CN102374795A - 工业炉用高效蓄热烟气余热回收利用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工业炉用高效蓄热烟气余热回收利用装置，包括两个对称设置的蓄热式燃烧器，蓄热式燃烧器内设置安装有燃气喷嘴的燃气通道，前端设置有喷口，后端设置有空烟气接口，喷口和空烟气接口之间设置有蓄热体；两个空烟气接口分别通过连接管道连接有三通，两个三通之间连接有四通换向阀；四通换向阀两侧分别设置有一个用于连接三通的空烟气接管，前后两端分别设置有供气管和出烟管，四通换向阀顶部设置有两个连接先导电磁阀的换向气缸。本发明实现工业炉高温烟气全部用于蓄热，实现烟气余热全利用，较现有空气单蓄热技术节能10～15％，同时实现全部烟气经蓄热后低温排放，取消了炉体的辅助排烟系统，减少了设备投资。

Description

工业炉用高效蓄热烟气余热回收利用装置
技术领域
本发明涉及一种利用余热的装置，具体的说，是涉及一种工业炉中高热值煤气燃烧的烟气余热回收利用技术。
背景技术
为保证加热质量和满足环境保护要求，我国的各种大中型工业炉实现高精度自动控制，使用中、高热值(≥14630kJ/Nm3)优质燃料已相当普遍。为了尽量节约优质能源，国内冶金钢铁、机械等行业使用、推广高温空气燃烧技术(HTAC)已获得显著的技术、经济以及环保效益。
由于中高热值优质燃料发热值高，单位体积燃料所需的助燃空气量大，如天然气与助燃空气的体积比达到1∶10。因此，使用天然气等优质燃料时，采用只空气单蓄热，而高热值煤气不预热的方式。按照现行的做法，离炉高温烟气在满足空气单蓄热需要后，还有25％～30％的剩余烟气，这部分剩余烟气不经过蓄热室，还需要另设置一套辅助排烟系统。这不仅增加设备投资，而且还使25％～30％的600～1200℃高温烟气直接排放，余热没有得到利用，燃料浪费高达15％以上。
发明内容
本发明要解决的是现有工业炉的中高热值煤气燃烧烟气回收利用不足的技术问题，提供一种烟气余热回收利用装置，实现烟气的全利用，从而使节能效率更高。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
一种工业炉用高效蓄热烟气余热回收利用装置，包括两个对称设置的蓄热式燃烧器，所述蓄热式燃烧器内设置安装有燃气喷嘴的燃气通道，所述蓄热式燃烧器前端设置带有喷口的挡板，后端设置有空烟气接口，所述喷口和所述空烟气接口之间在所述蓄热式燃烧器内腔中设置有蓄热体；两个蓄热式燃烧器的所述空烟气接口分别通过连接管道连接有三通，两个所述三通之间连接有四通换向阀；所述四通换向阀两侧分别设置有一个用于连接所述三通的空烟气接管，所述四通换向阀前后两端分别设置有供气管和出烟管，所述四通换向阀顶部对应两个所述空烟气接管分别设置有两个换向气缸，所述换向气缸连接有先导电磁阀，所述先导电磁阀通过所述换向气缸控制所述空烟气接管与所述供气管的通断。
所述蓄热体与所述蓄热式燃烧器的外壳之间设置有耐火材料衬层。
所述燃气喷嘴由燃气喷头和直径大于所述燃气喷头的燃气管构成。
所述燃气通道设置有1～10个。
所述喷口设置有1～30个。
本发明的有益效果是：
(一)本发明在继承了高温空气燃烧技术(HTAC)优点的基础上进行了再创新，实现工业炉高温烟气全部用于蓄热，实现烟气余热全利用。
(二)本发明提高空气蓄热预热温度100～150℃，延长换向时间15％～20％，较现有空气单蓄热技术节能10～15％。
(三)实现全部烟气经蓄热后低温排放(70～150℃)，取消了炉体的辅助排烟系统，炉体不必设置烟囱，减少了设备投资。
(四)本发明使用方便有效，易于在现有以中高热值燃料为能源的空气单蓄热工业炉上普遍推广应用。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是图1的侧视图；
图3是本发明中蓄热式燃烧器的结构示意图；
图4是本发明中燃气喷嘴的结构示意图；
图5是本发明中四通换向阀的主视图；
图6是本发明中四通换向阀的左视图；
图7是本发明中四通换向阀的俯视图。
图中：1：蓄热式燃烧器，11：燃气通道，12：空烟气接口，13：金属外壳，14：耐火材料衬层，15：蓄热体，16：喷口，17：挡板，18：燃气喷嘴，181：燃气管，182：燃气喷头，2：连接管道，3：三通，4：四通换向阀，41：空烟气接管，42：先导电磁阀，43：换向气缸，44：四通箱体，45：供气管，46：出烟管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述：
如图1和图2所示，本实施例披露了一种工业炉用高效蓄热烟气余热回收利用装置，由两个蓄热式燃烧器1、两个连接管道2，两个三通3和一个四通换向阀4。两个蓄热式燃烧器1对称设置，通过连接管道2和三通3由四通换向阀4连接为一体，三通3余下的一个接口作为检修之用。通过四通换向阀4的换向控制，一个蓄热式燃烧器1进行蓄热时，另一个蓄热式燃烧器1换热燃烧，这样交替进行，实现蓄热和稳定的燃烧。
