CN108679604A - 一种混空/烟轻烃燃气制备燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混空/烟轻烃燃气制备燃烧装置，包括从内至外依次套设的中心风管道、混合烟气管道和次风管道，所述中心风管道内设有中心油枪，所述混合烟气管道内设置主油枪，所述中心油枪和主油枪的一端设有伸出中心风管道和混合烟气管道的注入端，所述注入端上设置燃油接口、吹扫接口和雾化介质接口，所述主油枪的另一端为主油枪喷嘴，位于混合烟气管道内；所述中心油枪的另一端设置有位于混合烟气管道内的与中心风管道末端连接的中心油枪喷嘴，本发明所公开的燃烧装置可以回收利用烟气余热，提高了燃烧均匀性，大大降低了氮氧化物的排放。
Description
技术领域
本发明涉及液态燃料燃烧领域，特别涉及一种混空/烟轻烃燃气制备燃烧装置。
背景技术
化石燃料在燃烧过程中，难免形成一些有毒、有害的物质。但是，不同的燃料燃烧后形成的有毒、有害物的数量是差异巨大的。即使是同一种燃料，当它以固态、液态和气态三种物理形态分别燃烧时，其污染物的排放水平也是大不一样的。具体地说，使用固体燃料燃烧时污染物排放水平最严重，液体燃料燃烧时，污染物排放水平次之，气体燃料燃烧时，污染物排放最少，最为洁净。混空轻烃燃气就是为了实现洁净燃烧利用液态轻烃混合空气或烟气后制备的一种气体燃料，是一种等同于天然气的洁净燃气，号称第四种城市燃气。
轻烃燃气是补充天然气的理想能源。但是，轻烃在常温常压下一般是液态。变成气态轻烃燃料具有很大难度。目前，已有鼓泡制气法、蒸发法等一些工艺方法用于制取混空轻烃燃气，用于普通民用和小规模工业应用。主要特点是采用稳定轻烃(戊烷)和空气混合生成混合轻烃燃气。这些方法的局限性很大，并不适用于凝析油、页岩油、石脑油等主要的轻烃产品，并且生成的混空轻烃燃气的热值调节范围也很小。所以应用的范围很窄，成本也较高，无法大规模推广使用。
轻烃燃料热值很高，在液态时，一般热值在11100kcal/kG左右,在纯气态(标态)时，其热值更是达到38000kcal/Nm3左右。而燃烧产物中NOx的生成量与燃料热值有直接关系，燃料热值越高，火焰温度就越高，相应燃烧产物生成的NOx就越高。要降低NOx生成，就要降低燃料的热值。
传统的液体燃料(轻烃)燃烧器，都是燃油在烧嘴内雾化，雾化燃油喷出烧嘴后与助燃空气混合燃烧。它的燃烧特点是：
1)液体燃料热值较高，一般在10000Kcal/Kg以上；
2)火焰刚度强，火焰温度高；
3)燃烧产物中，二次污染物NOx排放，普遍高于气体燃料燃烧。
而且，目前的技术中都是将轻烃燃气的制备和燃烧分别使用两套装置进行，成本高，不利于大规模的使用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种混空/烟轻烃燃气制备燃烧装置，以达到回收利用烟气余热，提高了燃烧均匀性，大大减低了氮氧化物的排放的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种混空/烟轻烃燃气制备燃烧装置，包括从内至外依次套设的中心风管道、混合烟气管道和次风管道，所述中心风管道内设有中心油枪，所述混合烟气管道内设置主油枪，所述中心油枪和主油枪的一端设有伸出中心风管道和混合烟气管道的注入端，所述注入端上设置燃油接口、吹扫接口和雾化介质接口，所述主油枪的另一端为主油枪喷嘴，位于混合烟气管道内；所述中心油枪的另一端设置有位于混合烟气管道内的与中心风管道末端连接的中心油枪喷嘴；所述燃油接口和吹扫接口连接油枪内部油管，所述雾化介质接口连接油枪内雾化介质通道，所述油枪内部油管和油枪内雾化介质通道在靠近喷嘴的位置处设有混合腔；所述混合烟气管道和次风管道末端连接燃烧炉膛，所述混合烟气管道上设置烟气接口，所述次风管道上设置次风接口，所述中心风管道上设置中心风接口。
上述方案中，所述次风管道包括套设于混合烟气管道外的一次风管道和套设于一次风管道外的二次风管道，所述一次风管道上设置一次风接口，所述二次风管道上设置二次风接口。
上述方案中，所述混合烟气管道内设置多个沿圆周分布的主油枪。
上述方案中，所述燃烧炉膛通过烟道连接烟囱，所述烟道上设置循环管路连接烟气接口，所述循环管路上设置高温循环风机。
上述方案中，所述烟气接口还连接气体燃料管道。
