豫興型頂燃式熱風爐

豫興熱風爐是指一種具有倒置懸鏈線型拱頂燃燒室、並帶有設定在拱頂下部的環形布置且成一定角度向上噴射型燃燒器的頂燃式熱風爐。

基本介紹

• 中文名：豫興型頂燃式熱風爐
• 類別：火爐
• 特點：節能、長壽、高風溫
• 結構：懸鏈線型拱頂結構

豫興熱風爐簡介

豫興型頂燃式熱風爐是的熱風爐技術體現在以下三個方面：

(1)空氣、煤氣混合燃燒效果是決定熱風爐節能、環保、高風溫的基礎。

(2)煙氣流場是決定熱風爐熱效率、高風溫、蓄熱體長壽硬性指標。

(3)拱頂、燃燒器的結構是決定20年~30年熱風爐爐體整體壽命的關鍵。

空氣和煤氣的混合，煙氣流場，熱風爐燃燒器拱頂結構是決定熱風爐效能的三大要素，三大要素達到最佳狀態，按照同等條件提高100℃風溫計算，可使得一代高爐爐齡綜合節能節焦而降低的噸鐵生產成本在30元以上。

豫興熱風爐的研究與探索

豫興熱風爐是河南省豫興熱風爐工程技術有限公司和鄭州豫興耐火材料有限公司開發、研製的新一代熱風爐。這是在長期製作各種熱風爐燃燒器的基礎上成功開發的新產品。在1998年至2006年的8年時間內，公司承接了大量各種熱風爐燃燒器的製作，如新日鐵外燃式熱風爐燃燒器、霍戈文內燃式熱風爐燃燒器、卡盧金頂燃式熱風爐燃燒器等。在燃燒器的製作過程中，根據這些熱風爐燃燒器的性能與特點，以及將這些燃燒器安裝在對應的熱風爐上所體現出來的各種性能參數進行對比研究，並對每種熱風爐燃燒器的構思、原理、結構、性能、效果乃至磚型等都做了細緻的分析與研究，尤其對用戶在使用燃燒器的過程中的效果，風溫、節能等指標以及使用壽命進行了跟蹤研究。在此基礎上，研製出了集當前使用的熱風爐優點於一身的高溫、高效、節能、長壽的熱風爐爐型，並且經過三年多不斷改進，其結構更加合理、性能更加穩定。實踐表明，豫興熱風爐具有空氣與煤氣混合均勻，燃燒強度大、燃燒充分完全等優良性能；獨特的流場結構使得進入格子磚蓄熱體表面時的煙氣流場實現均勻分布，這是其他熱風爐的煙氣流場所不具備的，這就使得熱風爐在高效燃燒的基礎上有效提高了熱風爐傳熱效果和蓄熱體的利用率。

在新型熱風爐的研製過程中，得到了冶金技術方面的著名專家學者積極支持，為新一代熱風爐的研製工作提出了寶貴的建議，對豫興熱風爐的成功研製起到了積極的作用。

豫興型熱風爐是氣體燃料反衝預混預熱燃燒技術的典型套用之一，是交錯噴嘴系列燃燒模式的具體表現之一，獨特而合理的結構實現了高強度燃燒與高效率傳熱的完美結合。該頂燃式熱風爐具有大拱頂燃燒室與設定在其底部的煤氣與空氣噴嘴交錯環形布置成一定角度上噴的燃燒器，以及其下部的蓄熱室；這樣的熱風爐結構，能使交錯上噴的煤氣與空氣氣流很好的預混燃燒，隨後煙氣經拱頂折返而形成一個夾在兩股反向氣流中間的煙氣回流渦漩；回流渦旋對上行混合氣流的預熱實行了提前著火與火焰穩定，其自穩定屬性保證了整個氣流流場的穩定，其相對於主氣流的低壓特徵是使下氣流分布自然趨於均勻。可見，這樣的燃燒室氣流場結構就能有效二巧妙的解決氣體燃料燃燒過程中氣流混合、氣流預熱、著火燃燒、氣流穩定、氣流分布均勻等一系列問題。因此，豫興型熱風爐完全能夠實現燃燒火焰穩定、提高燃燒強度、防止燃燒振盪、改善傳熱效果，進而能提高熱風爐的效率，增強負荷調節功能、實現安全與穩定的運行，並且還能達到節省燃料，節約投資的目標。基於在燃燒室、燃燒器、及蓄熱室中合理的套用了熱穩定性行的材料與結構，使得熱風爐的使用壽命的到有效的延長。

