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Ⅰ型顶燃式热风炉与Ⅱ型顶燃式热风炉结构与性能对比


当前顶燃式热风炉成为高炉热风炉的主流产品,为让用户了解各种顶燃式热风炉的结构与性能,这里对两种典型的顶燃式热风炉作一个全面的对比。

Ⅰ型顶燃式热风炉--拱顶燃烧室环形上喷燃烧热风炉是豫兴公司研制的拱顶燃烧室中下置环形燃烧器的热风炉,是拥有多项发明专利的产品,其整体结构是稳定的悬链线拱顶燃烧室,之下设置煤气与空气喷嘴交错布置垂直上喷的环形燃烧器,其下为放置格子砖的蓄热室,而冷风室设置在其底部。

Ⅱ型顶燃式热风炉--顶置预燃室旋流喷射燃烧热风炉是以卡卢金为代表的一类带有顶部旋流燃烧器的顶燃式热风炉,其整体结构是顶部的预燃室(燃烧器),其下为锥段拱顶结构的燃烧室,再同轴连接其下的蓄热室、冷风室,与豫兴型热风炉的差别主要在蓄热室上部的燃烧室与燃烧器的结构上。

Ⅰ型热风炉与Ⅱ型热风炉在如下五个方面的结构与性能比较:

1、砖体结构的稳固性

Ⅰ型热风炉采用悬链线拱顶结构,在耐材砌体中仅存在压应力而不存在剪切应力,是绝对稳固的力学结构;燃烧器设置在温度较低蓄热室大墙之外,不会受到大的热应力的作用,结构稳定性明显增强。

Ⅱ型热风炉具有瓶颈状的拱顶结构,在耐材砌体中不可避免地存在剪切应力,释放中必然转化为对筒体的径向推力,使得整体结构的稳固性变差,局部的应力集中也对结构的稳定性构成威胁;顶置的预燃室处在大温差周期变化的环境中,必须采用特制的抗热震转来砌筑,其稳固性受到材料性能的制约。

2、气流结构的稳定性

Ⅰ型热风炉采用悬链线拱顶燃烧室以及其下的环形燃烧器,环状气流的垂直上喷并在拱顶折返向下,在上下气流间形成稳定的回流涡旋结构,且下降气流受回流涡旋的牵引而分散,形成分布均匀的进入蓄热室的气流结构;由外围结构形成的流场其自稳定的结构不受气流流量大小(燃烧负荷)的影响。

Ⅱ型热风炉具有瓶颈状的拱顶结构,顶部的预燃室燃烧器与其下锥段拱顶燃烧室,其逐渐扩大的几何结构使其中的气流流动极不稳定,必须采用旋流方式来稳定气流结构;因而垂直预燃室轴向的环状排列喷嘴必须有一定的旋切角度以产生回旋气流;由于负荷的变化喷嘴的流速会变化,其旋流强度也因此而改变,而且气流温度(冷、热态不同)的变化也使得旋流强度出现改变;因此,燃烧室中气流流场会随着燃烧状态、负荷变化、喷嘴结构的不同而发生变化,其稳定性与可控性都比较差;此外,旋流结构也导致进入蓄热室气流分布极不均匀。

3、混合燃烧的优越性

Ⅰ型热风炉换型燃烧器的煤气与空气喷嘴是交错排列垂直上喷的结构,致使煤气与空气进入燃烧室后能相互快速混合,并被回流烟气预热着火而迅速燃烧,烟气的循环加热作用会使得燃烧过程进一步被强化。由于气流的上升与折返燃烧过程能在其中充分完成。

Ⅱ型热风炉燃烧器通常采用多喷嘴分层喷射混合模式,但因上层环状布置的煤气射流会自成旋流流股而影响空气喷嘴射流与煤气之间的混合;不均匀的混合以及混合时间的延长,必然使得燃烧过程进行缓慢,有违于气体燃料燃烧快速均匀混合达到高强度燃烧的规律;改进的模式是采用煤气与空气喷嘴交错环状布置,实现气流快速混合与高强度燃烧。

Ⅰ型顶燃式热风炉与Ⅱ型顶燃式热风炉结构与性能对比