上述方案中，所述燃油接口通过油泵连接储油罐，所述次风接口连接助燃风机，所述吹扫接口、雾化介质接口和中心风接口通过雾化及吹扫管路连接雾化气体储罐，所述雾化气体储罐上连接压缩机。
上述方案中，所述混合烟气管道末端设置混合烟气管道导向叶片，所述一次风管道末端设置次风管道导向叶片。
通过上述技术方案，本发明提供的混空/烟轻烃燃气制备燃烧装置通过在燃烧设备内，引入部分烟气，使得液体燃料在雾化后首先与烟气混合，使得雾化后的液体燃料被烟(空)气加热迅速蒸发，从而使得液体燃料变成了混合气体燃料，进而以气体燃料的形态燃烧。
其次，由于燃烧装置内混入了数量可控的烟气(或空气)，从而使得“气体燃料”的热值得以大幅度降低，并且热值宽范围可调。其热值最低可以达到3000Kcal/Nm3以下，远低于天然气的热值(8500Kcal/Nm3)。如果工艺需要高热值燃料，混合燃气的热值也可超过20000Kcal/Nm3，实现高温燃烧。因此在普通工况下，本发明通过低温燃烧，使得燃烧产物中污染物NOx排放量低于常规天然气燃烧。
最后，本发明可根据不同热工设备对燃料热值的要求，通过控制系统控制烟(空)气混合量，可配制出满足热工设备工艺要求的特定热值的气体燃料，可实现广泛应用以及一些特殊用途。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例所公开的一种混空/烟轻烃燃气制备燃烧装置在工业炉窑中使用示意图；
图2为本发明实施例所公开的混空/烟轻烃燃气制备燃烧装置示意图；
图3为主油枪示意图；
图4为图2中A部分放大示意图；
图5为图2中B部分放大示意图。
图中，1、中心风管道；2、混合烟气管道；3、一次风管道；4、二次风管道；5、中心油枪；6、主油枪；7、燃油接口；8、吹扫接口；9、雾化介质接口；10、主油枪喷嘴；11、中心油枪喷嘴；12、油枪内部油管；13、油枪内雾化介质通道；14、混合腔；15、燃烧炉膛；16、烟气接口；17、一次风接口；18、二次风接口；19、中心风接口；20、烟道；21、烟囱；22、循环管路；23、高温循环风机；24、气体燃料管道；25、油泵；26、储油罐；27、助燃风机；28、雾化气体储罐；29、压缩机；30、混合烟气管道导向叶片；31、次风管道导向叶片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种混空/烟轻烃燃气制备燃烧装置，如图2所示，该装置可实现混空/烟轻烃燃气的制备和燃烧在一套装置内完成，降低了燃烧给环境带来的污染。
如图2和图4所示的混空/烟轻烃燃气制备燃烧装置，包括从内至外依次套设的中心风管道1、混合烟气管道2、一次风管道3和二次风管道4，中心风管道1内设有中心油枪5，混合烟气管道2内设置主油枪6，中心油枪5和主油枪6的一端设有伸出中心风管道1和混合烟气管道2的注入端，注入端上设置燃油接口7、吹扫接口8和雾化介质接口9，主油枪6的另一端为主油枪喷嘴10，位于混合烟气管道2内；如图5所示，中心油枪5的另一端设置有位于混合烟气管道2内的与中心风管道1连接的中心油枪喷嘴11；燃油接口7和吹扫接口8连接油枪内部油管12，雾化介质接口9连接油枪内雾化介质通道13；如图3所示，油枪内部油管12和油枪内雾化介质通道13在靠近喷嘴的位置处设有混合腔14。混合烟气管道2、一次风管道3和二次风管道4末端连接燃烧炉膛15，混合烟气管道2上设置烟气接口16，一次风管道3上设置一次风接口17，二次风管道4上设置二次风接口18，中心风管道1上设置中心风接口19。
本实施例中，混合烟气管道2内设置2个沿圆周分布的主油枪6。
如图1所示，燃烧炉膛15通过烟道20连接烟囱21，烟道20上设置循环管路22连接烟气接口16，循环管路22上设置高温循环风机23。烟气接口16还连接气体燃料管道24。燃油接口7通过油泵25连接储油罐26，一次风接口17和二次风接口18连接助燃风机27，吹扫接口8、雾化介质接口9和中心风接口19通过雾化及吹扫管路连接雾化气体储罐28，雾化气体储罐28上连接压缩机29。
如图1所示，某工业炉窑点火时，首先启动压缩机29，对雾化气体储罐28充气，使雾化气体储罐28内压力达到工艺要求；然后启动助燃风机27，使助燃空气管道内压力达到工艺要求，并按炉窑点火的要求调整风量；启动油泵25，使燃油管路内油压达到工艺要求压力。
