CN110094733A - 一种基于空气分级燃烧的辐射管低NOx燃烧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于空气分级燃烧的辐射管低NOx燃烧系统，包括烧嘴、辐射管、换热器、燃气管、空气管、一次助燃空气管、二次助燃空气管；燃气管与辐射管烧嘴连接；辐射管一端连接烧嘴，另一端连接换热器；空气管与换热器的空气入口连接，换热器的空气出口与一次助燃空气管和二次助燃空气管连接；一次助燃空气管与烧嘴连接；二次助燃空气管直接插入辐射管腔体内；燃气管通入的燃气进入烧嘴后首先与一次助燃空气管通入的一次助燃空气进行富燃料燃烧条件下的一级燃烧，生成富含CO的燃烧烟气，通过烟气中的CO还原燃烧生成的NOx；一级燃烧后生成的烟气在辐射管中与二次助燃空气管通入的二次助燃空气进行二次燃烧，使富余CO完全燃尽。
Description
技术领域
本发明涉及钢带表面涂镀的技术领域，尤其涉及一种基于空气分级燃烧的辐射管低NOx燃烧系统。
背景技术
目前，在钢带表面涂镀领域，辐射管加热燃烧系统因燃气在辐射管中燃烧，再通过辐射管壁的辐射热间接加热带钢，燃烧废气就完全与带钢气氛断开，提高了带钢的表面质量，而得到了广泛的推广和应用。2015年1月1日，新环保法开始实施，从同一日开始，钢铁业须全面执行2012年环保部发布的8项与钢铁工业相关的污染物排放系列标准。新标准对向大气排放氮氧化物(NOx)限值设定了很高要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低能耗、低NOx排放量的辐射管燃烧系统。
为达到上述目的，本发明的方案为：一种基于空气分级燃烧的辐射管低NOx燃烧系统，包括：辐射管烧嘴(1)、辐射管(2)、辐射管换热器(3)，燃气管(4)、空气管(5)、一次助燃空气管(6)、二次助燃空气管(7)；所述辐射管换热器为一个四通结构，包括空气入口(3-1)、烟气入口(3-2)、烟气出口(3-3)、空气出口(3-4)；燃气管(4)与辐射管烧嘴(1)连接；辐射管(2)一端连接辐射管烧嘴(1)，另一端连接辐射管换热器(3)，则辐射管(2)内腔与辐射管换热器的烟气入口(3-2)连通；空气管(5)与辐射管换热器的空气入口(3-1)连接，辐射管换热器的空气出口(3-4)与一次助燃空气管(6)和二次助燃空气管连接(7)；一次助燃空气管(6)与辐射管烧嘴(1)连接；二次助燃空气管(7)不经过辐射管烧嘴(1)，直接与辐射管(2)连接，插入辐射管腔体内；依据参与燃烧的总燃气流量，通入一次助燃空气管(6)进入辐射管烧嘴(1)参与一级燃烧的空气流量要比理论需要总空气流量偏低以保证一级燃烧能产生富含大量CO的燃烧烟气；通入二次助燃空气管(7)直接进入辐射管(2)参与二级燃烧的空气流量低于参与一级燃烧的空气流量；参与一级燃烧与二级燃烧的空气流量之和要比燃气总流量理论需要空气总流量偏高。
进一步的，辐射管(2)是具有三个弯头的W型管。
进一步的，二次助燃空气管(7)是一支或者多支插入辐射管(2)内腔，在辐射管(2)内腔里的一个或多个部位参与燃烧；二次空气管(7)插入W型辐射管的有效位置为第一个弯头到第三个弯头之间的区域。
进一步的，一次助燃空气管(6)、二次助燃空气管(7)，在辐射管换热器(3)前分支，使空气分流为一级助燃空气和二级助燃空气，发生在进入辐射管换热器(3)前，或者在辐射管换热器(3)后分支，使空气分流为一级助燃空气和二级助燃空气，发生在进入辐射管换热器(3)后。
本发明带来的有益效果是：
燃气管通入的燃气进入辐射管烧嘴后首先与一次助燃空气管通入的一次助燃空气进行富燃料燃烧条件下的一级燃烧，生成富含CO的燃烧烟气，通过烟气中的CO还原燃烧生成的NOx；
一级燃烧后生成的富含CO的燃烧烟气在辐射管中与二次助燃空气管通入的二次助燃空气进行二次燃烧，使富余CO完全燃尽；整个分级燃烧过程即降低了NOx排放量，又保证了燃气的完全利用。
附图说明
图1是本发明实施例的示意图；
图2是本发明实施例中辐射管换热器；
图3是本发明实施例中二次空气管插入W型辐射管的有效位置。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步描述，参见图1至图3。
请参照图1至图3，本发明实施的基于空气分级燃烧的辐射管低NOx燃烧系统包括：辐射管烧嘴(1)、辐射管(2)、辐射管换热器(3)，燃气管(4)、空气管(5)、一次助燃空气管(6)、二次助燃空气管(7)。
