CN101915502A - 一种用回收烟气调制燃油(气)反射炉氧气氛的方法 - Google Patents

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一种用回收烟气调制燃油(气)反射炉氧气氛的方法，所述方法通过一种用回收烟气调制燃油(气)的反射炉来实现，所述用回收烟气调制燃油(气)的反射炉由炉体1、喷咀、蓄热体(7、8)、烟气管道(18、19)、换向调节阀15、鼓风机等13组成，其特征在于，在蓄热体A(7)与蓄热体B(8)之间设置带烟气调节阀的烟气回收管道，实现利用回收烟气来调制反应炉燃烧室中氧气氛，使氧气得到充分燃烧；管道设置在蓄热体以下的低温管道之间为低温烟气回收管道(20)；管道设置在蓄热体以上的高温管道之间为高温烟气回收管道；高、低温回收管道，可根据需要任选其中一种来实现调制燃烧室中的氧气氛。

Description

一种用回收烟气调制燃油(气)反射炉氧气氛的方法
技术领域
本实用新型涉及一种用回收烟气调制燃油(气)反射炉氧气氛的方法，属燃油(气)反射炉节能技术领域。
背景技术
蓄热式高温空气燃烧技术HTAC(High Tempereture Air Combustion)是目前国内外开始流行的一种全新的燃烧技术，它通过高效蓄热材料从高温烟气中吸收热量，使排烟温度降至180℃以下；然后将高效蓄热材料从高温烟气中吸收的热量将助燃空气从室温预热至800～1000℃左右高温后与燃烧室内原有的1200℃左右的高温烟气混合，燃烧过程始终在高温气氛中进行，既能最大限度地回收烟气余热，又使燃油(气)燃烧更加充分，提高反射炉的热效率，大幅度降低能耗和生产成本，还可有效降低氮氧化物(NOx)排放量。
HTAC蓄热式高温燃烧技术的工作原理是：HTAC蓄热式高温燃烧技术一般有两个交替作用的可让气体通过的蓄热体A和B，当高温烟气通过装有蓄热体A的排烟通道时，高温烟气中所携带的大量热量将传给作为传热中间体的蓄热体A，将蓄热体A加热到180-1000℃(越接近炉膛，温度越高；越接近排烟通道，温度越低)，同时高温烟气也被冷却到露点以上、180℃以下的较低排烟温度并通过排烟通道排入大气，从而最大限度地回收烟气余热；当蓄热体A热量蓄满后停止通烟气，这一过程中蓄热体A处于逐渐加热的过程，称为蓄热体加热期。然后通过换向阀的换向，排烟通道变成进气通道，助燃的冷空气和煤气通过已被加热到180-1000℃的蓄热体A，原处于室温的助燃空气和煤气管中的煤气通过蓄热体A后被逐渐加热到800～1000℃左右高温通过喷嘴进入炉膛的燃烧腔并与燃烧室内原有的1200℃左右的高温烟气混合，形成炉膛内的高温气氛。使燃油(气)一进入燃烧室就可在1100～1200℃的高温气氛中燃烧，由于两组高效蓄热材料交替重复从高温烟气中吸热和将处于室温状态的助燃空气及燃气加热并送进炉膛的过程，燃烧室中始终能够保持1100～1200℃的高温，燃油(气)也就始终在这种高温气氛中燃烧。当蓄热体热量释放到已无法将助燃空气加热到800℃左右高温时换向阀就将换向，停止通空气(煤气)，将处于室温的助燃空气和煤气管中的煤气进入的进气通道变成燃烧腔中高温烟气的排烟通道，这一过程中蓄热体处于逐渐冷却的过程，称为蓄热体冷却期。然后重复以上过程，循环不已。加热期与冷却期之和称为一个工作周期。由于蓄热体是周期地加热、冷却，为了保证空气(煤气)不间断地加热，蓄热体必须成对设置，即当蓄热体A处于加热期、时，另一个蓄热体B处于冷却期；反之，当蓄热体B处于加热期时，另一个蓄热体A一定处于冷却期。由于加热和冷却交替进行，燃烧腔内燃油(气)始终在1100～1200℃左右的高温助燃空气气氛中燃烧。这种高温气氛中的燃烧既有别于普通燃油(气)反射炉中燃油(气)在室温状态下的助燃空气气氛中燃烧，也不同于安装空气预热器的燃油(气)反射炉中燃油(气)在被预热到300℃左右的中温助燃空气气氛中燃烧，由于它是通过蓄热体的吸热放热过程实现的高温气氛中燃烧，故称之为蓄热式高温燃烧。
