CN106196065A - 工业燃烧炉的精细化控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业燃烧炉的精细化控制方法，属于工业燃烧炉燃烧技术领域。其首先在预备前端开放的管状的燃烧室和用于向燃烧室内吹入燃料的多个烧嘴，每个烧嘴的喷射方向与燃烧室内周面的切线方向保持一致；然后在燃烧室内与每个烧嘴的正对方向分别设置三维温度场监测点、氧浓度监测点及燃料气浓度监测点，最后通过所述三维温度场监测点、氧浓度监测点和燃料气浓度监测点传递的数据，分别控制助燃气套管、燃料气套管和助燃气歧管上的流量控制器。通过在燃料气套管内增加助燃气歧管，很大程度上增加了助燃气、燃料气的接触面积，提高了混合程度及燃烧速度；每根助燃气歧管上安设流量控制器，可依据监测点提供的数据来控制气体流量。

Description

工业燃烧炉的精细化控制方法

技术领域

本发明涉及工业燃烧炉燃烧技术领域，具体涉及一种工业燃烧炉的精细化控制方法。

背景技术

目前在燃烧领域，通过精细化控制手段提高燃料利用率已经越来越成为人们关注的重点，其中燃气/助燃气比例、燃气/助燃气混合方式等作为主要的精细化控制及优化方向。

被广泛认知的是，一般工业燃烧炉采用非预混燃烧方式，该种方式为层流扩散燃烧，燃料气与助燃气混合速度及接触面积决定燃烧效果及燃烧速率；同样被广泛认知的是，目前一般工业炉的控制及监测手段较为粗犷，精细化程度差，过剩氧含量、炉膛温度等工艺参数一般为炉膛整体监测，反映炉膛燃烧情况的平均水平，针对性差。

发明内容

针对上述工业燃烧炉的控制及其监测技术中存在的缺陷，本发明提出了一种工业燃烧炉的精细控制化方法，该方法可以实时监测燃烧炉内的状况，如氧气过剩情况、火焰温度、火焰稳定性等，并且通过加大助燃气、燃料气的接触面积，提高了混合程度及燃烧速度，明显降低了火焰高度，这在很大程度上增加了火焰燃烧精细化控制的可操作性。

其技术解决方案包括：

一种工业燃烧炉的精细化控制方法，依次包括以下步骤：

第一步、预备前端开放的管状的燃烧室和用于向燃烧室内吹入燃料的多个烧嘴，每个烧嘴的喷射方向与燃烧室内周面的切线方向保持一致，每个烧嘴均包括助燃气套管、燃料气套管和助燃气歧管，将燃料气套管套置在助燃气套管内，助燃气歧管套置在燃料气套管内，在所述助燃气套管、燃料气套管及助燃气歧管的底部均设置有气体入口，在助燃气套管、燃料气套管和助燃气歧管上均安设流量控制器；

第二步、在燃烧室内与每个烧嘴的正对方向分别设置三维温度场监测点、氧浓度监测点及燃料气浓度监测点；

第三步、启动燃烧，打开气体入口，用于吹入燃烧室的助燃气、燃料气分别从各自的气体入口进入，从顶部排出，通过助燃气歧管增大助燃气和燃料气的接触面积，加速混合，并加快燃烧速率，通过所述三维温度场监测点、氧浓度监测点和燃料气浓度监测点传递的数据，分别控制助燃气套管、燃料气套管和助燃气歧管上的流量控制器。

作为本发明的一个优选方案，上述燃料气套管设置有四根，排布方式为两行两列。

作为本发明的另一个优选方案，在每个燃料气套管内均设置有四根助燃气歧管。

一方面，本发明通过在燃料气套管内增加助燃气歧管，并且在助燃气歧管上安设流量控制器，通过控制助燃气歧管内助燃气的开闭和流量大小来控制火焰内部燃料气与助燃气接触面积、局部扩散混合速度以及局部比例，以此实现对非预混燃烧进程的调控；另一方面，在每个烧嘴火焰周围布置火焰监测系统，包括三维温度场监测点、氧浓度监测点和燃料气浓度监测点，通过火焰周围剩余氧浓度、剩余燃料气浓度及火焰各局部点温度实现对火焰燃烧情况的监测并将实时监测数据反馈于燃料气管、助燃气主管和各助燃气歧管的流量控制器，作为燃烧进程调控的依据。

相比现有技术仅有一层火焰面的燃烧层，本发明通过在燃料气套管内增加助燃气歧管，很大程度上增加了助燃气、燃料气的接触面积，提高了混合程度及燃烧速度，同时可降低火焰高度，这在很大程度上增加了火焰燃烧精细化控制的可操作性；每根助燃气歧管上安设流量控制器，可依据三维温度场监测点、氧浓度监测点和燃料气浓度监测点提供的数据来控制气体流量，并配合助燃气套管调控过剩空气系数、火焰形态等，起到稳燃增效的作用；通过三维温度场监测点、氧浓度监测点和燃料气浓度监测点提供的数据，可调节助燃气、燃料气比例和混合程度，这对于提高燃烧效率、监控火焰状态、防止炉膛闪爆等方面有明显效果。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明烧嘴结构主视图；

