本發(fā)明涉及工業(yè)爐窯中熔煉爐的熱利用設(shè)備，是特別適合于燃燒高熱值氣體燃料的一種利用煙氣回流低氧高溫燃燒的熔鋁（煉）爐。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，工業(yè)爐窯為滿足節(jié)能與環(huán)保要求，在熱利用設(shè)備的燃燒裝置燃燒不同燃?xì)獾臈l件下獲得高效可控的完全燃燒，并有效降低燃燒過程中的氮氧化物（NO_X）和硫化物（SO_X）的生成量，成為最終達(dá)到高效、節(jié)能、環(huán)保與安全使用目標(biāo)的主要技術(shù)方向。為此，在工業(yè)爐窯及其燃燒裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，除了必須實(shí)現(xiàn)快速均勻混合與穩(wěn)定燃燒外，還應(yīng)能適應(yīng)不同的燃?xì)馄贩N使其具有燃燒過程的調(diào)節(jié)可控的特征。這就不僅要求燃燒裝置本身結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計(jì)的合理性，更重要的是燃燒裝置與對(duì)應(yīng)爐體的燃燒室結(jié)構(gòu)的合理配置，從而產(chǎn)生出不同的、優(yōu)化的技術(shù)效果來?？v觀目前使用的熔鋁（煉）爐結(jié)構(gòu)以及使用的各種燃燒裝置與系統(tǒng)，不少存在因設(shè)計(jì)理念問題而引起的結(jié)構(gòu)與性能上的各種問題，這就勢(shì)必造成燃?xì)馀c空氣之間混合不均勻和燃燒不完全，以及無法有效控制其燃燒狀態(tài)。尤其是熔鋁（煉）爐上的爐內(nèi)燃燒與傳熱過程沒有很好的解決，主要體現(xiàn)在對(duì)于燃燒溫度與使用溫度之間的差異而導(dǎo)致的能量損失視而不見（能級(jí)損失暫不考慮），通常采取增大過量空氣系數(shù)的辦法去適應(yīng)工藝溫度的要求，這實(shí)際上是一種高溫端能量的無形損失，這也是人們?cè)谀茉刺菁?jí)應(yīng)用中所長期忽視的一個(gè)重要問題。如何利用燃燒過程中高溫端的能量，最切實(shí)可行的辦法就是低溫?zé)煔饣亓魅紵?，在?shí)現(xiàn)燃燒溫度的合理控制的同時(shí)，將高溫端的熱量充分加以利用，達(dá)到有效實(shí)現(xiàn)節(jié)省燃料的目的。由于燃燒溫度的降低也抑制了氮氧化物的生成，若進(jìn)一步采用分級(jí)燃燒的方式，煙氣中氮氧化物的含量還會(huì)進(jìn)一步下降。在此提出一種新的熔鋁（煉）爐結(jié)構(gòu)并與特定的燃燒裝置有效配合，用以完成氣體燃料燃燒過程中的煙氣自動(dòng)回流完成低氧高溫燃燒的燃燒過程，在有效節(jié)約燃料的同時(shí)減少氮氧化物的含量，真正達(dá)到燃燒設(shè)備的高效、節(jié)能與環(huán)保的技術(shù)目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