豫興公司在項目推廣的過程中投入大量人力物力，實現了豫興熱風爐技術快速而成功的套用。實際運行的結果有力的證實了理論分析、實驗研究、數值模擬的正確性，同時也驗證了設計計算程式的準確性。在短短的兩三年內使用一種新型的熱風爐能夠從構思到實現整體結構的實施、從實驗研究到設計爐型、從耐材製作到建成投產，這在熱風爐工程技術領域中是不多的案例。這些都得益於豫興公司具有長期承建熱風爐爐體材料的上產基地、得益於豫興公司科技興業原則與大量的科技經費的有效投入。

新一代高燃燒強度、高熱風溫度、高傳熱效果、高效與節能的熱風爐已經投入使用，並安全穩定的運行著。這是在技術創新。研究開發、理論與實踐、設計與生產的一次完美結合。豫興熱風爐技術的成功套用，為其向大型化方向發展奠定了良好的基礎，是熱風爐技術向先進性、節能型、高風溫方向所邁出了堅實的一步，它一定能成為中國乃至世界鋼鐵工業的發展作出其應有的貢獻。

豫興型頂燃式熱風爐結構與性能簡介

熱風爐是煉鐵工程的重要輔助設備，是一種間歇加熱與冷卻的周期性運行的熱工裝置，其性能的優劣直接影響到自身和高爐的正常運行、利用效率以及使用壽命。在熱風爐中目前使用最多的結構形式不外乎內燃式與外燃式兩種，在內燃式結構中因其燃燒裝置的不同設定，又分為燃燒室火井平行與蓄熱室的內燃式熱風爐和燃燒室放在蓄熱室頂部的頂燃式熱風爐。在頂燃式熱風爐中，以帶小拱頂預燃室的頂燃式熱風爐發展最快，受關注程度大，其主要特徵在於燃燒室頂部設定小直徑的預燃室，採用煤氣與空氣通過周向分布的噴嘴與徑向成一定程度噴射進入預燃室，在其中形成旋流，並相互混合後進入其下部的錐端燃燒室燃燒。燃燒室火井平行與蓄熱室的內燃式熱風爐，目前仍在大量使用，其主要問題在於火井式燃燒室流場結構不穩定而導致的燃燒振盪，以及向上的燃燒氣流折返後因結構特徵分布不均勻，又會影響蓄熱室中傳熱效果和格子磚的利用率；此外，火井燃燒室與蓄熱室之間的隔壁長期在大溫差的條件下，易於損毀而導致出現氣流短路的問題。上述原因使得內燃式熱風爐的燃燒狀態始終不佳、傳熱效果不盡人意、熱風溫度很難提高，正逐步被其它爐型尤其是各種頂燃式熱風爐所取代。

因此，如何改進熱風爐結構以獲得混合良好的燃燒器、氣流穩定且有回流穩焰的燃燒室、以及氣流分布不均勻的蓄熱室，從中得到燃燒強度大且傳熱-蓄熱效果好的熱風爐。由豫興熱風爐工程技術有限公司和豫興耐火材料有限公司研究開發、設計製造、並投入運行的豫興型頂燃式熱風爐應該是有效實現燃燒強度高、傳熱效率高、熱風溫度高的一種頂燃式熱風爐。