如图3所示，蓄热式燃烧器1包括金属外壳13，中间设置有一条由前端贯穿到后端的燃气通道11，燃气通道11安装有燃气喷嘴18。如图4所示，燃气喷嘴18包括设置在蓄热式燃烧器1前端的燃气喷头182，燃气喷头1入口连接有用于稳压的燃气管181。燃气通道11用于供入燃烧所需的燃气，燃气由燃气喷嘴18喷入到炉膛内。
蓄热式燃烧器1前端设置有挡板17，挡板17用于防止下述的蓄热体15滑出蓄热式燃烧器1外。挡板17上在燃气喷嘴18的周围设置有多个喷口16，喷口16用于吸入高温烟气和喷出高温助燃空气。蓄热式燃烧器1的后端设置有空烟气接口12，空烟气接口12用于与连接管道2连接，用于导入常温空气和排出烟气。蓄热式燃烧器1内腔设置有蓄热体15，蓄热体15位于喷口16和空烟气接口12之间，是由高温耐火材料制成的蜂窝状或球状体，用于贮存烟气中的热量并将热量释放给助燃空气。蓄热体15与蓄热式燃烧器1的金属外壳13之间设置有耐火材料衬层14，由耐火保温材料制成，用于隔热。
两个蓄热式燃烧器1的空烟气接口12分别通过连接管道2连接有三通3，两个三通3之间连接有四通换向阀4。如图5至图7，四通换向阀4的两侧分别设置有一个空烟气接管41，前面下部设置有出烟管46，后面上部设置有供气管45。四通换向阀4的顶部设置有两个换向气缸43，两个换向气缸43分别对应于两个空烟气接管41，能够将其封闭。每个换向气缸43分别由一个先导电磁阀42控制。
本发明的工作过程如下：一个蓄热式燃烧器1的喷口16通过引风机的作用，从炉内吸入全部高温烟气，高温烟气经蓄热体15后其绝大部分热量为蓄热体15所吸收贮存，而烟气温度由1150～1200℃下降到70℃左右(以天然气和液化气为燃料时)或130℃左右(以焦炉和城市煤气为燃料时)。低温烟气由蓄热式燃烧器1的空烟气接口12通过连接管道2和三通3，经过对应的空烟气接管41，最终由四通换向阀4的出烟管46排出。
同时，由四通换向阀4的供气管45通入的常温空气从空烟气接管41，通过三通3和连接管道2，由另一个蓄热式燃烧器1的空烟气接口12通过鼓风机的作用鼓入。鼓入的常温空气经过已高温蓄热的蓄热体15进行换热，吸收了蓄热体15的热量而被预热到1100℃，由蓄热式燃烧器1喷头喷入炉膛，与同时由燃气喷嘴18喷入的燃气进行混合、燃烧。这样，中高热值煤气和高温预热空气在蓄热式燃烧器1前端分别喷出，在炉膛内边混合边燃烧，从而完成蓄热式高温燃烧。
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)由PLC控制先导电磁阀42进行。一个扫描周期为采样、程序执行和刷新三个阶段，采样是PLC依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O相对应的单元内，其中的状态和数据由安装在烟气余热回收利用装置上的各项工艺参数传感器传送；程序执行是PLC按设计顺序依次地扫描用户程序并进行逻辑运算，根据运算结果，确定是否执行程序给定的指令；刷新是CPU按照I/O相对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设，针对于本烟气余热回收利用装置上外设为四通换向阀4的先导电磁阀42。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段，达到四通换向阀4自动换向的目的。此时前一周期进行蓄热的蓄热式燃烧器1变为换热、燃烧；而前一周期进行换热、燃烧的蓄热式燃烧器1则变为蓄热，这样通过换向交替进行，便可实现蓄热与稳定的燃烧。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种工业炉用高效蓄热烟气余热回收利用装置，其特征在于，包括两个对称设置的蓄热式燃烧器，所述蓄热式燃烧器内设置安装有燃气喷嘴的燃气通道，所述蓄热式燃烧器前端设置带有喷口的挡板，后端设置有空烟气接口，所述喷口和所述空烟气接口之间在所述蓄热式燃烧器内腔中设置有蓄热体；两个蓄热式燃烧器的所述空烟气接口分别通过连接管道连接有三通，两个所述三通之间连接有四通换向阀；所述四通换向阀两侧分别设置有一个用于连接所述三通的空烟气接管，所述四通换向阀前后两端分别设置有供气管和出烟管，所述四通换向阀顶部对应两个所述空烟气接管分别设置有两个换向气缸，所述换向气缸连接有先导电磁阀，所述先导电磁阀通过所述换向气缸控制所述空烟气接管与所述供气管的通断。
2.根据权利要求1所述的一种工业炉用高效蓄热烟气余热回收利用装置，其特征在于，所述蓄热体与所述蓄热式燃烧器的外壳之间设置有耐火材料衬层。
3.根据权利要求1所述的一种工业炉用高效蓄热烟气余热回收利用装置，其特征在于，所述燃气喷嘴由燃气喷头和直径大于所述燃气喷头的燃气管构成。
4.根据权利要求1所述的一种工业炉用高效蓄热烟气余热回收利用装置，其特征在于，所述燃气通道设置有1～10个。
5.根据权利要求1所述的一种工业炉用高效蓄热烟气余热回收利用装置，其特征在于，所述喷口设置有1～30个。
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