CN111238231A - 一种浓淡燃烧的加热炉系统 - Google Patents

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程奇伯
张道明
冯霄红
雍海泉
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Abstract

本发明属于冶金加热炉领域，涉及一种浓淡燃烧的加热炉系统，包括炉体，所述炉体沿烟气流动方向划分为多个加热段；每个加热段上均设有至少一个烧嘴；所述炉体内划分为富燃料区和贫燃料区，富燃料区内的空气过剩系数小于1.0，贫燃料区的空气过剩系数大于1.0；沿烟气流动方向设置的最后一个加热段为贫燃料段；整体炉体的综合空气过剩系数大于1.0。本发明在炉体内设置有富燃料区和贫燃料区，在富燃料区，由于燃料过剩，O2浓度低，能够有效抑制NOx的生成，同时，在富燃料区，过剩的煤气可与已经生成的NOx产生再燃脱硝反应，通过实现浓淡燃烧，有效降低NOx的生成，实现加热炉超低排放。

Description

一种浓淡燃烧的加热炉系统
技术领域
本发明属于冶金加热炉领域，涉及一种浓淡燃烧的加热炉系统。
背景技术
冶金加热炉时热轧工艺的关键设备之一，近几年随着节能环保要求的日益提高，对加热炉的排放指标提出了更高的要求，加热炉排放的污染物主要有NOx、SO2、粉尘等，其中NOx的减排成为研究的热点问题之一，加热炉的NOx主要来源于煤气中的燃料氮和燃烧过程中产生的热力型和快速型NOx，近几年，低NOx燃烧器的开发和应用是加热炉减排的主要手段。加热炉是一个系统，在充分挖掘低NOx燃烧器潜力的同时，通过系统加热工艺的控制来降低排放更为关键，基于此，本发明提供一种浓淡燃烧的超低NOx加热炉系统及控制方法，从系统上采用浓淡燃烧的方式来实现加热炉NOx的降低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种浓淡燃烧的加热炉系统，在炉体内设置有富燃料区和贫燃料区，在富燃料区，由于燃料过剩，O2浓度低，能够有效抑制NOx的生成，同时，在富燃料区，过剩的煤气可与已经生成的NOx产生再燃脱硝反应，通过实现浓淡燃烧，有效降低NOx的生成，实现加热炉超低排放。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种浓淡燃烧的加热炉系统，包括炉体，所述炉体沿烟气流动方向划分为多个加热段；每个加热段上均设有至少一个烧嘴；所述炉体内划分为富燃料区和贫燃料区，燃料区内的空气过剩系数小于1.0，贫燃料区的空气过剩系数大于1.0；沿烟气流动方向设置的最后一个加热段为贫燃料段；整体炉体的综合空气过剩系数大于1.0。
可选的，沿烟气流动方向设置的最后一个加热段内设置的所有烧嘴均为贫燃料烧嘴，加热段多供入的空气满足其余加热段未燃尽煤气完全燃烧的要求。
可选的，所述加热段各段分别设置为富燃料区和贫燃料区。
可选的，每个加热段内划分为富燃料区和贫燃料区。
可选的，所述烧嘴分别与空气管道和煤气管道相连接。
可选的，所述空气管道与烧嘴连接处设有空气流量检测装置和空气调节阀。
可选的，所述煤气管道与烧嘴连接处设有煤气流量检测装置和煤气调节阀。
可选的，每个加热段内的烧嘴全部为富燃料烧嘴、或全部为贫燃料烧嘴、或部分为富燃料烧嘴，其余为贫燃料烧嘴；富燃料区内未燃尽的煤气与贫燃料区多供入的空气混合燃烧。
可选的，所述富燃料烧嘴的空气过剩系数小于1.0，最小为0，即该烧嘴供入煤气、切断空气；所述贫燃料烧嘴的空气过剩系数大于1.0；必要时，该烧嘴供入空气、切断煤气。
可选的，所述烧嘴位于炉体的侧墙、端墙或炉顶。
可选的，炉体上设有有CO和O2检测装置，用于检测各富燃料区、贫燃料区的烟气成分。
可选的，沿烟气流动方向设置的最后一个CO和O2检测装置监控整个加热炉的综合过剩空系数和燃烧状况。
本发明的有益效果在于：
1、本发明在炉体内设置有富燃料区和贫燃料区，在富燃料区，由于燃料过剩，O2浓度低，能够有效抑制NOx的生成，同时，在富燃料区，过剩的煤气可与已经生成的NOx产生再燃脱硝反应，通过实现浓淡燃烧，有效降低NOx的生成，实现加热炉超低排放。
2、各个加热段内的各个烧嘴可独立控制，在实际生产过程中，可通过调节各加热段的富燃料量和贫燃料量来有效降低局部和整个加热炉的NOx生成。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1，附图中的元件标号分别表示：炉体1、烧嘴2、煤气管道3、空气管道4、煤气调节阀5、煤气流量检测装置6、空气流量检测装置7、空气调节阀8、CO和O2检测装置9。