豫興頂燃式熱風爐是在綜合分析了帶有頂部預燃室和環形旋流噴射燃燒器的頂燃式熱風爐與帶有蓖形陶瓷燃燒器且火井燃燒室平行於蓄熱室的內燃式熱風爐的結構與組合特徵、流動與混合特徵、燃燒與傳熱特徵的基礎上發明的一種新型熱風爐。它吸收了前者上置燃燒室的結構特徵和後者燃燒氣流上行後拱頂折返進入蓄熱體的流動特徵；並改進上述兩種爐型的陶瓷燃燒器結構，採用拱頂下部設定噴嘴環形交錯氣流在燃燒室中先向上混合燃燒之後煙氣中部折返向下，從而形成部分煙氣回流並預熱上噴燃氣與助燃空氣，同時穩定的渦旋運動有效避免了火井燃燒室燃燒過程氣流不穩定的確定；取消了常規頂燃式熱風爐上部的煤氣與空氣的預燃室。使得熱風爐頂部燃燒室結構得到有效地簡化，增加了爐頂結構的承壓強度與穩定性，並且使得在相同燃燒室爐牆面積下燃燒室有效容積增大；由於燃燒氣流在燃燒室的上行與折返，有足夠的時間實現燃氣與空氣的充分混合、預熱與燃燒，因而燃燒室同時起到了預燃室與燃燒室的作用；由於帶預燃室的頂燃式熱風爐的燃燒室是一個錐段漸擴形的結構，為了使氣流在其中流動的穩定和燃燒的穩定，必須採用旋轉氣流流場，其結果會導致進入蓄熱體的燃燒氣流（煙氣）分布相當不均勻，而新結構的燃燒氣流經折返後在迴旋氣流（相對低壓區）的作用下會形成類似於管內流動的流場結構，其分布的均勻性大為改善。因此，豫興型熱風爐是一種及多種熱風爐優良性能與一身的，具有結構簡單、流動、傳熱與燃燒性能優良的新型熱風爐。

豫興型頂燃式熱風爐的特點

(1)燃燒穩定強度大：煤氣、空氣成一定角度向上噴射，在熱風爐內藉助於高溫煙氣回流對其進行高溫預熱，由於交錯的小流股噴射能使兩種氣流很快達到完全而充分的混合後燃燒，達到燃燒充分、火焰短、強度大、燃燒溫度高的目的。

(2)氣流與溫度場分布合理：煤氣、空氣成一定角度向上噴射後的完全燃燒，在熱風爐拱頂作用下折返，藉助回流作用形成溫度與速度分布都較為均勻的向下熱氣流，而後進入熱風爐蓄熱室的上部，從而使蓄熱體受熱均勻，有效提高蓄熱體利用率和增強蓄熱體換熱能力，有利於實現高熱風溫度的工藝要求，且能減小蓄熱體不同區域間的熱應力分布，進而能提高其使用壽命。

(3)燃燒氣流流場穩定合理：利用折返氣流的回流流場與配合恰當的燃燒室結構，可以形成穩定的流場結構，致使燃燒過程更加穩定，有效避免燃燒振盪問題，從而為加強燃燒強度，提高換熱強度創造了有力條件。

(4)燃燒更安全：首先由於採用煤氣與助燃空氣分別交叉成一定角度上噴，煤氣射流與空氣射流在燃燒室混合燃燒，消弭了燃燒過程產生回火的可能性，提高了熱風爐操作運行的安全性。

(5)燃燒氣流流場穩定合理、可以提高燃燒負荷：本設計熱風爐的燃燒器的結構與氣流流動的穩定性，不會引起燃燒過程出現振盪，增強了燃燒室的熱負荷調節能力，因而能夠實現熱風爐安全、穩定、高負荷運行。

(6)設計合理，節省投資：由於燃燒室可以採用高熱負荷運行狀態，蓄熱體中氣體標態流速可以選取較大數值，從而可增強蓄熱體材料的重量，有效的節省了熱風爐的初投資。

(7)結構穩定，熱風爐壽命長：採用懸鏈線拱形結構的拱頂，減小了上部拱頂的曲率半徑，具有良好的受力結構與穩定性，能有效增加熱風爐的使用壽命。

(8)燃燒器與爐牆受熱合理，有利於延長熱風爐壽命：燃燒器設定在拱頂的基部並與爐牆構成一體形成燃燒室，由於其牆體不論在燃燒周期還是在送風周期均處於相同的熱穩定狀態，十分有利於熱風爐穩定長壽命的運行。

(9)燃燒器獨立支撐結構，有利於延長熱風爐壽命：將燃燒室組成設計成爐殼支撐，有效的將其與蓄熱體大牆分離，之間配合迷宮式滑移縫連線，以保證蓄熱體大牆在運行過程中溫度周期性變化造成的上下移動不受阻礙，有效地延長爐體使用壽命。

(10)環道的兩個功能：燃燒器的煤氣與空氣出口噴嘴部分，受爐膛輻射與氣流變化的影響溫度變化較大，但也僅僅限於僅靠爐膛的部分，當採用噴嘴上部設定能自有膨脹的矩形截面的環形通道後，就能有效克服這一問題；該環道還能起到加強均勻氣流分配的作用，因而使燃燒過程得到進一步改善。