出于對(duì)熔鋁（煉）爐在熔煉過程中實(shí)現(xiàn)控溫、降低氮氧化物（NO_X）含量與節(jié)能的技術(shù)追求，這里有針對(duì)性地提出一種利用煙氣回流低氧高溫燃燒的熔鋁（煉）爐，即具有預(yù)混氣流引射低溫?zé)煔饣亓鞯目販?、低氮與節(jié)能燃燒熔鋁（煉）爐的熔煉與燃燒的整體結(jié)構(gòu)， 也就是一種具有煤氣（燃?xì)猓┡c空氣的高速預(yù)混噴射，用以卷吸燃燒后在相繼加熱鋁坯（料坯）和預(yù)熱鋁坯（料坯）后的低溫?zé)煔?，并?shí)現(xiàn)穩(wěn)定可控的低氧高溫燃燒，在控制燃燒溫度的同時(shí)有效降低燃燒產(chǎn)物氮氧化物含量與節(jié)省煤氣耗量的節(jié)能環(huán)保的熔鋁（煉）爐及其燃燒系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明解決技術(shù)方案是，圓形爐底的周邊向上圍有環(huán)形爐墻，環(huán)形爐墻的頂部覆蓋有上部弧形頂蓋，上部弧形頂蓋的中部有通孔，上部弧形頂蓋的通孔處向上裝有中部加料通道墻體，中部加料通道墻體包圍的空間為加料及煙氣流出通道，環(huán)形爐墻包圍的空間為燃燒熔煉爐膛，加料及煙氣流出通道向下依次和通孔、燃燒熔煉爐膛相互連通，加料及煙氣流出通道的頂部設(shè)置有爐頂排煙罩，爐頂排煙罩中部嵌裝有置于加料及煙氣流出通道上方的爐頂蓋，爐頂排煙罩外周設(shè)置有排煙罩引出管，環(huán)形爐墻沿周向均布有多個(gè)燃燒器，燃燒器的結(jié)構(gòu)是，煤氣進(jìn)氣管和助燃空氣進(jìn)氣管呈階梯狀相互同心套接連通于預(yù)混噴口，預(yù)混噴口和煙氣回流進(jìn)氣口分別與混合燃燒室的進(jìn)口連通，混合燃燒室的出口連通混合燃?xì)鈬娍诘耐舛?，混合燃?xì)鈬娍诘膬?nèi)端連通燃燒熔煉爐膛；中部加料通道墻體的內(nèi)壁上部沿周向至少均布有一排煙氣引出口，煙氣引出口的內(nèi)端和加料及煙氣流出通道連通，煙氣引出口的外端和置于中部加料通道墻體中的煙氣匯集環(huán)道的內(nèi)環(huán)連通，煙氣匯集環(huán)道的外環(huán)上連通有煙氣匯集總管，煙氣匯集總管的另一端和煙氣回流連通管上端連通，煙氣回流連通管的下端和煙氣回流進(jìn)氣口連通，環(huán)形爐墻上有操作爐門和熔液排出口。

本發(fā)明熔鋁（煉）爐中的燃燒裝置可以有效完成氣流的直流或旋流的高速預(yù)混與燃燒，并通過高速噴射卷吸低溫?zé)煔鈱?shí)現(xiàn)燃燒溫度的有效控制，在實(shí)現(xiàn)整體燃燒溫度降低的條件下，在實(shí)現(xiàn)氮氧化物含量有效控制的同時(shí)也有效減少了煤氣的使用量而達(dá)到節(jié)能的效果；本發(fā)明是在傳統(tǒng)的圓形熔鋁爐結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上在爐膛頂部垂直設(shè)置直徑較大的加料及煙氣流出通道，在實(shí)現(xiàn)連續(xù)加料的同時(shí)使得排除煙氣經(jīng)加熱與預(yù)熱料坯后降低溫度，降溫后的煙氣經(jīng)過煙氣匯集環(huán)道、煙氣匯集總管被燃燒器抽吸而重新返回爐膛。這樣，較低溫度煙氣的回流在降低燃燒溫度的同時(shí)也增大了燃燒與熔煉空間中的煙氣流量，從而強(qiáng)化了熱利用空間的氣流與物體間的傳熱過程。實(shí)現(xiàn)了熱利用空間的煙氣流場與溫度場的合理分布、煙氣回流量的合理控制、爐內(nèi)壓力的合理分布，從而在改善與優(yōu)化燃燒與傳熱過程的同時(shí)，還能有效減小燃燒室乃至熱利用裝置的結(jié)構(gòu)空間，從而節(jié)省設(shè)備的初次投資費(fèi)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的剖面主視圖。