采用HTAC蓄热式高温燃烧技术的燃油(气)反射炉工作原理见图2。
《窑炉热处理设备》公开发表的论文“蓄热式高温空气燃烧技术的应用”简述了蓄热式高温空气燃烧技术的原理、技术优势以及在我国的应用前景，但对如何采用回收烟气调制燃油(气)反射炉氧气氛，没有涉及与本发明相类似方法的表述。
由于采用HTAC蓄热式高温燃烧技术的燃油(气)反射炉熔炼过程中燃烧室烟气中的氧气氛不可控，且工作过程中由于金属和熔液与高温燃烧气体直接相接触，故金属的氧化和吸收气体较严重，导致熔炼过程中的金属铝烧损(铝耗)仍然高达3.5～5％，远高于感应熔铝炉的3％，需要采取措施降低铝耗。
而且，采用HTAC蓄热式高温燃烧技术的燃油(气)反射炉排出的废气中还含有少量可燃成分，如某些可燃有机物和CO等，其能源利用率尚有潜力可挖。
发明内容
本发明的目的是针对HTAC蓄热式高温燃烧技术存在的燃油(气)反射炉熔炼过程中燃烧室烟气中的氧气氛不可控和节能潜力待提高等问题，提出在一种新型蓄热式高效节能熔铝反应炉，用回收烟气调制燃油(气)反射炉氧气氛的方法。
本发明的技术方案是，在HTAC蓄热式高温燃烧技术的燃油(气)反射炉的基础上，在蓄热体A与蓄热体B之间设置带烟气调节阀的烟气回收管道，实现利用回收烟气来调制反应炉燃烧室中氧气氛，使氧气得到充分燃烧。
本发明方法通过一种用回收烟气调制燃油(气)反射炉来实现，所述用回收烟气调制燃油(气)的反射炉由炉体、喷咀、蓄热体、烟气管道、换向调节阀、鼓内机和带烟气调节阀的烟气回收管道等组成；在蓄热体A与蓄热体B之间设置带烟气调节阀的烟气回收管道，实现利用回收烟气来调制反应炉燃烧室中氧气氛，使氧气得到充分燃烧。管道设置在蓄热体以下的低温管道之间为低温烟气回收管道，管道设置在蓄热体以上的高温管道之间为为温烟气回收管道。高、低温回收管道，可根据需要任选其中一种来调制燃烧室中的氧气氛。
低温烟气回收管道20一部分并联在由蓄热体A通过四位换向阀15再到蓄热体B的烟气管道中四位换向阀的两端，并带调节阀16；低温烟气回收管道另一部分连接在烟气管道18与鼓风机13进口管道之间，该部分管道上设置烟气调节阀14。
高温烟气回收管道22设置在炉体1两端的高温烟气管道上，高温烟气回收管道中部设置一个高温烟气换向调节阀。
烟气回收调制氧气氛调控装置的工作原理是：将经过燃烧含氧量已经很低的排出烟气通过低温烟气回收管道及设在其上的烟气回用量换向调节阀送入处于吸气状态的蓄热式喷嘴蓄热筒体底部，经蓄热式喷嘴蓄热筒与送入吸气状态的喷嘴蓄热筒体底部的新鲜空气一起被加热后进入燃烧室与原在燃烧时中的高温炉气混合，由于排出烟气经过燃烧含氧量很低已经处于贫氧状态，它的加入将使进入炉膛燃烧室内助燃炉气中的氧含量降低，通过烟气回用量换向调节阀的回用烟气流入量控制功能，就可以达到在一定范围内控制炉膛燃烧室内助燃炉气中的氧气氛，实现可控氧气氛燃烧的目的。其基本工作过程是：
当可控氧气氛蓄热式高效节能熔铝反射炉工作时，烟气回用量换向调节阀使氧气氛调节管道处于只容许烟气从处于排烟气状态的喷嘴蓄热筒体底部流向处于吸气状态的喷嘴蓄热筒体底部的状态，设在炉膛燃烧室内的氧探头将测得的炉膛燃烧室内炉气中氧含量信号传给控制箱内的可编程序控制器时，可编程序控制器就会把测得的炉膛燃烧室内炉气中氧含量信号与设定的炉气氧含量标准信号加以比对，如果炉膛燃烧室内炉气中的氧含量高于设定值，则可编程序控制器将发出指令增大烟气回用换向调节阀开度，增加氧气氛调节管道中从排烟喷嘴蓄热筒体底部流向燃烧喷嘴蓄热筒体底部的烟气流量，将向烟气回用换向调节阀发出指令增大氧气氛调节管道中从排烟喷嘴蓄热筒体底部流向燃烧喷嘴蓄热筒体底部的烟气流量，直至测得的炉膛燃烧室内炉气中氧含量与设定的炉气氧含量相等为止；而当测得的炉气中氧含量低于设定的炉气氧含量时，可编程序控制器将发出指令关闭烟气回用换向调节阀，同时指令鼓风机加大新鲜空气的送入量，直到测得的炉膛燃烧室内炉气中氧含量与设定的炉气氧含量相等。