(11)設計氣流均布裝置：煤氣通道和空氣通道採取截面積遞減的斜坡狀結構，或者採用其他氣流均勻裝置可使得各自均勻布置交錯排列的幾十個出口噴嘴管中速度平均相對誤差小於±5%，從而改善周向的氣流混合，提高氣流分布的均勻性，從而整體提高燃燒與傳熱效率。

總之，該型頂燃式熱風爐，結構獨特而新穎，有效而巧妙的解決氣流混合、氣流穩定、氣流均與分布、與煙氣回流預熱等燃燒過程的關鍵問題，能實現穩定燃燒火焰、提高燃燒強度、防止燃燒振盪、改善傳熱效果、從而提高熱風爐效率、增強負荷調節功能，保證運行的安全與穩定，實現節省燃料、節約投資的目標。基於合理的熱穩定的作用，使得熱風爐的使用壽命得到有效的延長。已經建成投產的豫興熱風爐運行數據表明，實現熱風爐的高效、高溫、節能、環保是切實可行的事情。因此，豫興型頂燃式熱風爐的推廣作用一定能收到良好的經濟效益和社會效益。

豫興型頂燃式熱風爐的結構特徵與性能

豫興型頂燃式熱風爐是在綜合分析帶預燃室的頂燃式熱風爐和火井平行與蓄熱室的內燃式熱風爐，大功率熱風爐以及頂燃式球床熱風爐等十幾種流行熱風爐技術的結構與性能特徵的基礎上，研究開發的一種新型頂燃式熱風爐，並在山西通才工貿有限公司450m3高爐上首先建成與2007年12月29日點火投入使用。

豫興型頂燃式熱風爐除了具有其他頂燃式熱風爐的主要優勢外，還具有結構穩定合理、煙氣流場均勻、燃燒充分高效、傳熱性能優良、及投資費用低等優勢，是一種最具潛質熱風爐技術。該爐型具體技術特點歸納與如下：

b、噴嘴環形交錯布置氣流上噴預混燃燒的陶瓷燃燒器

c、結構簡單投資省

d、燃燒室氣流流場均勻且穩定

熱風爐運行中提高風溫的措施

a、熱風爐燃燒初期採用快速燒爐法，30分鐘內達到最高拱頂溫度，然後在保持拱頂溫度基本不變的條件下燃燒，使蓄熱體有效蓄熱，滿足送風要求。

b、穩定煤氣壓力10kPa~12kPa，減少因壓力波動而引起煤氣輸送量的變化，從而改變煤氣與空氣的比值，影響燃燒效率和燃燒溫度。

c、煤氣含塵量線上監測（自動檢測儀），保證煤氣含塵量小於10mg/m，以保證蓄熱體格子磚的通暢，發現問題及時處理。

d、採取入爐焦炭烘乾，減少煤氣中的含水量，有利於提高理燒溫度以保證熱風溫度維持在較高水平。

e、在保證爐底支撐裝置結構安全的前提下，為了維持較高的熱風溫度可適當提高排煙溫度，如從380℃提高到420℃等；但這樣做會降低熱風爐的效率，通常情況儘量不採用。

f、加強對新型熱風爐結構與性能的了解，不斷總結燒爐經驗，最佳化操作模式，提高燒爐水平，加強對工況的記錄、整理、分析，加強操作人員的操作水平與技能的考核

豫興熱風爐技術的廣泛套用

國內熱風爐的發展現狀

目前，國內熱風爐技術逐步向著節能高效、提高風溫、延長壽命的方向發展。自從引進新日鐵的外燃式熱風爐、霍戈文內燃式熱風爐、卡盧金的頂燃式熱風爐等先進熱風爐技術以來，國內相繼以此為樣板針對國內具體情況進行了長期的熱風爐研究與開發。近年來，尤其是將燃燒器放置在蓄熱體上部的頂燃式熱風爐的研製工作取得了長足的進展，如：煤氣與助燃氣內空氣混合的帶高速預燃室的頂燃式熱風爐，以及各種新的預混合模式的頂燃式熱風爐等，將頂燃燒熱風爐的套用技術腿上了一個新的高度。由於存在對國外技術不能很好的合理套用，以及對這些熱風爐本身固有的結構與性能上的問題缺乏正確認識，在實際運行中並沒有收到其應有的效果。同時，上述一些爐型基礎上的再創新工作做的也不一定到位，使得這些改進爐型在使用中出現不少的問題。

