CN102072501A - 一种膜法富氧助燃设备及应用该设备的工业炉 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种膜法富氧助燃设备及应用该设备的工业炉，该设备主要由管道将过滤装置、调压装置、氮氧分离装置和富氧收集装置依次串接组成。应用该设备的工业炉，其烧嘴处设置富氧燃烧器，该富氧燃烧器的进气端与膜法富氧助燃设备的管道末端连接。本发明一种膜法富氧助燃设备及应用该设备的工业炉，是针对加热炉富氧燃烧需求而研制，设计相对成熟，可根据需要调节富氧气体中的氧气浓度和气体流量，制备条件更加稳定，不易受到外界环境的影响，并可直接将富氧热风吹入工业炉中，以进一步提高冶炼效率，从而更加适于推广。

Description

一种膜法富氧助燃设备及应用该设备的工业炉

技术领域

本发明涉及一种富氧助燃设备及应用该设备的工业炉，特别是涉及一种膜法富氧助燃设备及应用该设备的工业炉。

背景技术

在工业炉上采用富氧燃烧技术，是国际普遍公认的、有效的节能减排措施。但目前我国绝大部分工业炉仍采用的是空气助燃，富氧助燃的应用才刚刚开始。

利用分子膜分离氧气、氮气，并获得氧含量高于空气的富氧气体，是目前公认的较好的富氧气体制备方法。现有的膜法富氧制备设备或助燃设备通常由膜分离装置、抽气泵或压缩机、相关气体管道以及阀门组成。上述现有的富氧助燃设备，虽可制备出富氧气体便于助燃使用，但是在实际使用时却发现其结构中还存在有若干缺点，因未能达到最佳的使用效果，而其缺点可归纳如下：

1、无法根据使用需要调节氧气浓度、气体流量和富氧气体产量，这既会造成资源的浪费，也增加了企业的使用成本，不利于推广；

2、制备过程容易受到外界环境，例如温度、湿度等的影响，缩短了分子膜及整个设备的使用寿命；

3、制备出的富氧气体为常温气体，直接作为助燃气体使用时容易引起高炉炉况不顺，降低了燃烧效率，增加了冶炼成本。

由此可见，上述现有的富氧助燃设备及应用该设备的工业炉在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能针对加热炉富氧燃烧需求，研制出一套设计相对成熟，可根据需要调节富氧气体中的氧气浓度和气体流量，制备条件更加稳定，不易受到外界环境的影响，并可直接将富氧热风吹入工业炉中，以进一步提高冶炼效率的新的膜法富氧助燃设备及应用该设备的工业炉，实属当前业界的重要研究课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种膜法富氧助燃设备，其是针对加热炉富氧燃烧需求而研制，设计相对成熟，可根据需要调节富氧气体中的氧气浓度和气体流量，制备条件更加稳定，不易受到外界环境的影响，为工业炉普及推广富氧燃烧提供了优化设备，从而克服现有的富氧助燃设备的不足。

为解决上述技术问题，本发明一种膜法富氧助燃设备，其主要由管道将过滤装置、调压装置、氮氧分离装置和富氧收集装置依次串接组成。

作为本发明的一种改进，所述的过滤装置和调压装置之间还连接有调温装置。

所述的氮氧分离装置为膜式增氧去氮装置。

所述的富氧收集装置之后串接有气水分离装置。

所述的气水分离装置之后串接有脱湿装置。

所述的管道在靠近末端处还连接有稳压装置。

所述的富氧收集装置为富氧收集泵。

本发明还提供一种应用上述设备的工业炉，使其可直接将富氧热风吹入炉体中，以进一步提高冶炼效率，从而克服现有的工业炉的不足。

为解决上述技术问题，本发明一种应用上述设备的工业炉，其特征在于其烧嘴处设置富氧燃烧器，该富氧燃烧器的进气端与膜法富氧助燃设备的管道末端连接。

作为上述的改进，所述的富氧燃烧器与膜法富氧助燃设备的管道末端之间还连接有节能预热器，节能预热器的输入端与膜法富氧助燃设备的管道末端连接，节能预热器的输出端与富氧燃烧器的进气端连接。

采用这样的设计后，本发明至少具有如下优点：

1、本发明膜法富氧助燃设备，可通过控制调压装置，来调节氮氧分离装置中的气体通过量和分离强度，从而控制所制备的富氧气体的氧气浓度(即富氧率)、流量和产量，使企业得以根据生产需要控制设备运行成本，更符合经济效益；

2、本发明膜法富氧助燃设备，可通过调温装置控制进入氮氧分离装置中的气体温度，保证氮氧分离装置的运行条件稳定，延长装置使用寿命；

3、本发明膜法富氧助燃设备，还对产品富氧气体进行脱湿、稳压和预热，使助燃气体的质量更稳定，并提高了炼铁效率、降低了炼铁成本；

4、本发明膜法富氧助燃设备，采用了先进的膜法富氧工艺，具有低成本、运行可靠的优点，对燃气热值和富氧浓度变化具有很强的调节适应能力，强化燃气助燃，确保低热值燃气在低空气过剩系数下实现完全燃烧，提高热效率，节约燃料、减少废气排放量和空气污染，节能效果显著；

