CN104964274A - 天然气富氧燃烧炉的烟气余热回收和再循环调温方法及系统 - Google Patents

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崔永章
于畅
陈彬剑
王壮
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Abstract

本发明公开了一种天然气富氧燃烧炉的烟气余热回收和再循环调温方法及系统，方法包括：使天然气富氧燃烧炉的炉膛排出的烟气一部分通过进入再循环烟道，经所述再循环烟道设置的循环风机和电除尘器处理后返回至所述炉膛内，对所述炉膛进行降温，上述过程循环进行，完成对所述炉膛内的温度调节；使所述天然气富氧燃烧炉的炉膛排出的剩余烟气进入金属辐射换热器与助燃富氧气体换热，完成对烟气余热的回收利用，换热后的烟气经烟囱排出。该方法通过烟气再循环方式和金属辐射换热器换热，有效控制工业窑炉、锅炉富氧燃烧时炉膛内温度，避免了炉料过度氧化或烧坏和炉体过热损坏，并实现排放烟气内的余热回收利用。

Description

天然气富氧燃烧炉的烟气余热回收和再循环调温方法及系统
技术领域
本发明涉及天然气富氧燃烧炉领域，特别是涉及一种天然气工业窑炉、锅炉富氧燃烧烟气的余热回收和再循环调温方法及系统。
背景技术
富氧燃烧是指用比空气(含氧21％)含氧浓度高的富氧空气进行燃烧，它是一项高效节能的燃烧技术，在玻璃工业、冶金工业及热能工程领域均有应用。富氧燃烧技术能提高天然气燃烧效率，可使天然气成本相对降低。随天然气价格不断提高，节约用气已是降低生产成本的关键途径，开发天然气富氧燃烧技术是天然气节能的关键技术之一。
当天然气富氧燃烧技术应用到工业窑炉、锅炉生产时，往往存在以下问题：
(1)天然气燃烧热值高，在富氧浓度条件下燃烧时燃烧温度高，导致炉内和炉体过热，增加炉料的氧化，甚至烧坏加热的炉料和损坏炉体。
(2)工业窑炉的排烟温度在500℃以上，有些甚至达800℃以上，大型锅炉也达到150℃以上，很大一部分热量就被烟气带走，造成很大的能源浪费，并提高了产品的成本。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种天然气富氧燃烧炉的烟气余热回收和再循环调温及系统，能通过烟气再循环控制工业窑炉、锅炉的炉膛内温度并回收烟气中的热量，解决工业窑炉、锅炉在天然气富氧燃烧时因温度过高难以控制造成炉料氧化或烧坏，损坏炉体和排烟温度过高造成能源浪费的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种天然气富氧燃烧炉的烟气余热回收和再循环调温方法，包括：
使天然气富氧燃烧炉的炉膛排出的烟气一部分通过进入再循环烟道，经所述再循环烟道设置的循环风机和电除尘器处理后返回至所述炉膛内，对所述炉膛进行降温，上述过程循环进行，完成对所述炉膛内的温度调节；
使所述天然气富氧燃烧炉的炉膛排出的剩余烟气进入金属辐射换热器与助燃富氧气体换热，完成对烟气余热的回收利用，换热后的烟气经烟囱排出。
本发明实施例还提供一种天然气富氧燃烧炉的烟气余热回收和再循环调温系统，用于实现本发明的方法，包括：
水平烟道、再循环烟道、再循环风机、电除尘器和金属辐射换热器；其中，
所述水平烟道一端与天然气富氧燃烧炉的炉膛的排烟口连接，另一端依次与所述再循环烟道和所述金属辐射换热器连接，所述金属辐射换热器的排烟口与烟囱连接；
所述再循环烟道上依次设置再循环风机和电除尘器，该再循环烟道另一端回连至所述天然气富氧燃烧炉的炉膛内。
本发明的有益效果为：
(1)将炉膛排出的一部分烟气经再循环烟道经再循环风机、电除尘器处理后返回至该炉膛内，从而利用烟气再循环的方式，降低炉膛的温度，减少燃气的使用量，实现调节控制炉温，进而防止炉料过度氧化或烧坏，炉体过热损坏。
(2)将需要外排的高温烟气经过金属辐射换热器与助燃富氧气体换热后，既提高了助燃富氧气体的温度，又将烟气的温度降低，经过净化后烟筒排至大气，实现了外排烟气余热的回收利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的天然气富氧燃烧炉的烟气余热回收和再循环温度调节系统；
图中各标号对应的部件为：1、炉料；2、炉膛；3、燃烧器；4、金属辐射预热器；5、风机；6、再循环风机；7、烟囱；8、水平烟道；9、富氧管道；10、再循环烟道；11、电除尘器；12、燃气管道。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种天然气富氧燃烧炉(天然气富氧燃烧炉可以是工业窑炉或锅炉)的烟气余热回收利用和再循环调温(即温度调节)方法，能回收烟气中的余热和调节控制工业窑炉、锅炉的炉温，结合图1的调节系统示意图，该方法包括：