對於以旋切式頂燃式熱風爐，在保證良好性能的前提下有必要處理好結構上的關鍵問題，這就是小直徑預燃室（或預混室）與錐形燃燒室連線組成的一個熱風爐拱頂（一個類似於瓶頸狀熱風爐錐段拱頂）的結構問題。這種爐頂（或拱頂）結構對於外混合燃室模式，在加熱燃燒期間上部預燃室溫度低於下部燃燒室溫度，而在冷卻送風期間其溫度又與下部燃燒室差不多，溫度的變化使預燃室本體的結構受到影響，而在於錐段燃燒室相連線的部分也會因溫差的存在而產生熱應力。如果在材料的選擇上不合理，很可能導致結構的不穩定。對於內混和燃燒模式，在燃燒期間上部的預燃室實際上是一個高速燃燒室，是處在高溫與高速氣流的衝擊之下的，尤其是在與燃燒室連線處的頸部位置，這對耐火材料的品質也提出了新的挑戰。總之上述爐型結構都存在著熱風爐使用壽命產生影響的結構問題，處理不當後果十分嚴重。另一個主要問題是，該類爐型結構必須採用旋流流動模式才能保證流場穩定性和燃燒的穩定由此而來的是產生進入蓄熱室氣流分布與溫度分布的極不均勻。這不僅降低了傳熱效果和血熱體的利用率，而且會導致不同位置的蓄熱體收到不同溫度氣流的加熱與冷卻，從而引起蠕變和熱縮的效果不一樣，蓄熱體的不均勻塌陷就會出現，進而使傳熱效果變得更差。

至於以霍戈文型熱風爐為代表的燃燒火井（通道）平行與蓄熱室的內燃式熱風爐，這也是國內廣泛使用的爐型，其火井燃燒室的燃燒振盪（脈動）與隔牆溫度的周期變化是影響結構不穩定的相互作用的兩個重要因素。因而問題時常在燃燒火井與蓄熱室之間的隔牆出現，式結構穩定的一大重要隱患。隨著霍戈文技術的引進，矩形陶瓷燃燒器的套用一定程度上客服了燃燒振盪的問題，對懸鏈線拱頂的推廣作用和對火井隔牆砌築上的合理處理，也保證了爐子的安全穩定運行，他們並沒有完全採用霍戈文技術，這是這些熱風爐仍然存在燃燒振盪問題、火井隔壁在熱應力的作用下出現裂縫、導致漏風現象，其結果是燃燒效果差、熱風溫度低、熱效率低，並存在安全隱患。此外，氣流流場得分布是不均勻的，結構特徵也決定其流場不可能均勻這樣的熱風爐根本談不上長期、高效、穩定的運行。在適當的時候進行熱風爐的徹底改造是唯一的選擇。

目前，球床熱風爐（屬頂燃式熱風爐一類）因其具有體積小、投資費用省、運行操作方便、換熱效果好、熱風溫度高的特點，在中小高爐煉鐵企業中普遍配置球床熱風爐作為高風溫度的提供者。由於其結構與性能上的不足，廣泛存在如燃燒強度低、流動阻力大、球床利用周期短、燃燒器部位結構損壞、熱效率提不高等自身無法克服的問題。目前使用組廣泛的球床熱風爐結構可歸納為兩類，大拱頂帶周向旋流噴射燃燒器（多為套筒燃燒器）的球床熱風爐和帶多噴嘴噴射旋流混合（或內混）預燃室的球床熱風爐。對於帶套筒燃燒器的頂燃式球床熱風爐，常常將燃燒器布置在拱頂下部，根據爐子的不同大小可以是一個到數個燃燒器不等。燃燒器氣流進入爐膛的方式也有不同，如單個燃燒器時一般是斜上方進入燃燒室，相成一個複雜旋轉流動結構；而多燃燒器時往往在同一水平面上布置，互相以相同的水平角度進入，並形成旋轉的中心切圓，整個氣流是旋轉向下的，但燃燒器也可以同時上翹使出口氣流形成更均勻一些的如單燃燒器那樣的旋轉氣流結構；這樣的氣流結構在流動方向上的速度分布是極不均勻的。至於帶多噴嘴噴射旋流外混（或內混）預燃室的球床熱風爐，預燃室是一個旋流預混室（外混合）或是一個旋流高速燃燒室（內混合）；不論是預混待燃氣流還是燃燒後煙氣流，進入錐段燃燒室後因旋轉而在中心形成回流渦環，使流動方向上的速度分布變得不均勻。