5、应用本发明助燃设备的工业炉，具有明显的节能环保、低氮低碳效果，实践证明：富氧助燃每提高0.1％，理论燃烧温度提高30℃，助燃空气当达到28％时，节能30％，减少CO2排放接近30％；烟气回流通道减少NO_X排放，富氧28％时，减少NO_X排放接近80％；

6、本发明经济效益明显，燃烧高炉煤气等低热值煤气理论燃烧温度达到1320℃，完全满足加热炉生产要求，不仅节省高价的焦炉煤气，而且置换出了高热值的焦炉煤气，为开发焦炉煤气化工产品或者实现氢冶金创造了先决条件；

7、本发明可以在变热值工况条件下，稳定加热炉生产条件，容易体现该设备实施富氧燃烧定量化效果，有助于企业坚定实施富氧燃烧信心和动力，有助于国家正在大力倡导的“合同能源管理”模式的推广和应用，有助于国家节能减排战略目标的实现。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明一种膜法富氧助燃设备的结构组成及其应用示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明膜法富氧助燃设备主要由管道将过滤装置1、调压装置2、氮氧分离装置3和富氧收集装置4依次串接组成。较佳的，在过滤装置1和调压装置2之间还连接有调温装置5，在富氧收集装置4之后还依次串接有气水分离装置6、脱湿装置7和稳压装置8。

其中，氮氧分离装置3优选为膜式增氧去氮装置，富氧收集装置4可为富氧收集泵。

本发明应用膜法富氧助燃设备的工业炉10，是在其烧嘴处设置富氧燃烧器11，该富氧燃烧器11的进气端与一节能预热器9的输出端连接，该节能预热器9的输入端与膜法富氧助燃设备的管道末端连接。

上述膜式增氧去氮装置可选用现有的卷式膜组合或中空显微膜组合空气分离富氧装置等，富氧收集泵可选用水环真空泵等，过滤装置可选用膜式过滤器或桶式过滤器等，调压装置可选用带变频器的鼓风机等，调温装置可选用板式换热器或管式换热器等，气、水分离装置可选用离心或网状汽水分离器等，脱湿装置可选用冷冻法或吸附法脱湿器等，稳压装置可选用蓄势稳压罐等，节能预热器可选用管式换热器等。

图1中的箭头所示，即为本发明设备及工业炉中的气体走向。工作时，空气经过过滤装置1，去除空气中的尘粒；经过调温装置5，保证待分离空气处理前在达到均匀和稳定的状态；通过调压装置2，保证膜式增氧去氮前的工作参数；通过膜式增氧去氮装置3，分离出氮气，生产出符合浓度要求的富氧；通过富氧收集装置4，负压收集富氧空气；通过气水分离装置6，分离富氧空气中含有的液态水；通过脱湿系统7，去除富氧空气中的水蒸汽；通过稳压系统8，稳定富氧空气压力参数；通过节能预热器9，对富氧空气利用进行预热；通过富氧燃烧器11，使富氧助燃气体与燃气混合，并进入工业炉10进行燃烧。其中，过滤装置1、调温装置5和调压装置2构成了富氧率稳定调控系统，在整个设备的运行中采集参数信息，按需求发出控制指令，调控助燃空气富氧浓度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种膜法富氧助燃设备，其特征在于：其主要由管道将过滤装置、调压装置、氮氧分离装置和富氧收集装置依次串接组成。

2.根据权利要求1所述的一种膜法富氧助燃设备，其特征在于所述的过滤装置和调压装置之间还连接有调温装置。

3.根据权利要求1所述的一种膜法富氧助燃设备，其特征在于所述的氮氧分离装置为膜式增氧去氮装置。

4.根据权利要求1所述的一种膜法富氧助燃设备，其特征在于所述的富氧收集装置之后串接有气水分离装置。

5.根据权利要求4所述的一种膜法富氧助燃设备，其特征在于所述的气水分离装置之后串接有脱湿装置。

6.根据权利要求1所述的一种膜法富氧助燃设备，其特征在于所述的管道在靠近末端处还连接有稳压装置。

7.根据权利要求1所述的一种膜法富氧助燃设备及应用该设备的工业炉，其特征在于所述的富氧收集装置为富氧收集泵。

8.一种应用权利要求1-7中任一项所述设备的工业炉，其特征在于其烧嘴处设置富氧燃烧器，该富氧燃烧器的进气端与膜法富氧助燃设备的管道末端连接。

9.根据权利要求8所述的一种工业炉，其特征在于所述的富氧燃烧器与膜法富氧助燃设备的管道末端之间还连接有节能预热器，节能预热器的输入端与膜法富氧助燃设备的管道末端连接，节能预热器的输出端与富氧燃烧器的进气端连接。