CN103759254A - 一种蓄热式燃烧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓄热式燃烧系统。所述蓄热式燃烧系统包括装在窑炉上的至少两个蓄热式燃烧器、供风系统、燃料供应系统、排烟系统、长明火系统、换向系统；每个所述蓄热式燃烧器包含有蓄热室，所述蓄热室内包含上下两个蓄热室；蓄热室的前后布置有前缓冲室和后缓冲室，所述前缓冲室和后缓冲室之间通过上下两个蓄热室分隔；所述后缓冲室分别与所述供风系统和排烟系统相连；所述上下两个蓄热室之间设有燃料腔，该燃料腔与所述燃料供应系统相连；所述燃料腔与所述窑炉的炉膛连通；所述前缓冲室与所述窑炉的炉膛之间设有配风板，该配风板上开有长明火烧嘴孔、燃料喷嘴孔和配风孔。本发明使用寿命长、工作稳定、热效率高、节能减排效果显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种蓄热式燃烧系统。
背景技术
随着我国经济的不断发展，资源和能源压力越来越大，经济转型及产业结构调整越来越迫切。对于工业技术，走资源节约型、环境友好型的可持续发展之路是我们的必然选择。在我国，工业炉窑是能耗大户，且能源利用率普遍较低（20%左右），平均产品单耗比发达国家高出40%左右；此外，工业炉排烟温度普遍较高，烟气余热没有得到很好的利用；同时，工业炉的节能减排潜力也是非常巨大的。
工业炉的节能减排途径主要包括以下几方面：
1）、提高燃烧器的燃烧效率，保证燃料的充分燃烧，最大限度的释放热量；
2）、改善工业炉窑的结构，强化炉内换热过程，提高工业炉的热效率；
3）、利用工业炉窑直接排出的高温烟气间接预热助燃空气，降低工业炉的最终排烟温度，减少烟气带走热量引起的热能浪费，提高工业炉的热效率；
4）、提高工业炉的自动化控制水平，实现燃烧器与炉窑工作制度的完美结合与精确控制，减少不必要的热能消耗，提高工业炉的热效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种蓄热式燃烧系统，该燃烧系统具有使用寿命长、工作稳定、热效率高、节能减排效果显著、自动化程度高等特点，是实现工业炉窑节能减排的一种行之有效的途径。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种蓄热式燃烧系统，包括装在窑炉上的至少两个蓄热式燃烧器，分别与所述蓄热式燃烧器相连的供风系统、燃料供应系统、排烟系统、长明火系统，以及用于切换蓄热式燃烧器至燃烧状态或排烟状态的换向系统；其结构特点是，每个所述蓄热式燃烧器包括蓄热室，蓄热室内设置有上下两个蓄热体堆放区；所述蓄热式燃烧器中布置有位于蓄热室内的前助燃风或烟气缓冲室和后助燃风或烟气缓冲室，所述前助燃风或烟气缓冲室和后助燃风或烟气缓冲室之间通过上下两个蓄热体堆放区分隔；所述后助燃风或烟气缓冲室通过助燃风入口或烟气出口分别与所述供风系统和排烟系统相连；所述上下两个蓄热体堆放区之间设有燃料腔，该燃料腔通过主燃料管与所述燃料供应系统相连；所述燃料腔通过多个燃料喷嘴与所述窑炉的炉膛连通；所述前助燃风或烟气缓冲室与所述窑炉的炉膛之间设有多孔配风板，该多孔配风板上开有长明火烧嘴、多个燃料喷嘴孔和多个配风孔。
由此，本发明通过前助燃风或烟气缓冲室和后助燃风或烟气缓冲室的设置，使得燃烧器的燃烧效果更好，整个蓄热式燃烧系统的热效率更高。
以下为本发明的进一步改进的技术方案：
为了更加均匀地配风，组织燃烧，所述配风孔为带倾角配风孔，该配风孔相对于水平面的倾角为0~60°。
为了防止供风系统与排烟系统采用四通换向阀容易产生串气，而导致燃烧系统无法工作的问题，所述换向系统包括设置在供风系统上三通换向阀和排烟系统的三通换向阀，两个三通换向阀联动，由此，可以避免了供风系统和排烟系统串气，提高了燃烧系统的稳定性。
为了方便调节燃料的供应流量和压力，所述燃料供应系统上设有截止阀。
优选地，所述蓄热室采用耐火材料整体成型，该蓄热室与燃料喷嘴之间填充有陶瓷纤维；所述燃料喷嘴为渐缩管、渐扩管或拉法尔管。
为了方便拆卸、维护所述蓄热室上装有可拆卸蓄热室挡板。
相比于现有的单个蓄热器体积庞大（甚至超过10㎡），本发明的单个蓄热式燃烧器的体积为0.5㎡~1㎡，大大减小了系统的占地面积。