当两个装有蓄热体的分体蓄热式燃烧系统中送风方向改变时，烟气回用量换向调节阀根据控制箱内的氧气氛调节控制系统的指令自动改变使氧气氛调节管道再次处于只容许烟气从处于排烟气状态的喷嘴蓄热筒体底部流向处于吸气状态的喷嘴蓄热筒体底部的状态，并重复上述过程，使炉膛燃烧室内炉气气氛中的氧含量始终处于可控状态，让炉膛燃烧室内氧气氛始终保持在我们所预先设定的最佳炉气氧含量范围。
我们研发的烟气回收调制氧气氛蓄热式高效节能熔铝反射炉克服了采用HTAC蓄热式高温燃烧技术的燃油(气)反射炉熔炼过程中燃烧室烟气中的氧气氛不可控的缺点，使炉膛燃烧室内氧气氛始终保持在我们所预先设定的最佳炉气氧含量范围，从而使燃烧过程中既能提供足够的氧气供燃料完全燃烧，不降低反射炉的生产效率，又使炉膛燃烧室内的烟气中多余的氧含量尽量减少，大幅度减少高温烟气中多余的氧对铝金属和熔池中铝液的氧化作用，降低铝的烧损，减少铝耗。
此外，从排烟喷嘴蓄热筒体底部流出的烟气中还含有的少量可燃有机物和CO等可燃气体通过氧气氛调节管道重新进入燃烧室，还可继续参加燃烧，从而提高了燃料的利用率，有利于降低能耗。
本发明与现有技术比较的有益效果是，本发明将部分经过燃烧处于贫氧状态的排出高温烟气，通过氧气氛调控装置重新送入蓄热式燃烧系统的喷嘴与进入该蓄热式燃烧系统已被加热的新鲜空气一起被送入燃烧室，与原在燃烧室中的高温炉气混合，在继承HTAC反射炉高效节能环保优点的同时，使进入炉膛燃烧室内助燃炉气中的氧含量进一步降低，通过氧气氛调控装置中烟气回用量换向调节阀的回用烟气流入量控制功能，可以在一定范围内调控炉膛燃烧室中的氧气氛，使之始终保持在我们所预先设定的最佳炉气氧含量范围，从而使燃烧过程中既能提供足够的氧气供燃料完全燃烧而不影响反射炉的生产效率，又使多余的氧含量尽量减少，大幅度减少高温烟气中多余的氧对铝金属和铝液的氧化作用，降低铝的烧损，减少铝耗。此外，从排烟喷嘴蓄热筒体底部流出的烟气中还含有的少量可燃有机物和CO等可燃气体通过氧气氛调节管道重新进入燃烧室，还可继续参加燃烧，从而提高了燃料的利用率，有利于进一步降低能耗。
本发可用于铝熔炼炉，也适用于其他有色金属熔炼炉。
附图说明
图1是低温烟气回收调制气氛蓄热式高效节能熔铝反射炉结构原理图；
图2是HTAC蓄热式高温燃烧技术的燃油(气)反射炉工作原理；
图3是高温烟气回收调制气氛蓄热式高效节能熔铝反射炉结构原理图；
图号表示：1炉体；2熔膛；3燃料阀门A；4燃料阀门B；5燃料管道；6耐火材料和保温材料；7蓄热体A；8蓄热体B；9烧咀A；10烧咀B；11蓄热材料；12空气调节阀；13鼓风机；14烟气调节阀A；15四位换向阀；16烟气调节阀B；17引风机；18管道烟气(150℃左右)；19管道(混合空气＜100℃)；20低温烟气回收管道；21换向调节阀；22高温烟气回收管道。
具体实施方式
实施例1
本发明的具体实施方式如图1所示，是低温烟气回收调制气氛蓄热式高效节能熔铝反射炉结构原理图。本实施例在HTAC蓄热式高温燃烧技术的燃油(气)反射炉结构的基础上，增加低温烟气回收管道。在蓄热体A与四位换向阀15之间的烟气管道18上增设一根低温烟气回收管道20，管道一部分与鼓风机的进气端相连，该部分管道上设置烟气调节阀A；另一部分与四位换向阀15通向蓄热体B的管道19相连，该部分管道上设置烟气调节阀B。