一般而言，單個套筒燃燒器的燃燒情況是很差的，即使在多燒嘴下情況也不會太大改善。通常煤氣與空氣進入後不能很好的充分的混合，燃燒過程基本上是半預混半擴散燃燒方式。這勢必導致燃燒不完全，燃燒強度低，過量空氣係數必須大、燃燒溫度上不去。再有預燃室的情況下，煤氣與空氣是多數目噴嘴的噴射混合、預熱燃燒的過程，燃燒方式也因噴嘴組合的不同而逐步向預混燃燒方式過渡。因此，燃燒強度會提高、燃燒溫度也會提高，其燃燒過程會明顯好於單燒嘴的情況，燃燒後的高溫煙氣最後進入蓄熱體，這裡是球床（由耐火球堆積而成球床），由於速度分布在旋流情況下是極不均勻的，而溫度分布也會因燃燒狀態的不佳而變成不均勻，尤其是在單燒嘴的情況下。固然，類似於多孔介質的球床能夠起到調節速度分布的作用，但這種調節是有限的，而且對於溫度均勻性的調節是無能為力的。

同時，燃燒器是安裝在拱頂下方（拱腳下的直筒段，或乾脆就在拱頂的彎曲部位）是一個容易出現問題的地方。原因在於，燃燒器的溫度在燃燒器內是比較低的，而在送風期內受拱頂輻射影響溫度是較高的，交變的溫度引起燃燒器附近轉體受交變應力的作用，極易損壞。實踐表明燃燒器的使用壽命一般在4-5年。尤其是在多燒嘴的情況，拱頂就猶如放置在一個不穩定底座上面，其穩定性可想而知。由於進入蓄熱體的氣流不能做到均流與均溫，甚至燃燒過程還會在蓄熱體中繼續進行，出現蓄熱體耐火球局部高溫，產生球體局部粘連乃至板結，嚴重影響蓄熱體耐火球壽命，使耐火球的換球周期極大地縮短。鑒於上述分析，頂燃式球床熱風爐的結構不會產生良好的流動、燃燒、與傳熱性能，這樣的熱風爐其熱效率不會高，熱風溫度不會高（即使風溫高也是付出其他代價的結果，如排煙溫度高等）。如果在考慮拱頂結構的不穩定性、球床的流動阻力過大而帶來的運行費用的增加，以及球床頻頻更換耐火球，球床熱風爐的投資省、床熱效果好的優點就不值得一提了。

針對上述熱風爐存在的現狀，有必要尋找一種能夠實現高強度穩定燃燒並能夠均勻的燃燒後氣流分布進入蓄熱室的燃燒室結構，去解決帶預燃室頂燃式熱風爐不均勻的氣流分布問題；去處理內燃式熱風爐氣流不穩定、隔牆熱應力大、燃燒傳熱性能差等問題；去取代球床熱風爐的燃燒器或徹底進行改造。這裡提出豫興型頂燃式熱風爐，它應該是最能有效地解決上述問題的熱風爐爐型。

豫興型熱風爐的主要技術性能

豫興Ⅰ型頂燃式熱風爐的結構特點是：將帶有成一定角度上噴的交錯布置的煤氣與空氣噴嘴的環形燃燒器放置在懸鏈線拱頂燃燒室底部，於是構成了一種稱之為熱風爐反向噴射燃燒後高溫煙氣折返的燃燒技術（可簡稱為反衝燃燒技術）。該型熱風爐的主要技術特徵是：煤氣與助燃氣分別從噴嘴噴出後在預混合環道內混合後向上流動，再經迴旋煙氣流的預熱而著火燃燒；燃燒氣流（煙氣）經拱頂後向下折返，在氣流上下運動的過程中形成環狀渦旋，造成部分煙氣成迴旋運動狀態，從而起到預熱與點燃煤氣與助燃空氣的混合氣流的作用；而中部煙氣因受渦旋中低壓強的牽引作用，已逐步發散的流態向下流出燃燒室；選取合適的燃燒室高度與蓄熱體的均勻氣流分布；由於上噴過程中完成與高效率的傳熱過程在這種熱風爐中實現了完美的結合。

