CN101280916B - 蓄热式富氧燃烧方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了蓄热式富氧燃烧方法及装置，在一个蓄热式富氧燃烧器的氧气混合喷头处将燃气和氧气或其它气体充分混合，并喷入设置在蓄热室中心的混合气体导管；经充分混合的上述气体与被预热到900～1000℃的助燃空气在燃烧器喷头处再次混合，并燃烧；本发明的蓄热式富氧燃烧装置，它包括两个蓄热式富氧燃烧器、所述的每一个燃烧器包括蓄热室、蓄热体以及混合气体导管、燃烧器喷头，所述的蓄热室的与空气室相连接，所述的空气室与四通换向阀相连接，氧气混合喷头分别设置在燃气管道和氧气管道的端部。采用本发明的方法和装置：结构紧凑、节能、还可使用低热值燃料作为助燃空气，可以显著减少排烟量，并降低排烟温度。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃烧方法及装置，尤其涉及一种蓄热式富氧燃烧方法及装置。
背景技术
目前国内外广泛应用的两项高新节能技术—即高温空气燃烧技术和富氧燃烧技术，其中高温空气燃烧技术是高温空气与燃气混合燃烧，富氧燃烧技术是氧气与燃气混合燃烧，但这两种技术均存在缺点，单纯的蓄热式高温空气燃烧追求的是从烟气中最大限度的回收余热，具体表现为尽量提高空气的预热温度，同时尽量降低排烟温度，而在提高空气助燃特性质量和减少单位燃料的排烟量方面存在严重缺陷。单纯的富氧燃烧其主要缺陷是排烟温度高，NOx排放浓度大(如不采取降低NOx措施)。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种既可节能、减少排烟量、降低排烟温度、还可使用低热值燃料的蓄热式富氧燃烧方法。
本发明的另一目的在于提供一种集蓄热、富氧、组合燃烧为一体，结构紧凑，系统简洁，可方便的用于旧炉改造，替换原有的燃烧器；也可以在新的工业炉设计中直接使用、节能减排的蓄热式富氧燃烧装置。
本发明的蓄热式富氧燃烧方法，它包括以下步骤：
(1)在一个蓄热式富氧燃烧器的氧气混合喷头处将燃气和氧气充分混合，并喷入设置在蓄热室中心的混合气体导管；
(2)所述经充分混合的燃气和氧气气体与被预热到900～1000℃的助燃空气在燃烧器喷头处再次混合，并燃烧；
所述的被预热到900～1000℃的助燃空气是由经四通换向阀鼓入的室温空气通过一个蓄热式富氧燃烧器中的换热室，室温空气与高温蓄热体换热，吸收了蓄热体的热量而被预热而成；与此同时，另一个蓄热式富氧燃烧器从炉内经沿燃烧器喷头圆周设置的多个通孔吸入温度为1000～1100℃的高温烟气，高温烟气经与所述的蓄热式富氧燃烧器的蓄热室中的蓄热体换热，高温烟气的大部分热量被蓄热体所吸收，烟气温度由1000～1100℃下降到150～200℃，形成废气被排出所述的蓄热式富氧燃烧器；经过一个换向周期，换向阀自动换向，在两个蓄热式富氧燃烧器中进行上述的相反过程，前一周期的蓄热室变为换热室，换热室则变为蓄热室；
(3)重复所述的步骤(1)-(2)。
本发明的蓄热式富氧燃烧装置，它包括分左右设置的两个蓄热式富氧燃烧器、所述的每一个燃烧器包括蓄热室、设置在所述的蓄热室内的蓄热体以及位于所述的蓄热体中心的混合气体导管，在所述的蓄热体周围包有隔热层，在所述的蓄热体的一个端部的蓄热室内连接有燃烧器喷头，所述的燃烧器喷头的中心开有一个通孔与所述的混合气体导管的管末端相连通并且沿其圆周方向开有多个与所述的蓄热体相连通的通孔；所述的蓄热室的一个端壁与空气室的一个端壁相连接，所述的空气室侧壁经其上装有三通阀门的管道与一个其上设置有空气入口和废气出口的四通换向阀相连接，所述的空气室的另一端壁与氧气混合喷头相连通，所述的氧气混合喷头分别设置在其上装有阀门的燃气管道和其上装有阀门的氧气管道的端部，所述的氧气混合喷头与所述的混合气体导管同轴相对设置。
采用本发明的方法和装置具有以下优点：