本发明涉及一种浓淡燃烧的加热炉系统，包括炉体1，所述炉体1沿烟气流动方向划分为多个加热段；每个加热段上均设有至少一个烧嘴2；所述炉体1内划分为富燃料区和贫燃料区，燃料区内的空气过剩系数小于1.0，贫燃料区的空气过剩系数大于1.0；沿烟气流动方向设置的最后一个加热段为贫燃料段；整体炉体1的综合空气过剩系数大于1.0；沿烟气流动方向设置的最后一个加热段内设置的所有烧嘴2均为贫燃料烧嘴2，加热段多供入的空气满足其余加热段未燃尽煤气完全燃烧的要求。
具体地，所述加热段各段分别设置为富燃料区和贫燃料区，也可以将每个加热段内划分为富燃料区和贫燃料区。
可选的，所述烧嘴2分别与空气管道4和煤气管道3相连接；所述空气管道4与烧嘴2连接处设有空气流量检测装置7和空气调节阀8；所述煤气管道3与烧嘴2连接处设有煤气流量检测装置6和煤气调节阀5。可分别检测和调节供入烧嘴22的空气量和煤气量；每个加热段内的烧嘴2全部为富燃料烧嘴2、或全部为贫燃料烧嘴2、或部分为富燃料烧嘴2，其余为贫燃料烧嘴2；富燃料区内未燃尽的煤气与贫燃料区多供入的空气混合燃烧；所述富燃料烧嘴2的空气过剩系数小于1.0，最小为0，即该烧嘴2供入煤气、切断空气；所述贫燃料烧嘴2的空气过剩系数大于1.0；必要时，该烧嘴2供入空气、切断煤气；所述烧嘴2位于炉体1的侧墙、端墙或炉顶。
可选的，炉体1上设有有CO和O2检测装置，用于检测各富燃料区、贫燃料区的烟气成分；沿烟气流动方向设置的最后一个CO和O2检测装置监控整个加热炉的综合过剩空系数和燃烧状况。
具体地，可将炉体1沿烟气流动方向的上游、中游的加热段设置为富燃料段，下游靠近烟气出口的一个或多个加热段设置为贫燃料段。以图1为例，可将第二加热段、第三加热段设置为富燃料段，第一加热段设置为贫燃料段。当某个加热段设置为富燃料段时，该段内的烧嘴2可全部为富燃料烧嘴2，也可同时设置富燃料烧嘴2和贫燃料烧嘴2，但应保证该段内的综合空气过剩系数小于1.0；当某个加热段设置为贫燃料段时，该段内的烧嘴2可全部为贫燃料烧嘴2，也可同时设置富燃料烧嘴2和贫燃料烧嘴2，但应保证该段内的综合空气过剩系数大于1.0。炉尾最后一个段应设置为贫燃料段，以附图1为实例，第一加热段应设置为贫燃料段，第一加热段布置在最后的烧嘴2应为贫燃料烧嘴2，第一加热段多供入的空气应能满足其余加热段未燃尽煤气完全燃烧的要求。
本发明通过在炉体1内设置富燃料区和贫燃料区，实现浓淡燃烧，有效抑制NOx的生成，并能够在富燃料区对已生成的NOx进行再燃脱硝反应，充分发挥了通过系统控制来降低加热炉NOx排放的作用，从而实现加热炉的超低排放。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种浓淡燃烧的加热炉系统，其特征在于，包括炉体，所述炉体沿烟气流动方向划分为多个加热段；每个加热段上均设有至少一个烧嘴；所述炉体内划分为富燃料区和贫燃料区，富燃料区内的空气过剩系数小于1.0，贫燃料区的空气过剩系数大于1.0；沿烟气流动方向设置的最后一个加热段为贫燃料段；整体炉体的综合空气过剩系数大于1.0。
2.如权利要求1中所述的浓淡燃烧的加热炉系统，其特征在于，所述加热段各段分别设置为富燃料区和贫燃料区。
3.如权利要求1或2中所述的浓淡燃烧的加热炉系统，其特征在于，每个加热段内划分为富燃料区和贫燃料区。
4.如权利要求1中所述的浓淡燃烧的加热炉系统，其特征在于，每个加热段内的烧嘴全部为富燃料烧嘴、或全部为贫燃料烧嘴、或部分为富燃料烧嘴，其余为贫燃料烧嘴。
5.如权利要求4中所述的浓淡燃烧的加热炉系统，其特征在于，所述富燃料烧嘴的空气过剩系数小于1.0，最小为0；所述贫燃料烧嘴的空气过剩系数大于1.0。
6.如权利要求1中所述的浓淡燃烧的加热炉系统，其特征在于，所述烧嘴分别与空气管道和煤气管道相连接。
7.如权利要求6中所述的浓淡燃烧的加热炉系统，其特征在于，所述空气管道与烧嘴连接处设有空气流量检测装置和空气调节阀。
8.如权利要求6或7中所述的浓淡燃烧的加热炉系统，其特征在于，所述煤气管道与烧嘴连接处设有煤气流量检测装置和煤气调节阀。
9.如权利要求1中所述的浓淡燃烧的加热炉系统，其特征在于，所述烧嘴位于炉体的侧墙、端墙或炉顶。
10.如权利要求1中所述的浓淡燃烧的加热炉系统，其特征在于，炉体上设有有CO和O2检测装置，用于检测各富燃料区、贫燃料区的烟气成分。
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