圖2為本發(fā)明圖1的俯視半剖面圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說明。

如圖1及圖2所示，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是，圓形爐底1a的周邊向上圍有環(huán)形爐墻1b，環(huán)形爐墻的頂部覆蓋有上部弧形頂蓋1c，上部弧形頂蓋的中部有通孔，上部弧形頂蓋的通孔處向上裝有中部加料通道墻體1d，中部加料通道墻體包圍的空間為加料及煙氣流出通道3，環(huán)形爐墻包圍的空間為燃燒熔煉爐膛2，加料及煙氣流出通道3向下依次和通孔、燃燒熔煉爐膛相互連通，加料及煙氣流出通道的頂部設(shè)置有爐頂排煙罩1f，爐頂排煙罩中部嵌裝有置于加料及煙氣流出通道上方的爐頂蓋1e，爐頂排煙罩外周設(shè)置有排煙罩引出管1g，環(huán)形爐墻沿周向均布有多個(gè)燃燒器，燃燒器的結(jié)構(gòu)是，煤氣進(jìn)氣管5a和助燃空氣進(jìn)氣管5b呈階梯狀相互同心套接連通于預(yù)混噴口5c，預(yù)混噴口和煙氣回流進(jìn)氣口5d分別與混合燃燒室5e的進(jìn)口連通，混合燃燒室的出口連通混合燃?xì)鈬娍?f的外端，混合燃?xì)鈬娍诘膬?nèi)端連通燃燒熔煉爐膛；中部加料通道墻體的內(nèi)壁上部沿周向至少均布有一排煙氣引出口4a，煙氣引出口的內(nèi)端和加料及煙氣流出通道連通，煙氣引出口的外端和置于中部加料通道墻體中的煙氣匯集環(huán)道4b的內(nèi)環(huán)連通，煙氣匯集環(huán)道4b的外環(huán)上連通有煙氣匯集總管4c，煙氣匯集總管的另一端和煙氣回流連通管4d上端連通，煙氣回流連通管4d的下端和煙氣回流進(jìn)氣口5d連通，環(huán)形爐墻上有操作爐門和熔液排出口。

所述的燃燒熔煉爐膛2內(nèi)盛放鋁熔液和鋁坯6。

所述的加料及煙氣流出通道3內(nèi)盛放鋁坯。

所述的圓形爐底1a、環(huán)形爐墻1b、上部弧形頂蓋1c和中部加料通道墻體1d均是在鋼制外殼內(nèi)壁上自鋼制外殼內(nèi)壁向鋼制外殼的軸心依次砌筑第一纖維棉氈層、輕質(zhì)耐火磚層、重質(zhì)耐火磚層構(gòu)成的復(fù)合層結(jié)構(gòu)，即第一纖維棉氈層貼合在鋼制外殼內(nèi)壁上，輕質(zhì)耐火磚層貼合在第一纖維棉氈層上，重質(zhì)耐火磚層貼合在輕質(zhì)耐火磚層上。

所述的煙氣回流進(jìn)氣口5d、預(yù)混噴口5c、混合燃燒室5e和混合燃?xì)鈬娍?f是在鋼制殼體內(nèi)壁上自鋼制殼體內(nèi)壁向鋼制殼體的軸心依次設(shè)置第二纖維棉氈層、第一低水泥澆注料層構(gòu)成的復(fù)合層結(jié)構(gòu)，即第二纖維棉氈層貼合在鋼制殼體內(nèi)壁上，煤氣進(jìn)氣管5a、助燃空氣進(jìn)氣管5b均是鋼管，預(yù)混噴口5c和混合燃燒室5e的出口均呈收縮狀，混合燃?xì)鈬娍?f呈外端開口小、內(nèi)端開口大的擴(kuò)散狀。

所述的煤氣進(jìn)氣管5a的出氣端置于助燃空氣進(jìn)氣管5b內(nèi)，助燃空氣進(jìn)氣管的側(cè)壁上有進(jìn)氣口，助燃空氣進(jìn)氣管的出氣口和預(yù)混噴口5c的進(jìn)口連通，預(yù)混噴口的出口和混合燃燒室的進(jìn)口中心連通。

所述的混合燃燒室5e的進(jìn)口外側(cè)有環(huán)繞在預(yù)混噴口5c外周的煙氣回流進(jìn)氣口5d，煙氣回流進(jìn)氣口的出口和混合燃燒室連通，煙氣回流進(jìn)氣口經(jīng)混合燃燒室和混合燃?xì)鈬娍?f相互連通，煙氣回流進(jìn)氣口內(nèi)噴出的氣流呈垂直偏心狀經(jīng)過混合燃燒室的出口處。