1.本发明集蓄热、富氧、组合燃烧为一体，结构紧凑，系统简洁，可方便的用于旧炉改造，替换原有的燃烧器；也可以在新的工业炉设计中直接采用本发明装置。
2.采用本发明可较普通加热设施节能25～40个百分点(视原炉烟气余热利用程度而定)；可较单纯蓄热而不加富氧的加热炉节能10～15个百分点。
3.采用本发明还可使用低热值燃料作为助燃空气，如高炉煤气、发生炉煤气、转炉废气、低热值化工过程尾气等，达到高温(1350～1450℃)，从而实现循环经济的要求。
4.本发明可以显著减少排烟量，并降低排烟温度。
5.本发明中的氧气亦可以用天然气、液化气、焦炉煤气以及柴油中的一种代替。
附图说明
图1为本发明的蓄热式富氧燃烧装置的主视图；
图2为图1所示装置的侧视图；
图3为图1所示装置的俯视图；
图4为图1所示装置的蓄热式富氧燃烧器的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作以详细描述。
蓄热式富氧燃烧方法，它包括以下步骤：在一个蓄热式富氧燃烧器的氧气混合喷头处将燃气和氧气充分混合，并喷入设置在蓄热室中心的混合气体导管；所述的经充分混合的燃气和氧气与被预热到900～1000℃的助燃空气在燃烧器喷头处再次混合，并燃烧；所述的被预热到900～1000℃的助燃空气是由经四通换向阀鼓入的室温空气通过一个蓄热式富氧燃烧器中的换热室，室温空气与高温蓄热体换热，吸收了蓄热体的热量而被预热而成；与此同时，另一个蓄热式富氧燃烧器从炉内经沿燃烧器喷头圆周设置的多个通孔吸入温度为1000～1100℃的高温烟气，高温烟气经与所述的蓄热式富氧燃烧器的蓄热室中的蓄热体换热，高温烟气的大部分热量被蓄热体所吸收，烟气温度由1000～1100℃下降到150～200℃，形成废气被排出所述的蓄热式富氧燃烧器；经过一个换向周期(一般为30秒至2分钟，可根据烟气出口温度或空气预热温度等因素进行调节)换向阀自动换向，在两个蓄热式富氧燃烧器中进行上述的相反过程，前一周期的蓄热室变为换热室，换热室则变为蓄热室；然后重复前述的步骤。本发明方法中使用的燃气可以为高炉煤气、发生炉煤气、转炉废气、低热值化工过程尾气等；所述的氧气亦可以用天然气、液化气、焦炉煤气以及柴油中的一种代替。
结合图1-4所示的蓄热式富氧燃烧装置，它包括分左右设置的两个蓄热式富氧燃烧器、所述的每一个燃烧器包括蓄热(换热)室1、设置在所述的蓄热(换热)室1内的蓄热体5以及位于所述的蓄热体中心的混合气体导管6，在所述的蓄热体5周围包有隔热层15，在所 述的蓄热体5的一个端部的蓄热(换热)室1内连接有燃烧器喷头7，所述的燃烧器喷头7的中心开有一个通孔与所述的混合气体导管6的管末端相连通并且沿其圆周方向开有多个与所述的蓄热体5相连通的通孔；所述的蓄热(换热)室1的一个端壁与空(烟)气室8的一个端壁相连接，所述的空(烟)气室8侧壁经其上装有三通阀门3的管道与一个其上设置有空气入口11和废气出口12的四通换向阀2相连接，所述的空(烟)气室8的另一端壁与氧气混合喷头13相连通，所述的氧气混合喷头13分别设置在其上装有阀门4的燃气管道10和其上装有阀门9的氧气管道14的端部，所述的氧气混合喷头13与所述的混合气体导管6同轴相对设置。所述的蓄热体可以为按蓄热量要求确定的若干蓄热单元组成，单元体材质为堇青石、氧化铝。
实施例1
分别以16.5Nm3/h流量通入氧气、以150Nm3/h流量通入发生炉煤气并在一个蓄热式富氧燃烧器的氧气混合喷头处将发生炉煤气和氧气充分混合，并喷入设置在蓄热室中心的混合气体导管；将所述经充分混合的发生炉煤气和氧气气体与被预热到900℃的助燃空气在燃烧器喷头处再次混合，并燃烧，燃烧温度达到1400℃以上；所述的被预热到900℃的助燃空气是由经四通换向阀鼓入的室温空气通过一个蓄热式富氧燃烧器中的换热室，室温空气与高温蓄热体换热，吸收了蓄热体的热量而被预热而成；与此同时，另一个蓄热式富氧燃烧器从炉内经沿燃烧器喷头圆周设置的多个通孔吸入温度为1000℃的高温烟气，高温烟气经与所述的蓄热式富氧燃烧器的蓄热室中的蓄热体换热，高温烟气的大部分热量被蓄热体所吸收，烟气温度由1000℃下降到150℃，形成废气被排出所述的蓄热式富氧燃烧器；经过一个换向周期，换向阀自动换向，在两个蓄热式富氧燃烧器中进行上述的相反过程，前一周期的蓄热室变为换热室，换热室则变为蓄热室，重复前述步骤。