图2为本发明烧嘴结构侧视图；

图3为本发明工业燃烧炉布置示意图；

图中，1、助燃气套管，2、燃料气套管，3、助燃气歧管，4、助燃气歧管气体入口，5、燃料气套管气体入口，6、助燃气套管气体入口，7、三维温度场监测点，8、烧嘴，9、三维温度场监测区域，10、氧浓度及燃料浓度监测点，11、工业炉炉壁，12、工业炉炉底板。

具体实施方式

本发明公开了一种工业燃烧炉的精细化控制方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

结合图1和图2所示，本发明烧嘴8，它是由助燃气套管1、燃料气套管2和助燃气歧管3组成的，其中，三个套管依次套置在一起，从外到内依次为助燃气套管1、燃料气套管2和助燃气歧管3，其中，燃料气套管2呈2行×2列的方式排布在助燃气套管1内部中心处，当然，燃料气套管2还可以选用6根、8根等，可根据实际的进气量调整其个数，在助燃气套管1、燃料气套管2和助燃气歧管3的底部均有助燃气歧管气体入口4、燃料气套管气体入口5、助燃气套管气体入口6，助燃气或燃料气从各自底部的气体入口进入，从对应套管的顶部排出，本发明的关键改进点是，在每根燃料气套管2的内部自上而下设置有四根助燃气歧管3，并且每根助燃气歧管的直径、高度都相同，这决定了每根助燃气歧管3可通过相同量的助燃气，在助燃气套管、每根燃料气套管和每根助燃气歧管上均安设流量控制器，这样可以单独控制每根套管上的进气量和流出量，通过在燃料气套管内增加助燃气歧管来增加了助燃气、燃料气的接触面积，提高混合程度及燃烧速度，同时可降低火焰高度。

将上述烧嘴应用于工业燃烧炉的精细化控制中，工业燃烧炉与传统的结构相同，此处不做详细冗述，如图3示出的工业炉炉壁11和工业炉炉底板12，将每个烧嘴对应安设在工业燃烧炉的底板上，使得每个烧嘴的喷射方向与燃烧室内周面的切线方向保持一致，在燃烧室内与每个烧嘴的正对方向分别设置三维温度场监测点7、氧浓度及燃料气浓度监测点10，其中三维温度场监测点内部形成三维温度场监测区域9，每个监测点安装相应的监测仪来监控数据，布置完毕后，开始工业燃烧炉的精细化控制。

实施例1：

本发明工业燃烧炉的精细化控制方法，包括如下步骤：

首先，由图1中燃料气套管与助燃气套管配合点火，形成正常燃烧火焰，随后配合图3中三维温度场监测点的监测仪观测火焰形态，逐渐开启助燃气歧管使助燃气通过，并降低助燃气套管气体流量，以燃料浓度监测仪反馈数据为依据，在保证燃料充分燃烧的情况下，尽量缩短火焰拖尾，降低火焰高度至合适位置；

其次，当火焰燃烧稳定后，以燃料充分燃烧、氧气过剩系数尽量低为标准，根据三维温度场监测仪、氧浓度监测仪及燃料浓度监测仪的反馈数据，针对每个烧嘴各自具体的流场及燃烧情况，调整燃料气管、助燃气主管及助燃气歧管的通气量比例，达到工艺条件优化、节能增效的目的；

最后，如果出现异常工况造成火焰熄火、燃料在炉膛中异常积累，可以通过火焰监控系统及时发现，并采取切断进料及炉膛吹扫措施，预防炉膛发生闪爆。

需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种工业燃烧炉的精细化控制方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

第一步、预备前端开放的管状的燃烧室和用于向燃烧室内吹入燃料的多个烧嘴，每个烧嘴的喷射方向与燃烧室内周面的切线方向保持一致，每个烧嘴均包括助燃气套管、燃料气套管和助燃气歧管，将燃料气套管套置在助燃气套管内，助燃气歧管套置在燃料气套管内，在所述助燃气套管、燃料气套管及助燃气歧管的底部均设置有气体入口，在助燃气套管、燃料气套管和助燃气歧管上均安设流量控制器；

第二步、在燃烧室内与每个烧嘴的正对方向分别设置三维温度场监测点、氧浓度监测点及燃料气浓度监测点；

第三步、启动燃烧，打开气体入口，用于吹入燃烧室的助燃气、燃料气分别从各自的气体入口进入，从顶部排出，通过助燃气歧管增大助燃气和燃料气的接触面积，加速混合，并加快燃烧速率，通过所述三维温度场监测点、氧浓度监测点和燃料气浓度监测点传递的数据，分别控制助燃气套管、燃料气套管和助燃气歧管上的流量控制器。

2.根据权利要求1所述的工业燃烧炉的精细化控制方法，其特征在于：所述燃料气套管设置有四根，排布方式为两行两列。

3.根据权利要求2所述的工业燃烧炉的精细化控制方法，其特征在于：在每个燃料气套管内均设置有四根助燃气歧管。