所述的煙氣引出口4a有兩排。

所述的中部加料通道墻體1d的重質(zhì)耐火磚層中沿周向均布有煙氣引出口4a，煙氣引出口的外端和置于中部加料通道墻體的重質(zhì)耐火磚層中的煙氣匯集環(huán)道4b的內(nèi)環(huán)連通。

所述的煙氣匯集總管4c的另一端伸出中部加料通道墻體1d的外部和煙氣回流連通管4d上端連通。

所述的煙氣匯集總管4c和煙氣回流連通管4d均是由鋼管內(nèi)壁上自鋼管內(nèi)壁向鋼管軸心依次敷設(shè)第三纖維棉氈層和第二低水泥澆注料層構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

所述的爐頂排煙罩1f為底部呈開口狀的罩狀體。

本發(fā)明的工作情況是，煤氣通過煤氣進(jìn)氣管5a與助燃空氣通過助燃空氣進(jìn)氣管的側(cè)壁上的進(jìn)氣口在預(yù)混噴口5c內(nèi)混合再由預(yù)混噴口噴出，與從煙氣回流進(jìn)氣口5d進(jìn)入的回流煙氣在混合燃燒室5e相遇，其后再從混合燃?xì)鈬娍?f噴射進(jìn)入燃燒熔煉爐膛2，在燃燒熔煉爐膛中著火燃燒之后再與燃燒熔煉爐膛中的鋁熔液和鋁坯充分接觸完成燃燒過程；繼而燃燒后的煙氣向上進(jìn)入加料及煙氣流出通道3，在此與其中的鋁坯進(jìn)行熱交換而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁坯的預(yù)熱和自身的冷卻；其后一部分煙氣通過加料及煙氣流出通道與爐頂蓋1e間的縫隙流出，進(jìn)入爐頂排煙罩1f和排煙罩引出管1g而排放到爐外，而另一部分煙氣則通過煙氣引出口4a引出，并進(jìn)入與其連通的煙氣匯集環(huán)道4b，再進(jìn)入煙氣匯集總管4c，通過煙氣回流連通管4d進(jìn)入煙氣回流進(jìn)氣口5d，在燃燒器中高速噴射的煤氣與助燃空氣的引射作用下進(jìn)入燃燒器 的混合燃燒室5e，從而完成燃燒煙氣的回流和實(shí)現(xiàn)整個(gè)煙氣回流低氧高溫燃燒過程，該熔鋁（煉）爐的熔煉與燃燒系統(tǒng)是由爐體與特制的燃燒器及煙氣回流裝置經(jīng)管道連接而成，更好的實(shí)現(xiàn)了熔鋁（煉）爐工藝流程和保持爐體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

如上所述，本發(fā)明熔鋁（煉）爐能實(shí)現(xiàn)煤氣與助燃空氣在充分混合（或燃燒）的同時(shí)還能得到經(jīng)爐膛和加料及煙氣流出通道冷卻后的煙氣的混入，而使得爐膛中的燃燒溫度得到有效可控與自動(dòng)調(diào)節(jié)，有效保證了燃燒過程中氮氧化物的生成量的有效減少；同時(shí)，因在采用低溫?zé)煔獾幕亓饔行д{(diào)節(jié)燃燒溫度的同時(shí)也達(dá)到高溫段熱能的合理利用。由于回流煙氣能有效調(diào)節(jié)燃燒溫度，排煙溫度可另行配合空氣預(yù)熱裝置而進(jìn)一步降低，節(jié)能效果將更為突出。

顯見，工業(yè)爐窯要達(dá)到確定的環(huán)保要求和既定的節(jié)能目標(biāo)，采用本發(fā)明這種煙氣引射回流實(shí)現(xiàn)控溫與低氮燃燒的熔鋁（煉）爐結(jié)構(gòu)是一種合適的選擇，因?yàn)樵撊垆X（煉）爐的燃燒裝置具有極強(qiáng)的燃燒適應(yīng)性和廣泛的適用范圍，可根據(jù)不同工業(yè)爐窯的工藝特征，配合該熔鋁（煉）爐的燃燒裝置，就能實(shí)現(xiàn)工業(yè)爐窯的低氮燃燒與節(jié)能燃燒，實(shí)現(xiàn)較為可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。