CN102213422B - 一种多通道混合气体燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了燃烧器领域内的一种多通道混合气体燃烧器，包括内风管以及由内向外依次同轴套装在内风管外的焦炉、转炉、高炉煤气管及旋风管、外风管，以及与其对应连接的内风、焦炉煤气、转炉煤气、高炉煤气、旋风、外风喷嘴，内风管与内风喷嘴之间、焦炉煤气管与焦炉煤气喷嘴之间、转炉煤气管与转炉煤气喷嘴之间分别设置有焦炉、转炉、高炉煤气旋流器，旋风喷嘴与高炉煤气喷嘴之间夹设有导风板，外风管、旋风管、内风管均经蝶阀与送风通道相连接，各管道进风端均设置有入口。本发明将高炉、转炉、焦炉煤气充分混合，使其充分燃烧，达到水泥烧制需要的燃烧条件，避免了热值较低的高炉、转炉煤气直接排入大气的浪费及污染。本发明可用于水泥生产中。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃烧器，特别涉及一种多通道燃烧器。
背景技术
随着水泥工业规模的快速扩大以及环保标准的不断提高，国内外水泥厂都在思考如何在提高生产质量的同时，降低生产成本，以保持在市场中的竞争力。
现有技术中常用的水泥生产工艺包括以下6大步骤：1.破碎及预均化；2.生料制备；3.生料均化；4.预热分解；5.水泥熟料的烧成；6.水泥磨粉。水泥熟料的烧成在回转窑中完成，在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列固相反应，随着物料温度升高，固相矿物会变成液相，溶解于液相中的矿物进行反应生成大量熟料，熟料烧成后，温度开始降低。最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥磨所能承受的温度，同时回收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。
回转窑燃烧器常用于水泥熟料中，燃烧器中常用的燃料有天燃气、高热值煤气、重油及煤，以煤气作为燃料的水泥回转窑生产线，操作灵活、方便、干净，投资少，但气源收到限制——使用煤气时，最好是焦炉煤气或者热值在1254MJ/m3（3000kcal/m3）以上的混合煤气，若热值太低，不能保证焙烧时有足够的供热强度，会影响水泥质量。
上世纪70年代，国外使用的还是低效率的单通道燃烧器；但随着能源危机和全球建筑业的兴起，水泥行业使用了高效率的多通道燃烧器取代了原先单通道燃烧器。
高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为:CO、C02、N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量约占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2、N2的含量分别占15%、55 %，热值仅为3500KJ/m3左右。高炉煤气的成分和热值与高炉所用的燃料、所炼生铁的品种及冶炼工艺有关，现代的炼铁生产普遍采用大容积、高风温、高冶炼强度、高喷煤粉量的生产工艺，采用这些先进的生产工艺提高了劳动生产率并降低能耗，但所产的高炉煤气热值更低，增加了利用难度。高炉煤气中的CO2, N2既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量的燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的理论燃烧温度偏低。高炉煤气的着火点并烧不高，似乎不存在着火的障碍，但在实际燃烧过程中，受各种因素的影响，混合气体的温度必须远大于着火点，才能确保燃烧的稳定性。高炉煤气的理论燃烧温度低，参与燃烧的高炉煤气的量很大，导致混合气体的升温速度很慢，温度不高，燃稳定性不好，在实际生产中高炉煤气有时会作为废气直接排入大气中，增加了大气污染。