然后开启图2和图3所示燃烧装置的雾化介质接口9，从雾化气体储罐28流出的雾化介质进入雾化介质接口9，之后开启中心油枪5，从油泵25泵出的燃油，通过燃油接口7，进入油枪内部油管14，从油枪内部油管14喷出的燃油，与从油枪内雾化介质通道15出来的雾化介质在混合腔12内进行一次雾化后，首先与中心风管道1喷出的空气混合进行二次雾化，不足的空气由一次风管道3及二次风管道4喷出的空气补充。雾化后的燃油遇明火在燃烧炉膛15内燃烧，燃烧产生的烟气经烟道20，进入烟囱21，然后从烟囱21排入大气。
待炉温升到一定温度时，通过高温循环风机23，将烟道20内烟气抽出，由循环管路22进入烟气接口16，将烟气送到混合烟气管道2内部，进行烟气再循环。此时开启主油枪6，从油泵25泵出的燃油，通过燃油接口7，进入油枪内部油管14，从油枪内部油管14喷出的燃油，被从油枪内雾化介质通道15出来的雾化介质进行一次雾化后，在混合烟气管道2内与周围烟气混合，进行二次雾化，并迅速气化，形成气态燃料。气态燃料经混合烟气管道导向叶片30强烈混合均匀后，与一次风管道3中经次风管道导向叶片31搅拌的空气强烈混合，在燃烧炉膛15内燃烧，不足空气由二次风管道4喷出的空气补充，再次燃烧。
在燃烧设备正常工作时，吹扫接口8通过切断阀关闭，燃烧设备停止工作时，短时间(十几秒)打开，将油枪内燃油吹出去，防止油枪内燃油结焦。
如图2所示燃烧装备，通过上述燃烧方式可以满足各类工业炉窑的燃烧工艺要求。
烟气再循环是通过高温循环风机来实现的，烟气循环量可精确控制，燃油量同样可以精确控制，所以混空/烟燃气热值可以根据炉窑的工艺要求进行设定。这对于控制燃烧时形成的NOx非常有效，可实现超低排放。
该燃烧系统不仅可以适应单燃料系统(燃油)，同时也可以适应燃油、燃气双燃料系统。当使用双燃料系统工作时，燃气通过气体燃料管道24进入烟气接口16，与中高温烟气、燃油形成的燃气按设定比例再次混合，混合燃气与空气在燃烧设备喷出后混合燃烧，实现NOX超低排放。
另外，由于采用烟气余热来气化液体燃料，对炉窑的节能也有积极的促进作用。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种混空/烟轻烃燃气制备燃烧装置，其特征在于，包括从内至外依次套设的中心风管道、混合烟气管道和次风管道，所述中心风管道内设有中心油枪，所述混合烟气管道内设置主油枪，所述中心油枪和主油枪的一端设有伸出中心风管道和混合烟气管道的注入端，所述注入端上设置燃油接口、吹扫接口和雾化介质接口，所述主油枪的另一端为主油枪喷嘴，位于混合烟气管道内；所述中心油枪的另一端设置有位于混合烟气管道内的与中心风管道末端连接的中心油枪喷嘴；所述燃油接口和吹扫接口连接油枪内部油管，所述雾化介质接口连接油枪内雾化介质通道，所述油枪内部油管和油枪内雾化介质通道在靠近喷嘴的位置处设有混合腔；所述混合烟气管道和次风管道末端连接燃烧炉膛，所述混合烟气管道上设置烟气接口，所述次风管道上设置次风接口，所述中心风管道上设置中心风接口。
2.根据权利要求1所述的一种混空/烟轻烃燃气制备燃烧装置，其特征在于，所述次风管道包括套设于混合烟气管道外的一次风管道和套设于一次风管道外的二次风管道，所述一次风管道上设置一次风接口，所述二次风管道上设置二次风接口。
3.根据权利要求1所述的一种混空/烟轻烃燃气制备燃烧装置，其特征在于，所述混合烟气管道内设置多个沿圆周分布的主油枪。
4.根据权利要求1所述的一种混空/烟轻烃燃气制备燃烧装置，其特征在于，所述燃烧炉膛通过烟道连接烟囱，所述烟道上设置循环管路连接烟气接口，所述循环管路上设置高温循环风机。
5.根据权利要求4所述的一种混空/烟轻烃燃气制备燃烧装置，其特征在于，所述烟气接口还连接气体燃料管道。
6.根据权利要求1所述的一种混空/烟轻烃燃气制备燃烧装置，其特征在于，所述燃油接口通过油泵连接储油罐，所述次风接口连接助燃风机，所述吹扫接口、雾化介质接口和中心风接口通过雾化及吹扫管路连接雾化气体储罐，所述雾化气体储罐上连接压缩机。
7.根据权利要求2所述的一种混空/烟轻烃燃气制备燃烧装置，其特征在于，所述混合烟气管道末端设置混合烟气管道导向叶片，所述一次风管道末端设置次风管道导向叶片。
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