当可控氧气氛蓄热式高效节能熔铝反射炉工作时，烟气回用量调节阀14、16使低温烟气回收管道处于只容许烟气从处于排烟气状态的喷嘴蓄热筒体7底部流向处于吸气状态的喷嘴蓄热筒体8底部的状态，设在炉膛燃烧室内的氧探头将测得的炉膛燃烧室内炉气中氧含量信号传给控制箱内的可编程序控制器时，可编程序控制器就会把测得的炉膛燃烧室内炉气中氧含量信号与设定的炉气氧含量标准信号加以比对，如果炉膛燃烧室内炉气中的氧含量高于设定值，则可编程序控制器将发出指令增大烟气回用换向调节阀15的开度，增加低温烟气回收管道中从排烟喷嘴蓄热筒体底部流向燃烧喷嘴蓄热筒体底部的烟气流量，将向烟气回用换向调节阀15发出指令增大低温烟气回收管道中从排烟喷嘴蓄热筒体底部流向燃烧喷嘴蓄热筒体底部的烟气流量，直至测得的炉膛燃烧室内炉气中氧含量与设定的炉气氧含量相等为止；而当测得的炉气中氧含量低于设定的炉气氧含量时，可编程序控制器将发出指令关闭烟气回用换向调节阀15，同时指令鼓风机13加大新鲜空气的送入量，直到测得的炉膛燃烧室内炉气中氧含量与设定的炉气氧含量相等。当两个装有蓄热体的分体蓄热式燃烧系统中送风方向改变时，烟气回用量调节阀根据控制箱内的氧气氛调节控制系统的指令自动改变使氧气氛调节管道再次处于只容许烟气从处于排烟气状态的喷嘴蓄热筒体底部流向处于吸气状态的喷嘴蓄热筒体底部的状态，并重复上述过程，使炉膛燃烧室内炉气气氛中的氧含量始终处于可控状态，让炉膛燃烧室内氧气氛始终保持在我们所预先设定的最佳炉气氧含量范围。
本发明实施例烟气回收调制气氛技术创新使铝耗由原单纯采用HTAC技术时的4％-5％降低到现在的3％-4％左右，降幅达到30％；油耗由原来的60公斤轮胎油/吨铝降低到现在的57公斤轮胎油/吨铝，降低5％左右；烟气回收调制气氛技术创新还有效地降低了排除炉气中的氮氧化物含量，NXO从原有烟气中的90PPM左右降到70PPM，降低了20％左右，大大低于国家排放标准。
本实施例适用于旧炉改造时应用。
实施例2
本发明的另一具体实施方式如图3所示，是高温烟气回收调制气氛蓄热式高效节能熔铝反射炉结构原理图。本实施例在HTAC蓄热式高温燃烧技术的燃油(气)反射炉结构的基础上，增加高温烟气回收管道。在炉体1两端高温烟气出口处增设一根高温烟气回收管道22，高温烟气回收管道中部设置一个高温烟气换向调节阀21。根据炉中氧含量测得的结果，可通过调节烟气换向调节阀控制回收的高温烟气的进气量，让炉膛燃烧室内氧气氛始终保持在我们所预先设定的最佳炉气氧含量范围。
本实施例利用高温烟气回收来调节炉膛燃烧的氧气氛，比利用低温烟气回收来调节炉膛燃烧的氧气氛，更能保持燃烧温度的稳定，热效率更高。它适用于新炉制造时使用。

Claims (3)

1.一种用回收烟气调制燃油(气)反射炉氧气氛的方法，所述方法通过一种用回收烟气调制燃油(气)的反射炉来实现，所述用回收烟气调制燃油(气)的反射炉由炉体、喷咀、蓄热体、烟气管道、换向调节阀和鼓风机等组成，其特征在于，在蓄热体A与蓄热体B之间设置带烟气调节阀的烟气回收管道，实现利用回收烟气来调制反应炉燃烧室中氧气氛，使氧气得到充分燃烧；管道设置在蓄热体以下的低温管道之间为低温烟气回收管道；管道设置在蓄热体以上的高温管道之间为高温烟气回收管道；高、低温回收管道，可根据需要任选其中一种来调制燃烧室中的氧气氛。
2.根据据权利要求1所述的一种用回收烟气调制燃油(气)反射炉氧气氛的方法，所述低温烟气回收管道一部分并联在由蓄热体A通过四位换向阀再到蓄热体B的烟气管道中四位换向阀的两端，并带调节阀B；低温烟气回收管道另一部分连接在烟气管道与鼓风机进口管道之间，该部分管道上设置烟气调节阀A。
3.根据据权利要求1所述的一种用回收烟气调制燃油(气)反射炉氧气氛的方法，所述高温烟气回收管道设置在炉体两端的高温烟气管道上，高温烟气回收管道中部设置一个高温烟气换向调节阀。
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