实施例2
分别以33Nm3/h流量通入氧气、以300Nm3/h流量通入发生炉煤气并在一个蓄热式富氧 燃烧器的氧气混合喷头处将发生炉煤气和氧气充分混合，并喷入设置在蓄热室中心的混合气体导管；将所述经充分混合的发生炉煤气和氧气气体与被预热到950℃的助燃空气在燃烧器喷头处再次混合，并燃烧，燃烧温度达到1400℃以上；所述的被预热到950℃的助燃空气是由经四通换向阀鼓入的室温空气通过一个蓄热式富氧燃烧器中的换热室，室温空气与高温蓄热体换热，吸收了蓄热体的热量而被预热而成；与此同时，另一个蓄热式富氧燃烧器从炉内经沿燃烧器喷头圆周设置的多个通孔吸入温度为1050℃的高温烟气，高温烟气经与所述的蓄热式富氧燃烧器的蓄热室中的蓄热体换热，高温烟气的大部分热量被蓄热体所吸收，烟气温度由1050℃下降到180℃，形成废气被排出所述的蓄热式富氧燃烧器；经过一个换向周期，换向阀自动换向，在两个蓄热式富氧燃烧器中进行上述的相反过程，前一周期的蓄热室变为换热室，换热室则变为蓄热室，重复前述步骤。
实施例3
分别以7Nm3/h流量通入液化气、以300Nm3/h流量通入发生炉煤气并在一个蓄热式燃烧器的氧气混合喷头处将上述两种气体充分混合，并喷入设置在蓄热室中心的混合气体导管；将所述经充分混合的两种气体与被预热到980℃的助燃空气在燃烧器喷头处再次混合，并燃烧，燃烧温度达到1400℃；所述的被预热到980℃的助燃空气是由经四通换向阀鼓入的室温空气通过一个蓄热式燃烧器中的换热室，室温空气与高温蓄热体换热，吸收了蓄热体的热量而被预热而成；与此同时，另一个蓄热式燃烧器从炉内经沿燃烧器喷头圆周设置的多个通孔吸入温度为1100℃的高温烟气，高温烟气经与所述的蓄热式燃烧器的蓄热室中的蓄热体换热，高温烟气的大部分热量被蓄热体所吸收，烟气温度由1100℃下降到200℃，形成废气被排出所述的蓄热式富氧燃烧器；经过一个换向周期，换向阀自动换向，在两个蓄热式燃烧器中进行上述的相反过程，前一周期的蓄热室变为换热室，换热室则变为蓄热室，重复前述步骤。
实施例4
分别以194Nm3/h流量通入焦炉煤气、以600Nm3/h流量通入高炉煤气并在一个蓄热式燃烧器的氧气混合喷头处将上述两种气体充分混合，并喷入设置在蓄热室中心的混合气体导管；将所述经充分混合的两种气体与被预热到960℃的助燃空气在燃烧器喷头处再次混合，并燃烧，燃烧温度达到1400℃；所述的被预热到960℃的助燃空气是由经四通换向阀鼓入的室温空气通过一个蓄热式燃烧器中的换热室，室温空气与高温蓄热体换热，吸收了蓄热体的热量而被预热而成；与此同时，另一个蓄热式燃烧器从炉内经沿燃烧器喷头圆周设置的多个通孔吸入温度为1060℃的高温烟气，高温烟气经与所述的蓄热式燃烧器的蓄热室中的蓄热体换热，高温烟气的大部分热量被蓄热体所吸收，烟气温度由1060℃下降到160℃，形成废气被排出所述的蓄热式富氧燃烧器；经过一个换向周期，换向阀自动换向，在两个蓄热式燃烧器中进行上述的相反过程，前一周期的蓄热室变为换热室，换热室则变为蓄热室，重复前述步骤。
实施例5
