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一种蓄热室带锥度的顶燃式热风炉
申请号	CN201911218189.0	申请日	2019-12-03	公开(公告)号	CN110846455A	公开(公告)日	2020-02-28
申请人	中冶京诚工程技术有限公司;			发明人	冯燕波; 全强;
摘要	本发明公开了一种蓄热室带锥度的顶燃式热风炉，包括从上向下依次设置的燃烧器 (1)、燃烧室 (2)、蓄热室(3)及气体分布室(4)，蓄热室(3)的内径沿从上向下的方向逐渐减小，蓄热室(3)内含有蓄热体(31)。该蓄热室带锥度的顶燃式热风炉充分考虑了蓄热室高度方向的传热特性和气体介质流速的变化，既保证了下部低温段格孔内的气体介质流速大于对流传热所需的流速，又满足了上部高温段辐射和对流传热所需较大换热面积和蓄热体积的要求，有利于蓄热体与气体介质间的热量传递，且提高了上部高温区的热量储存能力，达到提高风温、降低能耗的效果。
权利要求	1.一种蓄热室带锥度的顶燃式热风炉，其特征在于，所述蓄热室带锥度的顶燃式热风炉包括从上向下依次设置的燃烧器(1)、燃烧室(2)、蓄热室(3)及气体分布室(4)，蓄热室(3)的内径沿从上向下的方向逐渐减小，蓄热室(3)内含有蓄热体(31)。 2.根据权利要求1所述的蓄热室带锥度的顶燃式热风炉，其特征在于，蓄热室(3)呈筒状结构。 3.根据权利要求1所述的蓄热室带锥度的顶燃式热风炉，其特征在于，蓄热体(31)的外形与蓄热室(3)的内腔相匹配。 4.根据权利要求1所述的蓄热室带锥度的顶燃式热风炉，其特征在于，蓄热体(31)由多块格子砖(32)堆砌而成。 5.根据权利要求4所述的蓄热室带锥度的顶燃式热风炉，其特征在于，每块格子砖(32)的尺寸参数均相同。 6.根据权利要求4所述的蓄热室带锥度的顶燃式热风炉，其特征在于，格子砖(32)内含有贯通格子砖(32)的两侧端面的水平气体通道(33)。 7.根据权利要求4所述的蓄热室带锥度的顶燃式热风炉，其特征在于，格子砖(32)为7孔6边形格子砖、19孔6边形格子砖或37孔6边形格子砖。 8.根据权利要求1所述的蓄热室带锥度的顶燃式热风炉，其特征在于，蓄热体(31)为耐火蓄热球。 9.根据权利要求1所述的蓄热室带锥度的顶燃式热风炉，其特征在于，气体分布室(4)内含有炉箅子(44)和支柱(43)，蓄热体(31)设置于炉箅子(44)上。
说明书全文	一种蓄热室带锥度的顶燃式热风炉技术领域 [0001] 本发明涉及工业窑炉领域，具体的是一种蓄热室带锥度的顶燃式热风炉。背景技术 [0002] 热风炉是一种典型的蓄热式换热器。蓄热体作为高温热量的载体在热风炉燃烧期内吸收并储存燃烧产物的热量，然后在送风期内放出热量以加热空气。也就是说，蓄热式热风炉的蓄热体在一个工作周期内要完成热量的吸收、储存和传出三个过程。因此，蓄热体热量传递和储存能力的高低直接决定了热风炉送风温度的高低。 [0003] 目前，热风炉蓄热室均采用上下横截面积一致的形式，也就是蓄热体在蓄热室高度方向上的换热面积和蓄热体积保持一致。热风炉蓄热室在不同高度上的温度和传热特性不同，蓄热室上部高温段为辐射和对流传热，下部低温段主要为对流传热。显然，传统的上下横截面积一致的蓄热室设计形式没有充分考虑蓄热室高度方向的传热特性和介质流速的变化，影响了蓄热体和气体介质间的传热效果。发明内容 [0004] 为了解决蓄热体和气体介质间的传热效果不理想的问题。本发明提供了一种蓄热室带锥度的顶燃式热风炉，该蓄热室带锥度的顶燃式热风炉充分考虑了蓄热室高度方向的传热特性和气体介质流速的变化，既保证了下部低温段格孔内的气体介质流速大于对流传热所需的流速，又满足了上部高温段辐射和对流传热所需较大换热面积和蓄热体积的要求，有利于蓄热体与气体介质间的热量传递，且提高了上部高温区的热量储存能力，达到提高风温、降低能耗的效果。 [0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术发明是：一种蓄热室带锥度的顶燃式热风炉，包括从上向下依次设置的燃烧器、燃烧室、蓄热室及气体分布室，蓄热室内径沿从上向下的方向逐渐减小，蓄热室内含有蓄热体。 [0006] 蓄热室呈筒状结构。 [0007] 蓄热体的外形与蓄热室的内腔相匹配。 [0008] 蓄热体由多块格子砖堆砌而成。 [0009] 每块格子砖的尺寸参数均相同。 [0010] 格子砖内含有贯通格子砖的两侧端面的水平气体通道。 [0011] 格子砖为7孔6边形格子砖、19孔6边形格子砖或37孔6边形格子砖。 [0012] 蓄热体亦可为耐火蓄热球。 [0013] 气体分布室内含有炉箅子和支柱，蓄热体设置于炉箅子上。 [0014] 本发明的有益效果是： [0015] 1、上大下小的倒圆台形蓄热体结构，充分考虑蓄热室高度方向的传热特性和气体介质流速的变化，既保证了下部低温段格孔内的气体介质流速大于对流传热所需的流速，又满足了上部高温段辐射和对流传热所需较大的换热面积和蓄热体积，有利于蓄热体与气体介质间的热量传递，且提高了上部高温区的热量储存能力，达到提高风温、降低能耗的效果。 [0016] 2、随着蓄热体高度方向的增加，蓄热体断面积随之增大(气体介质有效流通面积亦随之增大)，有效克服了因气体介质温度升高而引起的流速过快的问题，有效降低了气体介质流经上部高温段时的阻损，有利于炼铁系统的节能降耗。附图说明 [0017] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。 [0018] 图1是本发明所述蓄热室带锥度的顶燃式热风炉的结构示意图。 [0019] 图2是一个完整的单块格子砖的结构示意图。 [0020] 图3是三块格子砖的横截面示意图。 [0021] 1、燃烧器；2、燃烧室；3、蓄热室；4、气体分布室；5、热风炉大墙；6、炉壳； [0022] 11、燃气进口；12、助燃空气进口； [0023] 21、热风出口； [0024] 31、蓄热体；32、格子砖；33、水平气体通道； [0025] 41、烟气出口；42、冷风进口；43、支柱；44、炉箅子。具体实施方式 [0026] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 [0027] 一种蓄热室带锥度的顶燃式热风炉，包括从上向下依次设置的燃烧器1、燃烧室2、蓄热室3及气体分布室4，蓄热室3的内径沿从上向下的方向逐渐减小，蓄热室3内含有蓄热体31，如图1所示。 [0028] 该蓄热室带锥度的顶燃式热风炉的内型空腔由炉壳6及其内部的热风炉大墙5砌筑而成。燃烧器1的内腔与燃气进口11、助燃空气进口12分别相连，燃烧室2下部的直段侧壁上开设有热风出口21，气体分布室4的侧壁上开设有至少一个烟气出口41和冷风进口42。 [0029] 在本实施例中，蓄热室3呈直立的筒状结构，且蓄热室3的内表面为顶端朝下底端朝上的圆锥台形(即倒立的圆锥台形)，蓄热室3的内表面(所述倒立的圆锥台形)的锥角为2α，α为1°至15°，则蓄热室3的内表面的锥角为2°至30°。蓄热体31外形与蓄热室3的内腔相匹配，即蓄热体31为倒圆锥台体，蓄热体31的锥角与蓄热室3的内表面的锥角相同，蓄热体31匹配的设置于蓄热室3的内腔中。 [0030] 在本实施例中，蓄热体31由多块格子砖32堆砌而成。每一个完整的单块格子砖32的尺寸参数均相同。