豫興頂燃式熱風爐具體結構包括：懸鏈線拱頂、陶瓷燃燒器與部分爐牆組成的燃燒室，圓筒形爐牆圍城的蓄熱室，爐體下部為冷風室，它與蓄熱室之間裝有爐箅子以支撐蓄熱室中放置的蓄熱體，並布置冷風進口和煙氣出口；爐頂上有熱風出口，陶瓷燃燒器的牆體內有環形布置的煤氣分配環道和助燃空氣分配環道，煤氣環道上部和空氣分配環道下部分別引出成一定角度向上的數十個的煤氣噴管與空氣噴管，兩種噴管的出口（及噴口）沿陶瓷燃燒器頂部的預混合環道的底部交錯均勻布置；在陶瓷燃燒器煤氣分配環道和助燃空氣分配環道的外牆體上分別有與之成一定角度的煤氣入口管和助燃空氣入口管。燃燒室（包括爐頂、陶瓷燃燒器以及空氣環道和煤氣環道）支撐在爐殼結構上，使之與蓄熱室大牆間形成各自可以自由移動的結構。

該型熱風爐不同於或優於其他熱風爐的顯著特點可以歸納如下：

(a)煤氣、空氣成一定角度向上噴射，在熱風爐內藉助於高溫煙氣的回流對其進行高溫預熱，經交錯噴射使其完全充分混合而燃燒，達到燃燒充分與燃燒溫度高的目的；

(b)煤氣、空氣成一定角度向上噴射而混合燃燒後，受熱風爐拱頂的作用向下折返，形成溫度與速度分布都較為均勻的向下熱氣流，再進入熱風爐蓄熱體的上部，從而使蓄熱體受熱均勻，有效增加單位蓄熱體的換熱能力，明顯提高蓄熱體的利用率，有利於實現高熱風溫度和低熱風溫度變化的工藝要求；

(c)利用折返氣流形成的回流流場與配合恰當的燃燒室結構，可以形成穩定的流場結構，從而使燃燒過程更加穩定，有效避免燃燒振盪問題，增強了燃燒室的熱負荷調節能力，能夠實現熱風爐安全、穩定、高負荷運作；

(d)由於採用煤氣與助燃空氣分別交叉成一定角度上噴，煤氣射流與空氣射流在燃燒室中混合燃燒，有效避免了燃燒過程產生回火的可能性，提高了熱風爐操作運行的安全性；

(e)由於燃燒室可以採用高熱負荷運行狀態，蓄熱體中氣體標態流速可以選取較大數值，從而增強蓄熱體與氣流見的傳熱強度，進而有效減少單位鼓風量的蓄熱體材料的重量，有效地節省了熱風爐的初投資；

(f)採用懸鏈線拱形結構的拱頂，減小了上部拱頂的曲率半徑，具有良好的受力結構與穩定性，能有效增加熱風爐使用壽命；

(g)燃燒器設定在拱頂的基部並與之構成一體形成燃燒室，由於其牆體不論在燃燒周期還是在送風周期均處於相同的熱穩定狀態，十分有利熱風爐穩定長壽命的運行；

(h)將燃燒室組成設計成由爐殼支撐，有效地將其與蓄熱體大牆分離，之間配合迷宮式滑移縫連線，以保證蓄熱體大牆在運行過程中溫度周期性變化造成的上下移動不受阻礙，有效延長爐體使用壽命；

(i)煤氣與空氣分配環道均設定在爐體大牆外，使之不論在燃燒周期還是在送風周期，均能保持在不高的溫度狀態且變化較小，保證其運行狀態良好；

(j)燃燒器的煤氣與空氣出口噴嘴部分在受爐膛輻射與氣流變化的影響溫度變化較大，當採用噴嘴上部設定能自由膨脹的矩形截面的預混合環形通道後，就能有效克服這一問題；該環道還能起到加強氣流混合、均勻氣流分配的作用，因而使燃燒過程得到進一步改善；

(k)煤氣環道和空氣環道的進氣採用氣流均勻裝置，使得各自均勻布置交錯排列的幾十個出口噴嘴管中能得到平均誤差較小±5%速度分布，從而改善周向的氣流混合，提高氣流分布的均勻性，從而整體高燃燒與傳熱效率。