进一步地，本发明还包括助燃风流量压力调控装置、燃料流量压力调控装置、排烟温度调控装置和窑炉工作制度控制系统。
藉由上述结构，本发明的蓄热式燃烧系统包括蓄热式燃烧器、供风系统、燃料供应系统、换向系统、排烟系统及长明火系统和控制系统，其特征在于：所述蓄热式燃烧系统的蓄热式燃烧器成对布置，通过换向系统实现燃烧与蓄热间的交替轮换工作，蓄热式燃烧器由长明火系统实现点火；成对布置的两燃烧器共用一套供风系统、燃料供应系统和排烟系统，系统通过换向系统及截止阀实现助燃风、烟气及燃料切换换向；整个蓄热式燃烧系统可根据目标炉窑的工作制度，通过智能编程，实现自动控制；蓄热式燃烧系统的排烟温度控制在200℃以下，充分利用了烟气余热。
所述的蓄热式燃烧器成对布置，交替轮换工作状态，即燃烧和蓄热；
蓄热室采用耐火材料整体铸模成型或砌筑成型，分为上下两个蓄热室，其中可填充蜂窝体或者陶瓷球等蓄热体材料；
燃料喷嘴成排布置在两蓄热室之间，可根据不同的燃烧量布置具体喷嘴数量和大小，燃料喷嘴与蓄热室之间填充耐高温陶瓷纤维；
所述的燃料喷嘴可为渐缩管、渐扩管或者拉法尔管，且可根据目标炉窑的工况要求，设计一定的倾角；
换向系统可由两个耐高温三通换向阀组成，分别布置在供风系统和排烟系统上，联动换向，或采用一个耐高温四通换向阀实现供风系统和排烟系统的换向；
供风系统通过流量、压力调节后通过换向系统将助燃风送入蓄热式燃烧器，选用的流量、压力调节装置可实现自动控制功能；
排烟系统上通过换向系统与蓄热式燃烧器连接，排烟系统布置有排烟温度监测点，用以监控排烟温度，当排烟温度高于预设排烟温度时，系统自动、智能调整换向时间，使得排烟温度到达系统要求；
燃料供应系统经过流量和压力调节后通过截止阀分别送入两个成对布置的蓄热室燃烧器，通过管路上的截止阀实现燃料的分配；
长明火系统包含两支长明火烧嘴，分别布置在两蓄热式燃烧器上，用于给蓄热式燃烧器点火，长明火系统的燃料及助燃风供应由专门的管道输送，且配有专门的电点火枪和火焰检测系统，长明火系统的正常运行是蓄热式燃烧系统正常工作的前提；
蓄热室前段和后端均留有一定长度的稳压室，用于给助燃风和烟气稳压，使得助燃风和烟气可以均匀的通过蓄热室，很好的实现蓄热及换热；
蓄热室后端盖采用法兰连接，可拆装，蓄热体通过打开蓄热室后端盖装入蓄热室，方便安装和清洗、维护；
蓄热室的前段，助燃风经过蓄热体预热后，经过助燃风或烟气缓冲室稳压后，采用有倾角的多孔挡板配风，组织良好的火焰形态，倾角控制在0-60°之间，且距离燃料喷嘴越远，倾角越大；
整个蓄热式燃烧系统采用自动控制方式，换向时间可设定为固定换向时间，且可通过烟气温度检测进行智能调整，换向时间为15-60 s；换向时间亦可不设定为固定值，通过排烟温度进行自动适时调整；蓄热式燃烧系统的排烟温度控制在200℃以下；
所述的蓄热式燃烧系统控制系统包括助燃风流量、压力调控装置、燃料流量、压力调控装置、排烟温度调控装置以及目标窑炉工作制度控制系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所涉及的蓄热式燃烧系统以上述的工业炉节能减排方向为出发点进行设计，有效的提高了燃烧器的燃烧效率、优化了炉窑的换热条件、减低了炉窑的排烟温度，实现了燃烧器与炉窑工作制度的良好结合，可通过智能编程，实现工艺的自动控制。
本发明有效的提高了燃烧器的燃烧效率、优化了炉窑的换热条件、减低了炉窑的排烟温度，实现了燃烧器与炉窑工作制度的良好结合，可通过智能编程，实现工艺的自动控制，在工业炉上使用本蓄热式燃烧系统，可提高炉窑的能源利用率，实现工业炉窑的节能减排。
总之,本发明所述的蓄热式燃烧系统具有使用寿命长、工作稳定、热效率高、节能减排效果显著、自动化程度高等特点，可用于熔铅锅、玻璃炉窑、熔铝炉等各类反射炉及锅灶上，适用于各类马蹄焰及对横火焰炉型。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构原理图；
图2是本发明所述燃烧器的结构示意图；
图3是本发明所述配风板的结构示意图；
图4是本发明所述蓄热室挡板的结构示意图。
具体实施方式
一种蓄热式燃烧系统,如图1所示，包括：供风系统1、排烟系统2、燃料供应系统3、长明火系统4、蓄热式燃烧器5、换向系统6和目标炉窑7，其中供风系统1上布置有流量、压力调节装置，排烟系统2上布置有烟气温度监测装置，燃料供应系统3在对应的蓄热式燃烧器管路上布置有截止阀，控制燃料的供给。
