的简易煤气炉发生室，在其它条件不改变的情况下，提高气化效率25～35%。

能进一步提高二次风预热温度和混合气喷射压力的低压预混式涡流烧嘴图2所示。其结构由6-烧嘴壳;7-导流喷头;8-煤气导管;9-连接管四种零件组成，采用非金属材料构成的一个有机整体，装在煤气发生室与加热室之间的炉体内部，能在高温下持续工作。

（1）烧嘴零部件由刚玉质、高铝质、锆质、碳化硅等耐火材料烧结而成;

（2）烧嘴壳6，由上下或左右两半组成方形;

（3）导流喷头7，用煤气导管8通过止口连接;

（4）连接管9和烧嘴壳6采用双级止口连接。

结合图2说明本发明的工作过程：工作时发生室的热脏煤气由煤气导管8的大端孔，进入导流喷头7的大小端孔喷出至预混区h;经过换热器预热的二次风，通过分配器至连接管9，再进入烧嘴内腔i，然后再进入导流喷头7的多流股螺片槽，其气流绕轴旋转运动进入混合区。此时，带有大量辉光体的约500～600℃的热脏煤气，同二次预热的约350～450℃的助燃空气，同时在预混区h搅拌混合，构成新的流股喷出。由二次风在炽热的烧嘴体传导、辐射和对流的三元传热作用下，使喷出的压力提高，煤气随二次风的吸附作用增强而流量增多，因此混合气的喷出速度达30米/秒以上，配合偏拱低炉膛，有利于提高气流的旋转动力。此种二次预热加预混喷出的旋流火焰，顺着加热室顶拱切线进入炉膛，实现旋风燃烧。在湍流燃烧的作用下，燃烧强化、反应率加快，使已燃气和未燃新鲜可燃气迅速混合，提高了燃烧速率，增强了对被加热件的冲刷能力，改变了传统的煤气热交换状态，延长了烧嘴的寿命。

本发明既具有本生灯火焰的特点，而又具备一定的预混区和回流火道，能实现无焰燃烧和稳定燃烧的高温点火源。