即每一个完整的单块格子砖32的格孔直径相同、格孔间距相同(即：格子砖的活面积和当量厚度都相同)；格子砖32内不但含有纵向气体通孔，且格子砖32内含有贯通格子砖32的水平两侧端面的水平气体通道33，如图3所示，水平气体通道33与纵向气体通孔连通。 [0031] 在本实施例中，所述格子砖32是由耐火材料烧制而成的，在所述蓄热室3内不同高度位置的所述格子砖32的材质不同。具体是，位于蓄热体31上部的格子砖32采用耐高温性能好的耐火材料(如：硅质格子砖)，位于蓄热体31中部的格子砖32采用抗蠕变性能好的耐火材料(如：低蠕变高铝格子砖)，位于蓄热体31下部的格子砖32采用耐压强度高的耐火材料(如：高铝格子砖或粘土格子砖)。硅质格子砖、低蠕变高铝格子砖和粘土格子砖均可以采用现有市售产品。 [0032] 在本实施例中，如图2所示，格子砖32可以为19孔6边形格子砖、7孔6边形格子砖或37孔6边形格子砖，或者格子砖32的外形也可以选择其他的形状(如长方形、正方形、五边形等)。在砌筑蓄热体31时，为了使蓄热体31的周向表面与蓄热室3的周向内表面相匹配，可以将位于蓄热体31的周向边缘的格子砖32切割成合适的形状后再进行砌筑。 [0033] 蓄热体31可以选择格子砖32，蓄热体31也可以为耐火蓄热球或其他耐火蓄热材料，该耐火蓄热球或其他耐火蓄热材料均可以为现有市售产品。或者，蓄热体31也可以由格子砖32和所述耐火蓄热球组合而成，例如，格子砖32砌筑成圆柱形，该耐火蓄热球填充蓄热室3的内表面与格子砖32之间的空隙，从而形成倒圆锥台形的蓄热体31。 [0034] 在本实施例中，气体分布室4内含有炉箅子44和支柱43，蓄热体31坐落于炉箅子44上。炉箅子44位于气体分布室4内的顶部，支柱43用于支撑炉箅子44和蓄热体31。 [0035] 下面介绍该蓄热室带锥度的顶燃式热风炉的工作过程： [0036] 在燃烧阶段，分别经所述燃气进口11、所述助燃空气进口12引入的燃气和助燃空气在所述燃烧器1内进行混合，并在所述燃烧室2内燃烧生成高温烟气；高温烟气均匀分布于所述蓄热室3的上表面并进入所述蓄热体31的格孔内；经过所述蓄热体31逐层吸热后，高温烟气在所述炉箅子及支柱43的上表面变为低温烟气进入所述气体分布室4，最后由所述烟气出口41排出，如图1所示。 [0037] 由于所述蓄热体31上部高温段的横截面积大，加热面积和蓄热体积也大，有利于高温区的热量传递和储存，使得所述蓄热体31上部高温段在燃烧阶段可以储存较多的热量；随着所述蓄热体31高度的降低，其横截面积也随之减小，烟气流经所述蓄热体31的有效流通面积亦减小，避免了烟气因温度降低而流速降低过多，保证所述蓄热体31下部低温段的对流换热效果。 [0038] 烟气在所述蓄热体31高度方向不同横截面上的均匀分布是靠所述格子砖32端面的所述水平气体通道33来调节实现的。 [0039] 在送风阶段，低温冷风经所述冷风进口42进入所述气体分布室4后，再进入所述蓄热体31的格孔内；经过所述蓄热体31逐层加热后，低温冷风在所述蓄热体31的上表面变为高温热风进入所述燃烧室2，然后经所述热风出口21送至高炉。 [0040] 由于所述蓄热体31的上部高温段在燃烧阶段储存了较多的高温热量，使得冷风经过所述蓄热体31后能够获得较高的热风温度；随着所述蓄热体31高度的升高，其横截面积也随之加大，冷风流经所述蓄热体31的有效流通面积亦加大，避免了冷风因温度升高而流速过快，有效降低了冷风流经所述蓄热体31上部高温段时的阻损。 [0041] 冷风在所述蓄热体31高度方向不同横截面上的均匀分布也是靠所述格子砖32端面的所述水平气体通道33来调节实现的。 [0042] 以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。