蓄热式燃烧器剖面图如图2所示，包括：主燃料管道8、助燃风入口或烟气出口9、蓄热室10、蓄热体11、燃料喷嘴12、前多孔配风板13、前助燃风或烟气缓冲室14、后助燃风或烟气缓冲室15、后端板16，蓄热体分层堆放在蓄热室10中；其中前多孔配风板13具体结构参见图3，包括长明火烧嘴17和可带倾角配风孔18；后端板16具体结构参见图4，主要包括可拆卸蓄热室挡板19，可通过打开可拆卸蓄热室挡板19进行蓄热体的安装和拆卸，方便清洗和维护。
蓄热式燃烧系统工作过程中通过换向系统6实现一对蓄热室燃烧器5之间的燃烧与排烟状态切换，同时燃料供应系统3也通过对应的蓄热式燃烧器上的截止阀的开闭实现燃料系统的联动换向。蓄热式燃烧系统工作过程中可采用两种方式控制换向时间，第一种方式为：系统设定固定的换向时间，同时以排烟温度作为辅助信号调整换向时间；第二种方式为：系统不设定换向时间，具体换向时间只与排烟温度相关，根据控制排烟温度来实时调节换向时间。一般情况下系统设定固定换向时间即可满足排烟温度限制，一般的换向时间为15-60 s，排烟温度控制在200℃以下。蓄热式燃烧系统的长明火系统4负责给蓄热式燃烧器5点火，长明火系统设置有专门的供风系统和燃料供应系统，配有专门的点火装置和火焰检测装置，长明火系统正常运行是整个蓄热式燃烧系统正常运行的前提。此外，供风系统1和燃料供应系统3上的流量、压力调节装置都可实现自动控制，因此，针对目标炉窑的工作制度，整个蓄热式燃烧系统可实现自动控制功能。
本发明所述的一种蓄热式燃烧系统可用于熔铅锅、玻璃炉窑、熔铝炉等各类反射炉及锅灶上，适用于各类马蹄焰型火焰及对横火焰炉型，具有良好的节能减排效果。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (8)
1. 一种蓄热式燃烧系统，包括装在窑炉（7）上的至少两个蓄热式燃烧器（5），分别与所述蓄热式燃烧器（5）相连的供风系统（1）、燃料供应系统（3）、排烟系统（2）、长明火系统（4），以及用于切换蓄热式燃烧器（5）至燃烧状态或排烟状态的换向系统（6）；其特征是，每个所述蓄热式燃烧器（5）包括蓄热室（10），蓄热室（10）内设置有上下两个蓄热体（11）堆放区；所述蓄热式燃烧器（5）中布置有位于蓄热室（10）内的前助燃风或烟气缓冲室（14）和后助燃风或烟气缓冲室（15），所述前助燃风或烟气缓冲室（14）和后助燃风或烟气缓冲室（15）之间通过上下两个蓄热体（11）堆放区分隔；所述后助燃风或烟气缓冲室（15）通过助燃风入口或烟气出口（9）分别与所述供风系统（1）和排烟系统（2）相连；所述上下两个蓄热体（11）堆放区之间设有燃料腔，该燃料腔通过主燃料管（8）与所述燃料供应系统（3）相连；所述燃料腔通过多个燃料喷嘴（12）与所述窑炉（7）的炉膛连通；所述前助燃风或烟气缓冲室（14）与所述窑炉（7）的炉膛之间设有多孔配风板（13），该多孔配风板（13）上开有长明火烧嘴（17）、多个燃料喷嘴孔和多个配风孔（18）。
2. 根据权利要求1所述的蓄热式燃烧系统，其特征是，所述配风孔（18）为带倾角配风孔，该配风孔（18）相对于水平面的倾角为0~60°。
3. 根据权利要求1所述的蓄热式燃烧系统，其特征是，所述换向系统包括设置在供风系统（1）上三通换向阀和排烟系统（2）的三通换向阀，两个三通换向阀联动。
4. 根据权利要求1所述的蓄热式燃烧系统，其特征是，所述燃料供应系统（3）上设有截止阀。
5. 根据权利要求1所述的蓄热式燃烧系统，其特征是，所述蓄热室采用耐火材料整体成型，该蓄热室与燃料喷嘴之间填充有陶瓷纤维；所述燃料喷嘴为渐缩管、渐扩管或拉法尔管。
6. 根据权利要求1所述的蓄热式燃烧系统，其特征是，所述蓄热室（10）上装有可拆卸蓄热室挡板（19）。
7. 根据权利要求1所述的蓄热式燃烧系统，其特征是，单个蓄热式燃烧器（5）的体积为0.5㎡~1㎡。
8. 根据权利要求1所述的蓄热式燃烧系统，其特征是，还包括助燃风流量压力调控装置、燃料流量压力调控装置、排烟温度调控装置和窑炉工作制度控制系统。
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