CN107606614B - 一种双燃料蓄热式烧嘴系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双燃料蓄热式烧嘴系统及其控制方法，系统包括烧嘴本体，所述烧嘴本体上设有低热值煤气喷孔、高热值煤气喷孔和主空气喷孔，所述低热值煤气喷孔通过低热值煤气蓄热体连接低热值煤气供应管，所述高热值煤气喷孔连接高热值煤气供应管，所述主空气喷孔通过主空气蓄热体连接主空气供应管，所述主空气供应管通过主空气支管连接至低热值煤气蓄热体，所述低热值煤气供应管、高热值煤气供应管、主空气供应管和主空气支管上均设有控制阀。本烧嘴系统及其控制方法可使用高热值煤气、低热值煤气等燃料，并且能够灵活切换，满足冶金加热炉使用不同热值燃料的需求。
Description
技术领域
本发明属于燃烧器领域，涉及一种双燃料蓄热式烧嘴系统及其控制方法。
背景技术
蓄热烧嘴在冶金行业加热炉上具有广泛的应用，燃料热值的稳定性对加热炉和燃烧器尤为重要，钢厂使用的煤气有高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、混合煤气、天然气、液化石油气等，加热炉的煤气条件由整个生产线上各工序供给的煤气条件所决定，各工序的生产可能不稳定，目前常用的高炉煤气双蓄热烧嘴如果只能满足高炉煤气一种燃料的需求，那么当高炉长时间停炉时，加热炉就面临着更换烧嘴的问题，这会带来设备投资增加、影响生产、更换的烧嘴能否适应多种燃料等一系列的问题，因此，开发一款能够适应不同热值燃料的蓄热式烧嘴显得尤为重要，这对于适应现代钢铁生产流程、节约能源、节约成本具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双燃料蓄热式烧嘴系统及其控制方法，可使用高热值煤气、低热值煤气等燃料，并且能够灵活切换，满足冶金加热炉使用不同热值燃料的需求。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种双燃料蓄热式烧嘴系统，包括烧嘴本体，所述烧嘴本体上设有低热值煤气喷孔、高热值煤气喷孔和主空气喷孔，所述低热值煤气喷孔通过低热值煤气蓄热体连接低热值煤气供应管，所述高热值煤气喷孔连接高热值煤气供应管，所述主空气喷孔通过主空气蓄热体连接主空气供应管，所述主空气供应管通过主空气支管连接至低热值煤气蓄热体，所述低热值煤气供应管、高热值煤气供应管、主空气供应管和主空气支管上均设有控制阀，所述控制阀均连接至控制室。
进一步，所述高热值煤气供应管的外环设有外环空气供应管，所述外环空气供应管与高热值煤气供应管之间形成环形的外环空气喷孔。
进一步，所述外环空气供应管上设有控制阀。
进一步，所述高热值煤气喷孔为一个或者多个。
进一步，所述高热值煤气喷孔设置在低热值煤气喷孔与主空气喷孔之间。
一种双燃料蓄热式烧嘴系统的控制方法，控制室判断煤气热值，当煤气热值≤1000kcal/Nm3时，空、煤气分别通过主空气蓄热体、低热值煤气蓄热体蓄热，然后分别通过低热值煤气喷孔、主空气喷孔进入炉膛内燃烧；当煤气热值>1000kcal/Nm3，煤气从高热值煤气供应管供入，控制室计算使用高热值煤气时烧嘴在额定能力下所需的空气量，并与低热值煤气量设计值、低热值煤气所需空气量设计值进行比较；当高热值煤气所需空气量更接近于低热值煤气量设计值时，主空气进入低热值煤气蓄热体进行蓄热，然后从低热值煤气喷孔进入炉膛；当高热值煤气所需空气量更接近于低热值煤气所需空气量设计值时，主空气进入主空气蓄热体进行蓄热，然后从主空气喷孔进入炉膛。