工业窑炉、锅炉(即天然气富氧燃烧炉)的炉膛排出的烟气进入水平烟道后分为两路：
一路进入再循环烟道，经过烟气再循环风机，及电除尘器除尘净化后返回炉膛内，对工业窑炉、锅炉的炉膛内进行降温，上述过程循环进行，完成对工业窑炉、锅炉炉膛内的温度调节。优选的，进入再循环烟道的烟气量约占炉膛总排烟量体积的30％～50％。
使剩余烟气经水平烟道进入金属辐射换热器换热与助燃富氧气体换热后，经过水平烟道和烟囱排至大气，上述过程实现工业窑炉、锅炉排放烟气中的余热回收利用。
上述调节方法中，工业窑炉的排烟温度在500℃以上，有些甚至达850℃以上，大型锅炉也达到150℃以上。助燃富氧气体换热后的温度为100至150℃。
本发明实施例还提供一种天然气富氧燃烧炉的烟气余热回收利用和再循环调温系统，能实现天然气富氧燃烧排放烟气的余热回收利用来预热助燃富氧气体以及通过烟气再循环调节炉膛温度，该系统包括：
水平烟道8、再循环烟道10、再循环风机6、电除尘器11和金属辐射换热器4，天然气富氧燃烧炉的炉膛2内设有炉料，炉膛2的燃烧器分别与燃气管道12和富氧管道9连接，富氧管道9另一端连接风机，其中，
水平烟道8一端与天然气富氧燃烧炉的炉膛2的排烟口连接，另一端依次与再循环烟道6和金属辐射换热器4连接，金属辐射换热器4的排烟口经水平烟道8与烟囱7连接；
再循环烟道6上依次设置再循环风机6和电除尘器11，该再循环烟道6另一端回连至天然气富氧燃烧炉的炉膛2内。
上述系统中，金属辐射换热器4设有供富氧管道9通过的换热通道。
上述调节系统还包括：燃烧器3，设在炉膛2外壁，天然气和富氧在燃烧器3内燃烧；风机5，富氧管道9内的富氧由风机5提供动力。
下面结合具体实施例对本发明的方法及系统作进一步说明。
结合图1所示的系统，本实施例提供一种工业窑炉、锅炉富氧燃烧烟气余热回收利用和再循环调温方法，能实现排放烟气中的余热回收利用和调节工业窑炉、锅炉的炉温，防止炉料过度氧化或烧坏和炉体过热损坏。富氧和天然气在燃烧器3燃烧，燃烧产生的烟气进入炉膛，对炉料进行加工后进入水平烟道8，烟气在水平烟道8分为两路，一路进入再循环烟道后，依次经过再循环风机6、电除尘器11后，返回工业窑炉、锅炉的炉膛2内，从而利用烟气再循环的方式，降低炉膛2的温度，减少燃气的使用量，实现调节控制炉温，进而防止炉料过度氧化或烧坏，炉体过热损坏；另一路烟气进入金属辐射换热器4后，经过水平烟道8和烟囱7排至大气中，从而实现烟气中余热的回收利用。
本发明通过烟气再循环方式，首先实现有效控制天然气富氧燃烧时工业窑炉、锅炉炉膛内的温度，减少燃气的使用量，防止炉料过度氧化或烧坏和炉体过热损坏，其次通过金属辐射换热器换热，将排放烟气中的热量传递给参加助燃的富氧气体，使富氧气体温度提高到100℃至150℃左右，提高了助燃富氧气体的温度，实现对工业窑炉、锅炉燃烧排放烟气中的余热回收利用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种天然气富氧燃烧炉的烟气余热回收和再循环调温方法，其特征在于，包括：
使天然气富氧燃烧炉的炉膛排出的烟气一部分通过进入再循环烟道，经所述再循环烟道设置的循环风机和电除尘器处理后返回至所述炉膛内，对所述炉膛进行降温，上述过程循环进行，完成对所述炉膛内的温度调节；
使所述天然气富氧燃烧炉的炉膛排出的剩余烟气进入金属辐射换热器与助燃富氧气体换热，完成对烟气余热的回收利用，换热后的烟气经烟囱排出。
2.根据权利要求1所述的天然气富氧燃烧炉的烟气余热回收和再循环调温方法，其特征在于，所述进入再循环烟道中的烟气量为：所述天然气炉的炉膛排出的烟气总量的30～50％。
3.根据权利要求1所述的天然气富氧燃烧炉的烟气余热回收和再循环调温方法，其特征在于，所述方法中，换热后的助燃富氧气体温度为100℃至150℃。
4.一种天然气富氧燃烧炉的烟气余热回收和再循环调温系统，其特征在于，包括：
水平烟道、再循环烟道、再循环风机、电除尘器和金属辐射换热器；其中，
所述水平烟道一端与天然气富氧燃烧炉的炉膛的排烟口连接，另一端依次与所述再循环烟道和所述金属辐射换热器连接，所述金属辐射换热器的排烟口经水平烟道与烟囱连接；
所述再循环烟道上依次设置再循环风机和电除尘器，该再循环烟道另一端回连至所述天然气富氧燃烧炉的炉膛内。
5.根据权利要求4所述的天然气富氧燃烧炉的烟气余热回收和再循环调温系统，其特征在于，所述金属辐射换热器设有供富氧管道通过的换热通道。
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