转炉煤气为炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体。回收的顶吹氧转炉炉气含一氧化碳60～80％，二氧化碳15～20％，以及氮、氢和微量氧，平均热值约为2000～2200kcal/m3。转炉煤气的发生量在一个冶炼过程中并不均衡，成分也有变化。通常将转炉多次冶炼过程回收的煤气输入一个储气柜，混匀后再输送给用户，转炉煤气是钢铁企业内部中等热值的气体燃料。可以单独作为工业窑炉的燃料使用，也可和焦炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气配合成各种不同热值的混合煤气使用。
焦炉煤气是指用几种烟煤配成炼焦用煤，在炼焦炉中经高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所得到的可燃气体，是炼焦产品的副产品，属于高热值燃料，其发热值为18~19MJ/m3。焦炉煤气主要由氢气和甲烷构成，分别占56%和27%，并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气和其他烃类。
现有技术的不足之处在于：完全选用焦炉煤气成本较高，但加入高炉煤气、转炉煤气又使得热值较低，不能达到较好的燃烧效果，从而影响水泥质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种多通道混合气体燃烧器，使得其将成分为焦炉、转炉、高炉煤气混合燃料燃烧，提高了热值较低的高炉煤气、转炉煤气燃烧效果，从而在保证了水泥质量的同时，提高了高炉煤气、转炉煤气的利用率，减少其排放量。
本发明的目的是这样实现的：一种多通道混合气体燃烧器，包括内风管以及由内向外依次同轴套装在内风管外的焦炉煤气管、转炉煤气管、高炉煤气管、旋风管、外风管，内风管出风端与焦炉煤气旋流器的一端相连接，焦炉煤气旋流器的另一端连接有内风喷嘴，内风喷嘴外由内向外依次套装有焦炉煤气喷嘴、转炉煤气喷嘴、高炉煤气喷嘴、旋风喷嘴、外风喷嘴，焦炉煤气管出风端与转炉煤气旋流器的一端相连接，转炉煤气旋流器的另一端连接有焦炉煤气喷嘴，转炉煤气管出风端与高炉煤气旋流器的一端相连接，高炉煤气旋流器的另一端连接有转炉煤气喷嘴，高炉煤气喷嘴连接在高炉煤气管出风端，旋风喷嘴连接在旋风管出风端，外风喷嘴连接在外风管出风端，旋风喷嘴与高炉煤气喷嘴之间夹设有产生旋流风的导风板，所述高炉煤气管进风端设置有高炉煤气入口，所述转炉煤气管进风端设置有转炉煤气入口，所述焦炉煤气管进风端设置有焦炉煤气入口，所述外风管、旋风管、内风管均经蝶阀与送风通道相连接。
本发明工作时，焦炉煤气、转炉煤气、高炉煤气分别经焦炉煤气入口，转炉煤气入口、高炉煤气入口进入，在焦炉煤气喷嘴出口、转炉煤气喷嘴出口、高炉煤气喷嘴出口处混合后，经点燃起点燃，混合气体燃烧完成工作。