分别以21Kg/h流量通入柴油、以300Nm3/h流量通入转炉煤气并在一个蓄热式燃烧器的氧气混合喷头处将上述两种燃料充分混合，并喷入设置在蓄热室中心的混合气体导管；将所述经充分混合的两种燃料与被预热到900℃的助燃空气在燃烧器喷头处再次混合，并燃烧，燃烧温度达到1400℃；所述的被预热到900℃的助燃空气是由经四通换向阀鼓入的室温空气通过一个蓄热式燃烧器中的换热室，室温空气与高温蓄热体换热，吸收了蓄热体的热量而被预热而成；与此同时，另一个蓄热式燃烧器从炉内经沿燃烧器喷头圆周设置的多个通孔吸入温度为1080℃的高温烟气，高温烟气经与所述的蓄热式燃烧器的蓄热室中的蓄热体换热，高温烟气的大部分热量被蓄热体所吸收，烟气温度由1080℃下降到180℃，形成废气被排出所述的蓄热式富氧燃烧器；经过一个换向周期，换向阀自动换向，在两个蓄热式燃烧器中进行上述的相反过程，前一周期的蓄热室变为换热室，换热室则变为蓄热室，重复前述步骤。
实施例6
分别以35Nm3/h流量通入氧气、以300Nm3/h流量通入转炉煤气并在一个蓄热式燃烧器的氧气混合喷头处将上述两种气体充分混合，并喷入设置在蓄热室中心的混合气体导管；将所述经充分混合的两种气体与被预热到1000℃的助燃空气在燃烧器喷头处再次混合，并燃烧，燃烧温度达到1400℃；所述的被预热到1000℃的助燃空气是由经四通换向阀鼓入的室温空气通过一个蓄热式燃烧器中的换热室，室温空气与高温蓄热体换热，吸收了蓄热体的热量而被预热而成；与此同时，另一个蓄热式燃烧器从炉内经沿燃烧器喷头圆周设置的多个通孔吸入温度为1100℃的高温烟气，高温烟气经与所述的蓄热式燃烧器的蓄热室中的蓄热体换热，高温烟气的大部分热量被蓄热体所吸收，烟气温度由1100℃下降到200℃，形成废气被排出所述的蓄热式富氧燃烧器；经过一个换向周期，换向阀自动换向，在两个蓄热式燃烧器中进行上述的相反过程，前一周期的蓄热室变为换热室，换热室则变为蓄热室，重复前述步骤。
Claims (2)
1.蓄热式富氧燃烧方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)在一个蓄热式富氧燃烧器的氧气混合喷头处将燃气和氧气充分混合，并喷入设置在蓄热室中心的混合气体导管；
(2)所述经充分混合的燃气和氧气气体与被预热到900～1000℃的助燃空气在燃烧器喷头处再次混合，并燃烧；
所述的被预热到900～1000℃的助燃空气是由经四通换向阀鼓入的室温空气通过一个蓄热式富氧燃烧器中的换热室，室温空气与高温蓄热体换热，吸收了蓄热体的热量而被预热而成；与此同时，另一个蓄热式富氧燃烧器从炉内经沿燃烧器喷头圆周设置的多个通孔吸入温度为1000～1100℃的高温烟气，高温烟气经与所述的另一个蓄热式富氧燃烧器的蓄热室中的蓄热体换热，高温烟气的大部分热量被蓄热体所吸收，烟气温度由1000～1100℃下降到150～200℃，形成废气被排出所述的蓄热式富氧燃烧器；经过一个换向周期，换向阀自动换向，在两个蓄热式富氧燃烧器中进行上述的相反过程，前一周期的蓄热室变为换热室，换热室则变为蓄热室；
(3)重复所述的步骤(1)-(2)。
2.一种实现权利要求1的方法的蓄热式富氧燃烧装置，它包括分左右设置的两个蓄热式富氧燃烧器、所述的每一个燃烧器包括蓄热室、设置在所述的蓄热室内的蓄热体以及位于所述的蓄热体中心的混合气体导管，在所述的蓄热体周围包有隔热层，蓄热体的一端与设置在蓄热室内的燃烧器喷头相连接，所述的燃烧器喷头的中心开有一个通孔与所述的混合气体导管的管末端相连通并且沿其圆周方向开有多个与所述的蓄热体相连通的通孔；所述的蓄热室的一个端壁与空气室的一个端壁相连接，所述的空气室侧壁经其上装有三通阀门的管道与一个其上设置有空气入口和废气出口的四通换向阀相连接，其特征在于：所述的空气室的另一端壁与氧气混合喷头相连通，所述的氧气混合喷头分别设置在其上装有阀门的燃气管道和其上装有阀门的氧气管道的端部，所述的氧气混合喷头与所述的混合气体导管同轴相对设置。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120215 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |