CN111780567A - 蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法 - Google Patents

Abstract

一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，包括将蓄热烧嘴按就近原则以3个和/或4个一组分为n个不对称燃烧及排烟单元，再根据蓄热式加热炉的供热负荷推算出某一时段内各不对称燃烧及排烟单元应提供的单元供热负荷，以此导出应供给蓄热烧嘴燃料及空气的压力和流量，同时，在各不对称燃烧及排烟单元内按排列组合方式确定各蓄热烧嘴的燃烧和排烟顺序、燃烧时间，最后，将各蓄热烧嘴的燃烧和排烟顺序、燃烧时间、应赋予的燃料及空气的压力和流量参数输入控制系统，各蓄热烧嘴以及配合蓄热烧嘴工作的辅助装置按参数进行协同工作。本发明从根本上改变了现有技术中，蓄热式加热炉工作时易极出现的烟气“产多排少”问题，解除了“高炉压”的风险。

Description

蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法

技术领域

本发明涉及一种蓄热式加热炉的燃烧及排烟方法，尤其涉及一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，属于蓄热式加热炉生产制造及应用技术领域。

背景技术

蓄热式加热炉是一类采用独立设置蓄热烧嘴，将空气或煤气等燃料，以蓄热方式预热的加热炉，是高效蓄热烧嘴与常规加热炉的结合体，主要由加热炉炉体、蓄热烧嘴、控制系统、以及由控制系统控制的换向、燃料及空气供应、点火和排烟等辅助装置组成。

蓄热式加热炉按蓄热烧嘴的结构形式可以分为烧嘴嵌入式、通道式、外置式、外挂式、连体式等多种。

蓄热式加热炉是通过辅助装置的工作，实现蓄热烧嘴的燃烧与排烟功能的切换.

蓄热烧嘴燃烧与排烟功能切换的控制方式大体分为两种形式，即全分散换向控制方式和群组换向控制方式。

全分散换向控制方式的蓄热式加热炉能够实现单个蓄热烧嘴的自由控制，实现炉温的灵活掌控。

群组换向控制方式蓄热式加热炉一般是将某一段的蓄热烧嘴作为一个整体进行集中控制，这种控制方式能够实现各段炉温的灵活控制，也能满足大多数钢种对炉温的不同要求。

蓄热烧嘴(英文名为：Regenerative Ceramic Burner，简称：RCB)是一种通过蓄热体从窑炉烟气中回收热量来预热空气或煤气等燃料，并通过辅助装置实现燃烧与排烟功能的切换，以此达到交替燃烧、均匀加热目的，应用于工业加热领域，以低氧燃烧、低NO_x排放、高燃烧热效率著称，是继自身预热式烧嘴后的又一重大技术进步，作为节能核心技术现已广泛应用于锻造炉、热处理炉、金属熔化炉和玻璃池窑等。

蓄热烧嘴主要包括烧嘴和蓄热体。

蓄热烧嘴在燃烧阶段，空气或煤气等燃料进入蓄热烧嘴后，首先被蓄热体预热，然后再进入炉内进行燃烧；烧嘴在排烟阶段，高温烟气在通过蓄热烧嘴排出炉外的同时，烟气将热量交换给蓄热体后降温，烟气的热量被蓄存在蓄热体内，用于下一周期加热空气或煤气等燃料实现预热；蓄热烧嘴的燃烧与排烟、蓄热体的蓄热与放热，这种交替轮换是通过辅助装置实现的。

因此，现有技术中，蓄热式加热炉的蓄热烧嘴通常都是成对配置、成对使用，在一半蓄热烧嘴进行燃烧的同时，另一半蓄热烧嘴负责排出烟气，各蓄热烧嘴具有相同的转换周期，轮换进行燃烧和排烟操作。

当然，现有技术中，也有部分蓄热式加热炉是将全部的蓄热烧嘴分成若干个燃烧控制段，每段独立设置转换周期及换向轮序方式，用以部分解决因为换向导致的蓄热式加热炉炉内温度及压力的波动问题。

由于蓄热式加热炉中，燃料或空气的进入通道与炉内烟气的排出通道为同一体，因此，燃料或空气进入时的管道阻力与烟气排出时的管道阻力基本相当。

当蓄热烧嘴进入燃烧状态时，为保证炉内温度，通常进入的燃料和空气的压力较大、流速较快，从而使得炉内燃料或空气燃烧后产生的烟气总量较多，特别是当蓄热烧嘴处于高负荷燃烧状态时，产生的烟气总量会更多。

然而，蓄热式加热炉配置的排烟引风机功率通常是一定和受限的，一般不能通过极度提高引风机的功率或增加额外的排烟通道来解决烟气排出的问题，因为倘若蓄热式加热炉的排烟能力大于燃烧时产生的烟气，就会造成炉内温度的下降，工作过程中无法维持所需的温度，满足生产的要求，甚至不能维持正常的燃烧，如此，就引出了蓄热式加热炉工作时极易产生的一个问题，即蓄热烧嘴燃烧产生的烟气无法及时排出，烟气的产生与排出不平衡，即所谓的“产多排少”，也就是蓄热式加热炉工作时炉内产生的烟气总量大于同一时间段内从炉内排出的烟气总量，出现高炉压问题。

此外，蓄热式加热炉通常配置的排烟风机为离心引风机，而离心引风机在蓄热式加热炉高负荷运转时，由于产生的烟气温度很高，而烟气温度升高会导致其密度的下降，进而导致离心引风机抽力的减小，造成烟气排出能力的下降，进而导致“产多排少”问题的进一步加重。

与此同时，蓄热式加热炉的排烟能力下降会造成进入蓄热烧嘴的空气或煤气等燃料的预热温度下降，换热效率降低，从而增加蓄热式加热炉的能耗。

因此，以“成对配置、成对使用”方式安装和使用蓄热烧嘴的蓄热式加热炉工作时，往往会出现“产多排少”，即所谓的高炉压问题，这是由于蓄热式加热炉本身的结构特点所决定的。

“高炉压”这一问题对于使用低热值燃料或处于低负荷工作状态的蓄热式加热炉来说，问题往往还不十分突出，但对于要求使用空燃比超过4的高热值燃料或进行高负荷工作的蓄热式加热炉来讲，问题就会十分突出。

高炉压问题的出现会极大影响加热炉的正常工作，因为一方面，由于炉内烟气过大，会影响新进燃料的燃烧效率以及蓄热体的换热效率，另一方面，炉内高压会导致烟气从炉体各个孔洞中外溢，造成设备损坏、环境污染，甚至从燃烧状态下的烧嘴中喷出，造成回火，极大威胁加热炉的安全，因此，蓄热式加热炉工作时应极力回避出现高炉压问题。

从上述分析中可以得知，现有的蓄热式加热炉由于其本身的结构特点和燃烧方式的限制，因此，无论蓄热烧嘴是采用“成对配置、成对使用”的方式，还是将其分成若干个燃烧控制段、每个燃烧控制段独立设置转换周期及换向轮序方式，都无法解决蓄热式加热炉烟气的“产多排少”问题，也就是从根本上克服蓄热式加热炉经常出现的高炉压问题，解除蓄热式加热炉工作时极易出现的安全隐患，以及能耗高、产量低、寿命短、操作环境恶劣等一系列其他问题。

发明内容

为有效克服蓄热式加热炉工作时可能出现的高炉压问题，保证蓄热式加热炉的安全生产并有效提高其燃烧效率，改善工作环境，本发明实施例提供一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，目的在于：

在不改变现有蓄热式加热炉供热负荷和蓄热烧嘴数量的前提下，通过蓄热烧嘴燃烧及排烟方式、转换时间、以及燃料和空气供给参数的改变，实现蓄热式加热炉炉内烟气总量产出与排出的相对平衡、单个蓄热烧嘴短时间燃烧长时间排烟即所谓“少烧多排”、以及燃料与空气的快速供给和炉内烟气以允许的流速徐缓排出，即所谓“快给慢排”的工作模式，从根本上解除“高炉压”的风险，使得燃料与空气能够更好地混合燃烧，同时解决现有蓄热式加热炉因为高速甚至超速排烟导致的加热炉蓄热体断面温度不均和管道阻力增大等问题。

为达此目的，本发明实施例提供如下的技术方案：

一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法；

所述蓄热式加热炉包括由钢结构及炉衬组成的炉体、蓄热烧嘴、控制系统、以及由所述控制系统控制用以配合所述蓄热烧嘴工作的辅助装置；

所述蓄热烧嘴设置在所述炉体上，且所述蓄热烧嘴有3n和/或4n个，其中，n为自然数；

所述控制系统通过所述辅助装置对所述蓄热烧嘴进行燃烧和排烟两种工作模式的操控和转换；

所述蓄热式加热炉的设计供热负荷为一定值；

其特征在于，包括如下步骤：

S1)将所述炉体上设置的所有所述蓄热烧嘴按就近原则以3个和/或4个一组的方式划分出n个不对称燃烧及排烟单元；

S2)将所述蓄热式加热炉的设计供热负荷值除以n，其商值即为各所述不对称燃烧及排烟单元应提供的单元供热负荷；

S3)根据各所述单元供热负荷计算出单位时间内、各所述不对称燃烧及排烟单元应获得的燃料数量和对应的空气数量，再根据所述燃料数量和对应的空气数量确定应赋予各所述不对称燃烧及排烟单元的燃料及空气的压力和流量值；

S4)在各所述不对称燃烧及排烟单元内按排列组合方式确定各所述蓄热烧嘴的燃烧和排烟顺序、以及燃烧工作时间，当各所述不对称燃烧及排烟单元内的某一蓄热烧嘴进行燃烧工作时，该不对称燃烧及排烟单元内的其余蓄热烧嘴进行排烟操作；

S5)将各所述不对称燃烧及排烟单元内的各蓄热烧嘴的燃烧和排烟顺序、以及燃烧工作时间、应赋予的燃料数量和对应的空气数量的压力和流量值参数输入所述控制系统；

S6)所述控制系统控制各所述不对称燃烧及排烟单元内的各蓄热烧嘴、以及配合所述蓄热烧嘴工作的所述辅助装置按所述参数进行工作，即构成所述蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟工作方式。

进一步的：

在步骤S5)中，所述应赋予的燃料数量和对应的空气数量的压力和流量值参数中，还要加入此参数值5～10％的附加量，用此所述附加量弥补由于前一所述蓄热烧嘴在燃烧工作模式转换为排烟工作模式时蓄热烧嘴因为需要排除蓄热体内的烟气而延后燃烧所耽误时间造成实际燃烧供热的损失。

进一步的：

所述蓄热式加热炉具体为采用蓄热烧嘴进行加热的推钢式加热炉、步进式加热炉、环形加热炉、连续退火炉、室式加热炉、台车式加热炉、蓄热式换热器中的任意一种。

进一步的，所述蓄热式加热炉其蓄热体为陶瓷蜂窝体或高铝质蓄热球中的任意一种或两种的混合物。

进一步的：

所述燃料为高炉煤气、焦炉煤气、城市煤气、天然气、液化石油气、柴油、重油、醇基燃料中的任意一种。

本发明有益效果及显著进步在于：

1)本发明实施例提供的一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，通过将蓄热式加热炉的所有蓄热烧嘴按就近原则以3个和/或4个一组的方式划分出n个不对称燃烧及排烟单元，再根据蓄热式加热炉的供热负荷推算出某一时段内各不对称燃烧及排烟单元应提供的单元供热负荷，并根据单元供热负荷推算出应赋予各不对称燃烧及排烟单元的燃料数量和对应的空气数量，再根据燃料数量和对应的空气数量确定应赋予各不对称燃烧及排烟单元燃料及空气的压力和流量，同时，在各不对称燃烧及排烟单元内按排列组合方式确定各蓄热烧嘴的燃烧和排烟顺序、以及燃烧工作时间，最后，将各不对称燃烧及排烟单元内的各蓄热烧嘴的燃烧和排烟顺序、以及燃烧工作时间、应赋予的燃料及空气的压力和流量参数输入控制系统，由控制系统控制各不对称燃烧及排烟单元内的各蓄热烧嘴、以及配合蓄热烧嘴工作的辅助装置按参数进行工作，当各不对称燃烧及排烟单元内的某一蓄热烧嘴进行燃烧工作时，该不对称燃烧及排烟单元内的其余蓄热烧嘴进行排烟操作，以此构成蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟工作方式，从根本上改变现有技术中，蓄热式加热炉工作时、特别是在高负荷工作时极易出现的“产多排少”，也就是蓄热式加热炉工作时炉内产生的烟气总量大于同一时间段内从炉内排出烟气总量的状况，解除了“高炉压”的风险；

2)本发明实施例提供的一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，按照原蓄热式加热炉的供热负荷分配各不对称燃烧及排烟单元的单元供热负荷，与传统对称燃烧的蓄热式加热炉相比，供热负荷没有改变，且蓄热烧嘴和蓄热式加热炉的其他硬件配置也无需大的调整，更不要额外增加设备和设施，就能有效克服“产多排少”问题，解除蓄热式加热炉的“高炉压”风险，同时实现单个蓄热烧嘴短时间燃烧长时间排烟即所谓“少烧多排”、以及燃料与空气的快速供给和炉内烟气以允许的流速徐缓排出，即所谓“快给慢排”的工作模式；

3)本发明实施例提供的一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，在原蓄热式加热炉有效长度和宽度一定的条件下，由于能够有效克服“产多排少”问题，使得燃料与空气能够更好地混合燃烧，获得更高的燃烧温度和燃烧速度，因而可以实现更大的炉底强度指标，在一定的时间内，完成更多的钢坯加热，且不会出现高炉压，也不会出现燃料不完全燃烧而导致能耗增加的问题；

4)通过应用本发明实施例提供的一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，可以优化蓄热烧嘴使用的空气和燃料的组成配比，实现更好的燃烧效果，同时，由于可以实现燃料与空气的快速供给和烟气的徐缓排出即所谓“快给慢排”的工作模式，使得燃烧的强度得以提高，能够获得更高的温度，而烟气以允许的流速徐缓排出，则可减少热量的损失、降低排出烟气的温度从而保证排烟设备的安全、提高排烟设备的工作效能；

5)本发明实施例提供的一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，设计思路清晰、独特和新颖，操作应用方便，适用性、拓展性强，不仅适用于蓄热式加热炉的燃烧及排烟，而且能够适用于以蓄热烧嘴为燃烧和排烟装置的各种加热炉和蓄热式换热器，具有开拓性和启发性，实施应用后能够获得较好的社会效益，同时企业也能获得相应的经济效益，因此，极具推广应用价值。

附图说明

为更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明的实施例所需使用的附图作一简单介绍。

显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明中的部分实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，但这些其他的附图同样属于本发明实施例所需使用的附图之内。

图1为本发明实施例提供的一种蓄热式加热炉的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法的工作流程框图。

图中：

10-炉体、20-蓄热烧嘴、30-辅助装置；

41-包含3个蓄热烧嘴的不对称燃烧及排烟单元；

42-包含4个蓄热烧嘴的不对称燃烧及排烟单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案、有益效果及显著进步更加清楚，下面，将结合本发明实施例中所提供的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

显然，所有描述的这些实施例仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书以及本发明实施例附图中的术语“包括”以及它们的任何变形，意在覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要理解的是，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在本发明中的具体含义；还需要说明的是，以下的具体实施例可以相互结合，对于其中相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。

下面，以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例

如图1本发明实施例提供的一种蓄热式加热炉的结构示意图所示：

本实施例提供的一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法其针对的蓄热式加热炉包括包括由钢结构及炉衬组成的炉体10、蓄热烧嘴20、控制系统(图1中未示出)以及由所述控制系统(图1中未示出)控制用以配合蓄热烧嘴20工作的辅助装置30；

蓄热烧嘴20设置在炉体上，且蓄热烧嘴20有3n和/或4n个，其中，n为自然数；

控制系统(图1中未示出)通过辅助装置30对蓄热烧嘴20进行燃烧和排烟两种工作模式的转换；

蓄热式加热炉的供热负荷为一定值。

如图2本发明实施例提供的一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法的工作流程框图所示，本实施例提供的一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法包括如下步骤：

S1)将炉体10上设置的所有蓄热烧嘴20按就近原则以3个和/或4个一组的方式划分出n个不对称燃烧及排烟单元，如图1中所示包含3个蓄热烧嘴20的不对称燃烧及排烟单元41、包含4个蓄热烧嘴20的不对称燃烧及排烟单元42；

S2)将蓄热式加热炉的供热负荷值除以n值，其商值即为各不对称燃烧及排烟单元41或42应提供的单元供热负荷；

S3)根据各单元供热负荷计算出单位时间内、各不对称燃烧及排烟单元41或42应获得的燃料数量和对应的空气数量，再根据燃料数量和对应的空气数量确定应赋予各不对称燃烧及排烟单元41或42的燃料及空气的压力和流量；

S4)在各不对称燃烧及排烟单元41或42内按排列组合方式确定各蓄热烧嘴20的燃烧和排烟顺序、以及燃烧工作时间，当各不对称燃烧及排烟单元41或42内的某一蓄热烧嘴20进行燃烧工作时，该不对称燃烧及排烟单元41或42内的其余蓄热烧嘴20进行排烟操作；

S5)将各不对称燃烧及排烟单元41或42内的各蓄热烧嘴20的燃烧和排烟顺序、以及燃烧工作时间、应赋予的燃料及空气的压力和流量参数输入控制系统(图1中未示出)；

S6)由控制系统(图1中未示出)控制各不对称燃烧及排烟单元41或42内的各蓄热烧嘴20、以及配合蓄热烧嘴20工作的辅助装置30按参数进行工作，即构成蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟工作方式。

在上述蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法的实施过程中，一些蓄热烧嘴燃烧工作时产生的烟气较大，后一蓄热烧嘴执行燃烧工作时，要先将前一蓄热烧嘴燃烧时产生的烟气排除，然后才能开始燃烧工作，如此，后一蓄热烧嘴预设的燃烧时间就要减少，此蓄热烧嘴输出的供热负荷就将减少。

为弥补由于前一蓄热烧嘴在燃烧与排烟工作模式的转换时、后一蓄热烧嘴因为需要排除蓄热室烟气故而延后燃烧所耽误时间造成实际燃烧供热的损失，在实施步骤S5)时，在应赋予蓄热烧嘴的燃料及空气的压力和流量参数中，还要加入此参数值5～10％的附加量，以提高蓄热烧嘴的燃烧强度，补回因为燃烧时间的减少而造成的供热负荷损失。

本发明提供的蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法可以在蓄热式推钢式加热炉、蓄热式步进式加热炉、蓄热式环形加热炉、蓄热式退火炉、蓄热式室式加热炉、蓄热式台车式加热炉和蓄热式推杆式加热炉中得以应用。

在具体的实施过程中，蓄热式加热炉中的蓄热体可以为陶瓷蜂窝体或高铝质蓄热球中的任意一种或两种的混合物。

此外，本发明提供的蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法在具体的实施过程中，蓄热式加热炉中使用的燃料可以为煤气、天然气、液化石油气、柴油、重油、醇基燃料中的任意一种。

为更清楚、更直观、更方便地理解本实施提供的蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，以下，以具体的案例进行说明。

案例1、一个以“1烧3排烟”形式构建的蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法

对于一个具有24个蓄热烧嘴的蓄热式加热炉来说，如果按照现有技术将蓄热烧嘴“成对配置、成对使用”，那么，将出现12个蓄热烧嘴在进行燃烧工作时，另外12个蓄热烧嘴应该在做排烟操作；

如果设定的蓄热烧嘴燃烧与排烟操作转换的转换周期为120秒的话，那么，在该蓄热式加热炉处于正常工作状态下且达到额定供热负荷时，在一个蓄热烧嘴燃烧与排烟转换周期内，将有12个蓄热烧嘴先燃烧60秒，然后再排烟60秒，而另外的12个蓄热烧嘴则先排烟60秒，然后再燃烧60秒，12个蓄热烧嘴的燃烧功率应该达到该蓄热式加热炉预设的供热负荷，即每个蓄热烧嘴在120秒内应提供蓄热式加热炉1/12的供热负荷；

同时，可以看到，由于燃烧与排烟的蓄热烧嘴数量相等，蓄热烧嘴因为需要达到预设的供热负荷可能需要进行强化燃烧或蓄热式加热炉处于高负荷供热时，就会出现“烧多排少”的问题，存在“高炉压”的风险。

而按照本发明提供的不对称燃烧及排烟方法：

首先，将24个蓄热烧嘴划分为6个不对称燃烧及排烟单元，每个不对称燃烧及排烟单元中包含4个蓄热烧嘴，按照S4)中“当各不对称燃烧及排烟单元内的某一蓄热烧嘴进行燃烧工作时，该不对称燃烧及排烟单元内的其余蓄热烧嘴进行排烟操作”的描述，每个不对称燃烧及排烟单元中的一个蓄热烧嘴处于燃烧工作状态时，其余三个蓄热烧嘴应该处于排烟工作状态；