本发明的有益效果为：由于焦炉煤气、转炉煤气、高炉煤气中的可燃气体热值呈下降趋势分布，所述转炉煤气、高炉煤气依次套装在焦炉煤气的外周，使得由内向外的燃烧提高了外周煤气的温度，改善了燃烧条件，从而完成各类煤气的充分燃烧，提高了高炉煤气、转炉煤气的利用率，各煤气管道设置在作为一次风管道的旋风管与内风管之间，使得一次风可将可燃煤气包覆在内部，进一步达到充分燃烧的效果，旋风喷嘴内喷出的旋流风，增大了火焰内部回流区，改善燃烧着火条件，进一步完成充分燃烧，本发明在提高了对高炉煤气及转炉煤气的利用率，避免高炉煤气、转炉煤气直接排入大气中，造成污染；内风喷嘴输出的中心风可调节火焰黑火头，避免燃烧器由于温度过高而被烧坏；旋流风加速了各煤气的混合，并在火焰中心形成高温回流区，改善燃烧环境，使燃烧完全。
作为本发明的改进，所述内风喷嘴出口端设置有多孔板。使得中心空气由数个圆孔管喷射出，使得火焰根部可以引入更多的高温CO2气体，以减少O2的分量。
作为本发明的改进，所述外风喷嘴与旋风喷嘴之间夹设有轴向孔板。轴向风可以大量引射二次风，保证了较好的火焰形状，提高燃烧效果。
作为本发明的改进，所述高炉煤气管与转炉煤气管之间、转炉煤气管与焦炉煤气管之间、焦炉煤气管与内风管之间均设置有支撑筋。增强了燃烧器的结构稳定性，从而保证了燃烧稳定性。
作为本发明的改进，所述高炉煤气管与转炉煤气管之间、转炉煤气管与焦炉煤气管之间、焦炉煤气管与内风管之间均设置有产生旋流风的导风板。进一步加速了各煤气的混合。
作为本发明的改进，所述各喷嘴出口处均设置有锥面。起到调节一次风出口速度及旋流强度，加快了燃料和燃烧空气的混合速度，并在火焰中心形成高温回流区，改善燃烧环境，使燃烧完全，并且在火焰中下游区形成外回流气膜，保护窑皮。
作为本发明的改进，所述外风喷嘴出口处超出其余各喷嘴设置。这种结构使得了燃烧初期会形成十分快速膨胀的扩展型气流，保证了较好的火焰形状。
作为本发明的改进，所述外风管及外风喷嘴外周设置有保护套。用以保护燃烧器，较少磨损。
作为本发明的改进，所述转炉煤气管、焦炉煤气管、内风管均为内接管结构。这种结构安装拆卸方便。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为图1中A处放大图。
图3为图2的右视图。
其中，1保护套、2外风管、2a外风喷嘴、2b外风入口、3旋风管、3a旋风喷嘴、3b旋风入口、4高炉煤气管、4a高炉煤气喷嘴、4b高炉煤气入口、5转炉煤气管、5a高炉煤气旋流器、5b转炉煤气喷嘴、5c转炉煤气入口、6焦炉煤气管、6a转炉煤气旋流器、6b焦炉煤气喷嘴、6c焦炉煤气入口、7内风管、7a焦炉煤气旋流器、7b内风喷嘴、7c内风入口、8多孔板、9导风板、10支撑筋、11送风通道、12蝶阀、13压力表、14轴向孔板。
具体实施方式
如图所示的一种多通道混合气体燃烧器，包括内风管7以及由内向外依次同轴套装在内风管7外的焦炉煤气管6、转炉煤气管5、高炉煤气管4、旋风管3、外风管2，内风管7出风端与焦炉煤气旋流器7a的一端相连接，焦炉煤气旋流器7a的另一端连接有内风喷嘴7b，内风喷嘴7b外由内向外依次套装有焦炉煤气喷嘴6b、转炉煤气喷嘴5b、高炉煤气喷嘴4a、旋风喷嘴3a、外风喷嘴2a，焦炉煤气管6出风端与转炉煤气旋流器6a的一端相连接，转炉煤气旋流器6a的另一端连接有焦炉煤气喷嘴6b，转炉煤气管5出风端与高炉煤气旋流器5a的一端相连接，高炉煤气旋流器5a的另一端连接有转炉煤气喷嘴5b，高炉煤气喷嘴4a连接在高炉煤气管4出风端，旋风喷嘴3a连接在旋风管3出风端，外风喷嘴2a连接在外风管2出风端，旋风喷嘴3a与高炉煤气喷嘴4a之间夹设有产生旋流风的导风板9，所述高炉煤气管4进风端设置有高炉煤气入口4b，所述转炉煤气管5进风端设置有转炉煤气入口5c，所述焦炉煤气管6进风端设置有焦炉煤气入口6c，所述