一种煤气与空气格栅预混喷射多涡流回旋预热燃烧的燃烧器

1、一种煤气空气格栅预混喷射多涡流回旋预热燃烧的燃烧器简介1、燃烧器设计的背景技术当前，高炉热风炉从节能降耗上考虑要求在燃烧低热值高炉煤气下获得高性能和高风温，而最终达到高效、节能、环保、增产的目的。为此，在热风炉中必须实现优化的燃烧过程与强化的传热过程相结合炉内过程。这就涉及到燃烧装置的结构、蓄热体结构与布置、以及气流流场的组织，尤其是燃烧器的结构与性能对热风炉的影响尤为关键，纵观目前使用的各种高炉热风炉的燃烧器,都以煤气与空气在燃烧空间中混合、预热、着火燃烧模式为主，这种模式总是存在混合不均、燃烧不完全、燃烧室空间大、燃烧器结构选择不当等问题，导致燃烧室中燃烧气流的特征变化大、气流不稳定、燃烧

2、强度低，进而引起蓄热室中气流分布不均，降低传热效果与蓄热体的利用率；由于蓄热体的结构与布置均难以按照流场结构和负荷状态选取，从而整体影响热风炉的性能和实际使用效果。因此，随着人们对燃烧、传热传质、流体流动的理论及其应用技术认识的提高和应用实践的深入，以及炼铁工艺对于稳定高风温的需求和冶金行业高效、节能与环保的重视，对热风炉领域内的燃烧器改进势在必行。2、燃烧器的结构特征与性能针对上述情况，为克服现有燃烧器的燃烧与传热结构上的不足，这里提出一种煤气与空气格栅预混喷射多涡流回旋预热燃烧的燃烧器，可有效解决煤气与空气混合速率低、混合不均匀，燃烧强度低、燃烧不完全及燃烧室空间大的问题。本燃烧器采用的技

3、术方案是，包括燃烧室墙体、燃烧室，空气进气管、煤气进气管、空气分配通道、煤气分配通道，煤气空气预混格栅、预混气流分配通道、回流导向喷嘴与涡流导向喷嘴，燃烧室墙体是由上部拱顶与下部垂直的筒形墙体连接在一起而构成，燃烧室墙体的内部空间为燃烧室，燃烧室墙体的筒形墙体上垂直其轴线从下到上错开布置有空气进气管和煤气进气管，空气进气管和煤气进气管分别垂直连接砌筑在燃烧室墙体内的空气分配通道与煤气分配通道，煤气分配通道的底部和空气分配通道的顶部之间有煤气空气预混格栅，煤气空气预混格栅的出口和预混气流分配通道的外侧墙体连通，预混气流分配通道的内侧墙体上相间均置有向上弯曲的回流导向喷嘴与水平径向弯曲的涡流导向喷

4、嘴，回流导向喷嘴和涡流导向喷嘴的出口分别与燃烧室连通。本燃烧器是在现有热风炉燃烧器结构基础上所做的改进与创新，格栅式的煤气与空气的预混方式结合预混气喷射形成的多涡流回旋的流场结构的燃烧装置设计，有效实现热风炉燃烧装置的快速而均匀的混合与高强度回流预热燃烧，有效提高了燃烧强度与燃烧的稳定性。在热风炉上采用这种燃烧器可以保证热风炉在安全与稳定前提下的高效、高热强度与高送风温度的运行，继而达到节省燃料、节约投资、降低废气温度与有害气体的排放量、减少环境污染的良好效果。3、燃烧器的具体实施以下结合附图对本燃烧器的具体实施方式作详细说明。燃烧器结构如图1、图2及图3所示，其包括燃烧室墙体1、燃烧室2，空

5、气进气管3、煤气进气管4、空气分配通道5、煤气分配通道6，煤气空气预混格栅7、预混气流分配通道8、回流导向喷嘴9a与涡流导向喷嘴9b，燃烧室墙体1是由上部拱顶与下部垂直的筒形墙体连接在一起而构成，燃烧室墙体的内部空间为燃烧室2，燃烧室墙体1的筒形墙体上垂直其轴线从下到上错开布置有空气进气管3和煤气进气管4，空气进气管3和煤气进气管4分别垂直连接砌筑在燃烧室墙体内的空气分配通道5与煤气分配通道6，煤气分配通道6的底部和空气分配通道5的顶部之间有煤气空气预混格栅7，煤气空气预混格栅7的出口和预混气流分配通道8的外侧墙体连通，预混气流分配通道8的内侧墙体上相间均置有向上弯曲的回流导向喷嘴9a与水平径

6、向弯曲的涡流导向喷嘴9b，回流导向喷嘴9a和涡流导向喷嘴9b的出口分别与燃烧室连通。实施时，在燃烧器中煤气通过煤气分配通道6的底部进入煤气空气预混格栅7，并从其交错排列的孔隙进入预混气流分配通道8，空气通过空气分配通道5的顶部进入煤气空气预混格栅7，并从其交错排列的孔隙进入预混气流分配通道8，在这里煤气与空气均匀而充分地进行有效的混合，然后通过预混气流分配通道8内测的相间布置的回流导向喷嘴9a与涡流导向喷嘴9b，经过回流导向喷嘴9a的预混气流向上喷射拱顶折返形成回流涡旋流场结构，经过涡流导向喷嘴9b的预混气流在其弧形开口的引导下喷射而形成水平流动的中心大涡旋带动四周小涡旋的多涡旋流场结构，形成

7、在燃烧室内复杂流型的气流进一步预混与充分预热并着火燃烧的燃烧器工作状态，在很好地完成燃烧过程后离开燃烧室而进入下部的蓄热室中。燃烧室墙体1、燃烧室2，空气进气管3、煤气进气管4、空气分配通道5、煤气分配通道6，煤气空气预混格栅7、预混气流分配通道8、回流导向喷嘴9a与涡流导向喷嘴9b热风炉采用这种煤气与空气格栅孔隙预混喷射的多涡流预热与燃烧室烟气回流预热燃烧的燃烧器之后，将煤气与空气间的边混合边燃烧的占用大量燃烧空间的燃烧方式改变为格栅小空间中的高强、快速、多空隙的射流预混合，并利用回流导向喷嘴的弧形转折向上的开口与涡流导向喷嘴9b的水平弧形喷射开口，形成气流折返回流与多漩涡流动的自预热功能很强的高强度预混气流的旋流与回流的预热燃烧，这就有效解决了低热值煤气预混效果差、预热强度低、燃烧不稳定、燃烧温度低等高炉热风炉燃烧过程的一些关键问题。和在燃烧室内堆砌的助燃陶瓷多孔体，形成高速稳定的多孔介质强化燃烧（对于高炉热风炉）。这样既提高了燃烧的完全程度、缩小了燃烧室空间，又能实现火焰(燃烧)的稳定、达到强化预热预混气流而提高局部燃烧温度的目的。显然，相对于采用其他气体燃烧装置的热风炉而言，由于本实用新型提出的燃烧装置是通过煤气与空气格栅孔隙射流混合的小空间高速预混，以及通过预混气流垂直向上喷射与水平漩涡喷射的共同作用，产生回流自预热与旋流自预热效果，借以达到提高火焰稳