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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111690785A(43)申请公布日2020.09.22(21)申请号201910179107.X(22)申请日2019.03.11(71)申请人山东省冶金设计院股份有限公司地址250101山东省济南市高新开发区舜华路1969号(72)发明人宋志顺刘红军祝圣远刘春青丛培生林桂柯费圣刚樊德义(51)Int.Cl.C21B9/10(2006.01)C21B9/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种带中心均布式燃烧器的顶燃式热风炉(57)摘要本发明公开了一种带中心均布式燃烧器的顶燃式热风炉,包括顶部的燃烧器、中部的燃烧室和下部的蓄热室;所述燃烧器设有两个煤气进口单元和一个助燃空气进口单元,一次煤气通过带中心均布的煤气垂直喷口喷入燃烧器内腔,二次煤气和空气分别通过侧壁水平喷口以一定夹角喷入燃烧器内腔;通过合理设置一、二次煤气及空气的喷口能够强化热风炉内气流的混合及燃烧稳定性。本发明带中心均布的喷口设计,解决了现有旋切顶燃式热风炉内横断面上燃烧反应分布不均匀的问题,实现了气流的速度场和温度场均匀分布,提高了热风炉换热效率、降低了热力型氮氧化物排放、延长使用寿命。CN111690785ACN111690785A权利要求书1/1页1.一种带中心均布式燃烧器的顶燃式热风炉,包括顶部的燃烧器、中部的燃烧室和下部的蓄热室,其特征在于:燃烧器具有燃烧器内腔、煤气入口总管道、一次煤气流量调节阀、二次煤气流量调节阀、一次煤气入口管道、二次煤气入口管道、煤气顶腔、煤气环腔、煤气垂直喷口、煤气水平喷口,空气入口管道、空气环腔、空气水平喷口;煤气垂直喷口位于燃烧器内腔顶部,煤气垂直喷口沿圆周方向均布;煤气水平喷口位于燃烧器内腔侧壁中部,煤气水平喷口中心线与燃烧器内腔径向呈15-35度夹角。2.根据权利要求1所述的一种带中心均布式燃烧器的顶燃式热风炉,其特征在于:煤气垂直喷口分为内环煤气垂直喷口和外环煤气垂直喷口,内外环煤气垂直喷口同轴且与燃烧器内腔轴线重合。3.根据权利要求2所述的一种带中心均布式燃烧器的顶燃式热风炉,其特征在于:内环煤气垂直喷口的环半径不大于煤气水平喷口形成的旋切圆半径,其喷口角度垂直向下。4.根据权利要求2所述的一种带中心均布式燃烧器的顶燃式热风炉,其特征在于:外环煤气垂直喷口的环半径介于燃烧器内腔半径和旋切圆半径的中间位置,其喷口与燃烧器轴线的倾角α小于等于5度。5.根据权利要求1所述的一种带中心均布式燃烧器的顶燃式热风炉,其特征在于:煤气顶腔显半球形布置于燃烧器顶部隔热墙内,煤气垂直喷口与煤气顶腔相通。6.根据权利要求1所述的一种带中心均布式燃烧器的顶燃式热风炉,其特征在于:煤气入口总管道通过一、二次煤气流量调节阀与对应的一、二次煤气入口管道相连。2CN111690785A说明书1/4页一种带中心均布式燃烧器的顶燃式热风炉技术领域[0001]本发明涉及冶金工业的高炉热风炉领域,特别是涉及一种带中心均布式燃烧器的顶燃式热风炉。背景技术[0002]热风炉是高炉炼铁工序中的重要设施,其主要作用是连续不断的向高炉提供热风。热风炉主要有内燃式、外燃式和顶燃式(包括球式)三种类型。顶燃式热风炉以其结构稳定、风温高、寿命长、投资省的特点,在热风炉新建和改造工程中广泛采用,特别是在5000m3级的大型高炉上采用,取得了良好的效果。[0003]目前,我国高炉炼铁用顶燃式热风炉普遍存在:炉内气流分布不均、燃烧室内局部高温、格子砖受热不均等问题,这些问题严重制约着热风炉的运行效率和结构稳定。传统顶燃式热风炉的空气和煤气喷嘴与燃烧器径向成一夹角,由燃烧器侧壁喷出并在燃烧器内混合,并在燃烧室内完成燃烧;经过数值模拟分析发现,煤气和空气在燃烧器中旋切混合后在炉墙边缘形成高速旋转的气流,气流由燃烧器进入燃烧室后空间突然变大,会在燃烧室中心区域形成一个很大的回流燃烧区。由于速度场和温度场分布的不均匀性,燃烧后的烟气进入蓄热室后会导致蓄热室的格子砖受热不均,长期局部过热的格子砖发生高温蠕变,进而影响热风炉结构的稳定性及格子砖的通孔率。长此以往会导致热风炉结构损坏、风温降低、能耗增加。[0004]因此为了解决上述面临的问题,使顶燃式热风炉能够达到两代高炉炉龄的寿命,必须对传统顶燃式热风炉的结构,特别是燃烧器结构进行改进。发明内容[0005]针对现有顶燃式热风炉技术存在的问题,本发明的主要目的是提供一种带中心均布式燃烧器的顶燃式热风炉,来解决现有顶燃式热风炉烟气在炉内横断面上分布不均匀的问题,以实现气流的速度场和温度场均匀分布,提高热风炉换热效率,延长使用寿命的目的。[0006]本发明采用的技术方案是,一种带中心均布式燃烧器的顶燃式热风炉,包括顶部的燃烧器、