外风管2、旋风管3、内风管7均经蝶阀12与送风通道11相连接，外风喷嘴2a与旋风喷嘴3a之间夹设有轴向孔板14，内风喷嘴7b出口端设置有多孔板8，高炉煤气管4与转炉煤气管5之间、转炉煤气管5与焦炉煤气管6之间、焦炉煤气管6与内风管7之间均设置有支撑筋10，焦炉煤气喷嘴6b、转炉煤气喷嘴5b、高炉煤气喷嘴4a、旋风喷嘴3a、外风喷嘴2a、内风喷嘴7b出口处均设置有锥面，外风喷嘴2a出口处超出其余各喷嘴设置，外风管2及外风喷嘴2a外周设置有保护套1，转炉煤气管5、焦炉煤气管6、内风管7均为内接管结构，外风管2、旋风管3、内风管7与送风通道11连接处设置有压力表13。
本发明工作时，焦炉煤气、转炉煤气、高炉煤气分别经焦炉煤气入口6c、转炉煤气入口5c、高炉煤气入口4b进入，一次风分别经外风入口2b、旋风入口3b、内风入口7c进入外风管、旋风管3、内风管7，在焦炉煤气喷嘴6b出口、转炉煤气喷嘴5b出口、高炉煤气喷嘴4a出口处混合后，经点燃起点燃，混合气体燃烧完成工作。本发明将热值较高的焦炉煤气与热值较低的转炉煤气、高炉煤气混合燃烧，通过在管道结构上相互套装的位置关系使得混合煤气能充分燃烧，合理利用了高炉煤气、转炉煤气，提高了其燃烧效果，避免了其排放到大气中造成污染。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1. 一种多通道混合气体燃烧器，其特征在于，包括内风管以及由内向外依次同轴套装在内风管外的焦炉煤气管、转炉煤气管、高炉煤气管、旋风管、外风管，内风管出风端与焦炉煤气旋流器的一端相连接，焦炉煤气旋流器的另一端连接有内风喷嘴，内风喷嘴外由内向外依次套装有焦炉煤气喷嘴、转炉煤气喷嘴、高炉煤气喷嘴、旋风喷嘴、外风喷嘴，焦炉煤气管出风端与转炉煤气旋流器的一端相连接，转炉煤气旋流器的另一端连接有焦炉煤气喷嘴，转炉煤气管出风端与高炉煤气旋流器的一端相连接，高炉煤气旋流器的另一端连接有转炉煤气喷嘴，高炉煤气喷嘴连接在高炉煤气管出风端，旋风喷嘴连接在旋风管出风端，外风喷嘴连接在外风管出风端，旋风喷嘴与高炉煤气喷嘴之间夹设有产生旋流风的导风板，所述高炉煤气管进风端设置有高炉煤气入口，所述转炉煤气管进风端设置有转炉煤气入口，所述焦炉煤气管进风端设置有焦炉煤气入口，所述外风管、旋风管、内风管均经蝶阀与送风通道相连接。
2. 根据权利要求1所述的一种多通道混合气体燃烧器，其特征在于，所述外风喷嘴与旋风喷嘴之间夹设有轴向孔板。
3. 根据权利要求1或2所述的一种多通道混合气体燃烧器，其特征在于，所述内风喷嘴出口端设置有多孔板。
4. 根据权利要求1或2所述的一种多通道混合气体燃烧器，其特征在于，所述高炉煤气管与转炉煤气管之间、转炉煤气管与焦炉煤气管之间、焦炉煤气管与内风管之间均设置有支撑筋。
5. 根据权利要求1或2所述的一种多通道混合气体燃烧器，其特征在于，所述各喷嘴出口处均设置有锥面。
6. 根据权利要求1或2所述的一种多通道混合气体燃烧器，其特征在于，所述外风喷嘴出口处超出其余各喷嘴设置。
7. 根据权利要求1或2所述的一种多通道混合气体燃烧器，其特征在于，所述外风管及外风喷嘴外周设置有保护套。
8. 根据权利要求1或2所述的一种多通道混合气体燃烧器，其特征在于，所述转炉煤气管、焦炉煤气管、内风管均为内接管结构。
9. 根据权利要求1或2所述的一种多通道混合气体燃烧器，其特征在于，所述外风管、旋风管、内风管与送风通道连接处设置有压力表。
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