进一步，使用高热值煤气时，从外环空气供应管供入的空气量占总空气需求量的0％-20％。
本发明的有益效果在于：
1、本烧嘴系统可实现高、低热值煤气的在线切换，所有阀门均与控制室相连，通过判断煤气热值的高低，可快速完成切换，不需要更换任何设备，不影响生产。
2、高热值煤气喷孔和外环空气喷孔设置在低热值煤气喷孔与主空气喷孔之间，主空气可从低热值煤气喷孔或主空气喷孔供入炉膛，以保证主空气获得充分蓄热，高热值煤气均能与主空气有效混合燃烧。
3、设置的外环空气喷孔，可以根据需要调整喷入的外环空气，使火焰更稳定、刚性更好，提高加热质量。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明的示意图；
图2为高热值煤气喷孔和外环空气喷孔的结构示意图。
其中，1为低热值煤气蓄热箱体，11为低热值煤气供应管，12为低热值煤气蓄热体，13为低热值煤气喷孔，14为低热值煤气控制阀；
2为主空气蓄热箱体，21为主空气供应管，22为主空气蓄热体，23为主空气喷孔，24为主空气控制阀Ⅰ，25为主空气控制阀Ⅱ，26为主空气支管；
3为外环空气供应管，31为外环空气喷孔，32为外环空气控制阀；
4为高热值煤气供应管，41为高热值煤气喷孔，42为高热值煤气控制阀。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1所示本发明一种双燃料蓄热式烧嘴系统，包括烧嘴本体，所述烧嘴本体上设有低热值煤气喷孔13、高热值煤气喷孔41和主空气喷孔23，烧嘴本体包括低热值煤气蓄热箱体1、主空气蓄热箱体2，低热值煤气蓄热体12和主空气蓄热体22分别设置在低热值煤气蓄热箱体1、主空气蓄热箱体2内。所述低热值煤气喷孔13通过低热值煤气蓄热体12连接低热值煤气供应管11，所述高热值煤气喷孔41连接高热值煤气供应管4，所述主空气喷孔23通过主空气蓄热体22连接主空气供应管21，所述主空气供应管21通过主空气支管26连接至低热值煤气蓄热体12，所述低热值煤气供应管11、高热值煤气供应管4、主空气供应管21和主空气支管26上均设有控制阀。
所述高热值煤气供应管4的外环设有外环空气供应管3，所述外环空气供应管3与高热值煤气供应管4之间形成环形的外环空气喷孔31。外环空气喷孔31设置在高热值煤气喷孔41的外环。高热值煤气喷孔41可设置为一个或者多个。高热值煤气喷孔41与外环空气喷孔31设置在低热值煤气喷孔13与主空气喷孔23之间。
低热值煤气供应管11上设有低热值煤气控制阀14，高热值煤气供应管4上设有高热值煤气控制阀42，主空气供应管21上设有主空气控制阀Ⅰ24，主空气支管26上设有主空气控制阀Ⅱ25，外环空气供应管3上设有外环空气控制阀32。
本发明烧嘴系统可在低热值、高热值两种燃料条件下运行，以下为控制方法。其中煤气热值≤1000kcal/Nm3为低热值煤气，当煤气热值>1000kcal/Nm3时为高热值煤气。
当煤气热值≤1000kcal/Nm3时，烧嘴为空、煤气双蓄热燃烧状态，低热值煤气控制阀14和主空气控制阀Ⅰ24开启，其他阀门关闭，低热值煤气通过低热值煤气供应管11进入低热值煤气蓄热体12进行蓄热，然后从低热值煤气喷孔13进入炉膛燃烧，主空气通过主空气供应管21进入主空气蓄热体22进行蓄热，然后从主空气喷孔23进入炉膛参与助燃。