二次助燃空气管(7)是一支或者多支，插入辐射管(2)内腔，在辐射管(2)内腔里的一个或多个部位参与燃烧。辐射管(2)形状为W型，二次空气管(7)插入W型辐射管的有效位置为补燃有效区，图3中所示的阴影区域即为补燃有效区，即所述的补燃有效区为第一弯道与第三个弯道之间的区域。在其他实施例中，辐射管(2)还可以为其他合适形状。
所述辐射管换热器为一个四通结构，包括空气入口(3-1)、烟气入口(3-2)、烟气出口(3-3)、空气出口(3-4)。
燃气管(4)与辐射管烧嘴(1)连接；辐射管(2)一端连接辐射管烧嘴(1)，另一端连接辐射管换热器(3)，则辐射管(2)内腔与辐射管换热器的烟气入口(3-2)连通；空气管(5)与辐射管换热器的空气入口(3-1)连接，辐射管换热器的空气出口(3-4)与一次助燃空气管(6)和二次助燃空气管连接(7)；一次助燃空气管(6)与辐射管烧嘴(1)连接；二次助燃空气管(7)不经过辐射管烧嘴(1)，直接与辐射管(2)连接，插入辐射管腔体内。
在正压的作用下，燃气通过燃气管(4)通入辐射管烧嘴(1)。
在正压的作用下，助燃空气通过空气管(5)通入辐射管换热器(3)与烟气换热成预热空气。
预热空气出辐射管换热器(3)后，一部分通入一次空气管(6)，进入辐射管烧嘴(1)，与进入辐射管烧嘴(1)的燃气进行富燃料燃烧条件下的一级燃烧；
预热空气出辐射管换热器(3)后，另一部分通入二次空气管(7)，直接通入辐射管(2)腔体内，与一级燃烧后生成的富含CO的燃烧烟气在辐射管(2)内腔中进行二级燃烧。
依据参与燃烧的总燃气流量，通入一次助燃空气管(6)进入辐射管烧嘴(1)参与一级燃烧的空气流量要比理论需要总空气流量偏低以保证一级燃烧能产生富含大量CO的燃烧烟气。通入二次助燃空气管(7)直接进入辐射管(2)参与二级燃烧的空气流量低于参与一级燃烧的空气流量。参与一级燃烧与二级燃烧的空气流量之和要比燃气总流量理论需要空气总流量偏高。
由于空气总流量比理论需要空气流量偏高，使二级燃烧是在富氧环境下，燃料完全燃尽；整个分级燃烧过程即降低了NOx排放量，又保证了燃气的完全利用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于空气分级燃烧的辐射管低NOx燃烧系统，其特征在于包括：辐射管烧嘴(1)、辐射管(2)、辐射管换热器(3)，燃气管(4)、空气管(5)、一次助燃空气管(6)、二次助燃空气管(7)；燃气管(4)与辐射管烧嘴(1)连接；辐射管(2)一端连接辐射管烧嘴(1)，另一端连接辐射管换热器(3)，则辐射管(2)内腔与辐射管换热器的烟气入口(3-2)连通；空气管(5)与辐射管换热器的空气入口(3-1)连接，辐射管换热器的空气出口(3-4)与一次助燃空气管(6)和二次助燃空气管连接(7)；一次助燃空气管(6)与辐射管烧嘴(1)连接；二次助燃空气管(7)不经过辐射管烧嘴(1)，直接与辐射管(2)连接，插入辐射管腔体内；依据参与燃烧的总燃气流量，通入一次助燃空气管(6)进入辐射管烧嘴(1)参与一级燃烧的空气流量要比理论需要总空气流量偏低以保证一级燃烧能产生富含大量CO的燃烧烟气；通入二次助燃空气管(7)直接进入辐射管(2)参与二级燃烧的空气流量低于参与一级燃烧的空气流量；参与一级燃烧与二级燃烧的空气流量之和要比燃气总流量理论需要空气总流量偏高。
2.根据权利要求1所述的一种基于空气分级燃烧的辐射管低NOx燃烧系统，其特征在于：所述辐射管(2)是具有三个弯头的W型管。
3.根据权利要求1所述的一种基于空气分级燃烧的辐射管低NOx燃烧系统，其特征在于：二次助燃空气管(7)是一支或者多支插入辐射管(2)内腔，在辐射管(2)内腔里的一个或多个部位参与燃烧；二次空气管(7)插入W型辐射管的有效位置为第一个弯头到第三个弯头之间的区域。
4.根据权利要求1所述的一种基于空气分级燃烧的辐射管低NOx燃烧系统，其特征在于：一次助燃空气管(6)、二次助燃空气管(7)，在辐射管换热器(3)前分支，使空气分流为一级助燃空气和二级助燃空气，发生在进入辐射管换热器(3)前，或者在辐射管换热器(3)后分支，使空气分流为一级助燃空气和二级助燃空气，发生在进入辐射管换热器(3)后。
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