[其他]氣體噴燃器

無效

• 申請號: 85104775
• 申請日: 1985-06-20
• 公開（公告）號: CN85104775A
• 公開（公告）日: 1986-12-17
• 發明（設計）人: 維克托爾·利特里·JR;查理斯·L·托馬斯
• 申請（專利權）人: 阿薩科公司
• 主分類號: F23D14/32
• 分類號: F23D14/32;F23D14/26
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 劉征,陳申賢

本發明所涉及為具有高度火焰穩定性的調整氣體噴燃器。具體而言，本發明所涉及的這種高速氣體噴燃器，在很寬的工作范圍內增強了火焰的穩定性，可適用于熔爐或其它類似的設備。

工業部門所迫切關注的一個問題，就是對于能夠高效率地進行加熱和熔化作業的燃燒器的需求。特別是在能源價格不斷上漲而燃料供應日見短缺的今天，更是如此。與此相應，現在所需要的是這樣的燃燒器：無論是大噸位的熔爐還是小噸位的爐子，都能使用。而且能保持生產出可被市場所接受的熔煉金屬產品，亦即沒有雜質的產品。

本發明所提供的這種氣體噴燃器可以用于數種不同的熔爐或需要高溫的其它設備。這里所給出的氣體噴燃器已被證實可有效地用在諸如美國專利3199977號里所描述和圖示的立式熔化爐等類熔爐。該美國專利的頒布日期是1965年8月10日。發明者為阿爾伯特·J·菲利浦斯（Albert????J·phillips）等人。在該美國專利中，這些氣體噴燃器通過爐體側壁上的一個個孔插入爐內，并借助于螺栓將每一噴燃器的安裝面緊壓在爐子外殼上，以此來保證大體上的氣密安裝。但是，該專利以及與其有關的其它幾項專利中，都未提出任何方法來加強裝在熔爐上或其它高溫加熱設備上的這些噴燃器的火焰穩定性。例如我們可以參看美國專利3701517號，3715203號，3788623號，以及在這些參考文獻中所引用的以前的一些技術手段。這些文獻給出了若干種氣體噴燃器的設計，此外還討論了一些噴燃器的燃燒室系統，見于美國專利3299940號，4211555號，4301997號，4309170號和4311519號，以及加拿大專利1100029號，西德公開專利說明書DE-OS2946120號。

如何在大范圍變動的工況下保持火焰的穩定性，一直是燃燒器技術中的一個難題，特別是當用于象菲利浦斯等人提出的那種立式熔爐時更是如此。在本發明的一種噴燃器設計中，火焰既在燃燒室的內部燃燒又在它的外部燃燒，燃燒室內部火焰的形狀由燃燒室的形狀決定，而外部火焰的形狀則基本成圓錐形。這種噴燃器，在典型的情況下，其點火段內設有一根點火棒，而燃燒室的半徑要大于點火段的出口。火焰被保持在緊靠點火棒的下游處，向流過的未燃混和氣體傳播。在點火段與燃燒室的連接處，形成了環狀的肩部，也對火焰起到附加的保持作用。這樣一來，就建立起了兩個火焰前峰：一個由點火棒傳播出來，另一個則從環形肩的火焰保持區傳播出來。

然而糟糕的是，由環形肩部傳播的火焰可能是不穩定的，這是因為火焰并不完全形成于該肩部，因而在肩部的區域產生了黑點或冷點。這種火焰便會成為閃爍跳動的不穩定火焰，當用于立式化銅爐時，在肩部產生的冷點處還會有金屬銅沉積出來。這些在燃燒室中沉積的銅和/或不穩定的火焰會對爐子的運行發生不利的影響，造成熔過的銅材不純凈，甚至有可能要停下爐子進行清除工作。這種火焰的不穩定性在開爐的時候，即爐子和噴燃器都處于冷態時尤為嚴重。甚至在“穩態”的運行工況下，這種不穩定性也仍然存在。

上述問題在立式熔爐技術中一直很嚴重，特別是對于中等容量的爐子，即每小時小于20短噸者，這類爐子要求當下調率超過2.5∶1時，仍能保持噴燃器中火焰的穩定。這里用到的“下調”的意思，是指通過減少供給噴燃器的燃料-氧氣混合氣來降低爐子的熔化率。對于一臺最大設計能力每小時20短噸的爐子來說，下調率為2.5/1可使產量低至每小時8短噸，即20/2.5＝8。要使爐子在這樣寬的運行范圍內正常工作，就需要噴燃器能在這樣的下調范圍內保持穩定的火焰。假如在低產率的情況下火焰不能穩定，則熔化了的銅將混入雜質，燃燒室內會有金屬沉積，還會出現其它一些問題。

例如，小容量的爐子通常只沿周邊布置一排噴燃器，而認為再加上一排噴燃器只能造成多余的熔化能力。這樣，當把爐子的熔化速率調下來時，便會帶來問題，即無法避免金屬在爐內的“塌落”和凝結。在小型熔爐中僅靠一排噴燃器而要獲得均勻的熱量分布一直是個難題。這些單排噴燃器的熔爐中常見的問題是，在最大熔化率時，金屬很容易懸在噴燃器之上而出現金屬懸空現象，使得未熔化的金屬裝料不能從較大直徑的上部下落到直徑縮小的爐底部分。這種現象會導致金屬含氧高，溫度分布不均勻，以及爐子的“嘯叫”。此外，這種熱量分布不均勻的結果，還會產生“虧料”現象，即在爐子底部缺少金屬的裝料。這一現象會導致耐火材料的過熱，金屬熔化溫度的大幅度變化，以及在熱量輸入最大或接近最大的時候，發生金屬流動的劇烈波動。在雙排燃燒器的爐子里，或既使在單排的爐子里，長時間的下調可能會使金屬由于燃料供給減少即熱量輸入減少而變“軟”，結果使得金屬逐漸在爐內發生塌落。