当煤气热值>1000kcal/Nm3时，烧嘴为空气单蓄热燃烧状态，为保证空气有足够的蓄热量以节约燃料，各阀门连接控制室，控制室首先计算使用高热值煤气时烧嘴在额定能力下所需的空气量，并与低热值煤气量设计值、低热值煤气所需空气量设计值进行比较。当高热值煤气所需空气量更接近于低热值煤气量设计值时，打开主空气控制阀Ⅱ25，主空气进入低热值煤气蓄热箱体1进行蓄热，然后从低热值煤气喷孔13进入炉膛；当高热值煤气所需空气量更接近于低热值煤气所需空气量设计值时，打开主空气控制阀Ⅰ24，主空气进入主空气蓄热箱体2进行蓄热，然后从主空气喷孔23进入炉膛。此时，高热值煤气控制阀42开启，高热值煤气通过高热值煤气供应管4上的喷孔41进入炉膛燃烧。
当煤气热值>1000kcal/Nm3时，可在高热值煤气供应管4外增设外环风，如图2所示，高热值煤气供应管4的外环设置有外环空气供应管3和外环空气喷孔31，外环空气喷孔31为环缝结构，每个高热值煤气喷孔41配一个外环空气喷孔31，外环空气可根据需求设置，占高热值煤气所需额定空气总量的0％-20％。
本发明为双燃料蓄热式烧嘴系统，可根据加热炉现场煤气条件使用高、低热值两种燃料，大大降低因燃料热值变化带来的烧嘴更换费用，本发明烧嘴系统能够实现高、低热值煤气的自动在线切换，避免因热值变化带来的停炉停产问题，并充分利用烧嘴的蓄热能力，尽可能回收烟气余热。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (6)
1.一种双燃料蓄热式烧嘴系统的控制方法，其特征在于：双燃料蓄热式烧嘴系统包括烧嘴本体，所述烧嘴本体上设有低热值煤气喷孔、高热值煤气喷孔和主空气喷孔，所述低热值煤气喷孔通过低热值煤气蓄热体连接低热值煤气供应管，所述高热值煤气喷孔连接高热值煤气供应管，所述主空气喷孔通过主空气蓄热体连接主空气供应管，所述主空气供应管通过主空气支管连接至低热值煤气蓄热体，所述低热值煤气供应管、高热值煤气供应管、主空气供应管和主空气支管上均设有控制阀，所述控制阀均连接至控制室；
所述双燃料蓄热式烧嘴系统的控制方法为：控制室判断煤气热值，当煤气热值≤1000kcal/Nm3时，空、煤气分别通过主空气蓄热体、低热值煤气蓄热体蓄热，然后分别通过低热值煤气喷孔、主空气喷孔进入炉膛内燃烧；当煤气热值>1000kcal/Nm3，煤气从高热值煤气供应管供入，控制室计算使用高热值煤气时烧嘴在额定能力下所需的空气量，并与低热值煤气量设计值、低热值煤气所需空气量设计值进行比较；当高热值煤气所需空气量更接近于低热值煤气量设计值时，主空气进入低热值煤气蓄热体进行蓄热，然后从低热值煤气喷孔进入炉膛；当高热值煤气所需空气量更接近于低热值煤气所需空气量设计值时，主空气进入主空气蓄热体进行蓄热，然后从主空气喷孔进入炉膛。
2.根据权利要求1所述的双燃料蓄热式烧嘴系统的控制方法，其特征在于：所述高热值煤气供应管的外环设有外环空气供应管，所述外环空气供应管与高热值煤气供应管之间形成环形的外环空气喷孔。
3.根据权利要求2所述的双燃料蓄热式烧嘴系统的控制方法，其特征在于：所述外环空气供应管上设有控制阀。
4.根据权利要求1所述的双燃料蓄热式烧嘴系统的控制方法，其特征在于：所述高热值煤气喷孔为一个或者多个。
5.根据权利要求1-4任一项所述的双燃料蓄热式烧嘴系统的控制方法，其特征在于：所述高热值煤气喷孔设置在低热值煤气喷孔与主空气喷孔之间。
6.根据权利要求2所述的双燃料蓄热式烧嘴系统的控制方法，其特征在于：使用高热值煤气时，从外环空气供应管供入的空气量占总空气需求量的0％-20％。
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