其次，按照该蓄热式加热炉的供热负荷要求，每个不对称燃烧及排烟单元应该承担1/6的供热负荷；

此外，如果按原定的120秒作为转换周期，那么，在一个不对称燃烧及排烟单元内，各蓄热烧嘴的转换周期就变成120秒的1/4，即30秒，也就是说，在一个不对称燃烧及排烟单元内，每个蓄热烧嘴燃烧工作30秒后转为排烟操作，同时，不对称燃烧及排烟单元内经排列组合后的排序，下一个蓄热烧嘴将由排烟操作状态转换为燃烧工作状态并工作30秒，其余蓄热烧嘴以此方式循环轮换。

一个转换周期内，每个不对称燃烧及排烟单元需承担蓄热式加热炉1/6的供热负荷，而同一时间段内，每个按“成对配置、成对使用”这种现有模式工作的单个蓄热烧嘴提供的供热负荷为蓄热式加热炉供热负荷的1/12。

为了保证每个不对称燃烧及排烟单元与按现有模式工作的一个处于燃烧状态时的蓄热烧嘴的燃烧功率“水当量”相当，那么，相同时间内，每个不对称燃烧及排烟单元提供的燃烧功率，应该是按现有模式工作的一个处于燃烧状态时的蓄热烧嘴提供的燃烧功率的2倍。

如此，若以120秒的周期计，每个不对称燃烧及排烟单元内的蓄热烧嘴需要供给的燃料数量和对应空气的数量应该为按现有技术工作的一个蓄热烧嘴燃烧时所需燃料数量和对应空气数量的2倍，同时，其工作时间是按现有技术工作的一个蓄热烧嘴燃烧时间的1/4即30秒。

从上述描述中可以看出：

在任一时间段内，采用本发明的蓄热式加热炉只有1/4的蓄热烧嘴处在燃烧工作状态，而3/4的蓄热烧嘴始终处在排烟作业状态，排烟作业的蓄热烧嘴数量超过燃烧作业的蓄热烧嘴数量，如此，使得排烟效率提高，排烟量增大，进而使得每个蓄热烧嘴的排烟阻力下降，排出的烟气温度下降，排烟引风机的排烟能力能够维持不降，总的排烟负荷可极大地提高，从根本上改变现有技术中，蓄热式加热炉高负荷工作时出现的“产多排少”问题，解除了“高炉压”的风险，即使在蓄热式加热炉处于高负荷工作状态、炉内产烟总量很大的情况下，也不易出现“产多排少”和“高炉压”问题。

案例2、一个以“1烧2排烟”形式构建的蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法

对于一个设置24个蓄热烧嘴的蓄热式加热炉来说，如果按照现有技术将蓄热烧嘴“成对配置、成对使用”，那么，将出现12个蓄热烧嘴在处于燃烧工作状态时，另外12个蓄热烧嘴则处于排烟工作状态，如果设定的蓄热烧嘴其燃烧与排烟操作各自的工作周期为60秒的话，那么，在120秒内，12个蓄热烧嘴先燃烧60秒，然后再排烟60秒，而另一半得12个蓄热烧嘴则先排烟60秒，然后再燃烧60秒；可以看到，由于燃烧与排烟的蓄热烧嘴数量相等，转换时间也相等，蓄热烧嘴处于高负荷供热时就会出现“产多排少”的问题，存在“高炉压”的风险。

而按照本发明提供的不对称燃烧及排烟方法：

首先，将24个蓄热烧嘴划分为8个不对称燃烧及排烟单元，每个不对称燃烧及排烟单元中包含3个蓄热烧嘴，按照S4)中“当各不对称燃烧及排烟单元内的某一蓄热烧嘴进行燃烧工作时，该不对称燃烧及排烟单元内的其余蓄热烧嘴进行排烟操作”的描述，每个不对称燃烧及排烟单元中的一个蓄热烧嘴处于燃烧工作状态时，其余两个蓄热烧嘴应该处于排烟工作状态；

既在任一时间段内，采用本发明的蓄热式加热炉中，将有8个蓄热烧嘴在进行燃烧工作，而另外的16个蓄热烧嘴做排烟操作，排烟与燃烧的蓄热烧嘴比为2∶1，排烟的蓄热烧嘴数量远大于燃烧的蓄热烧嘴数量，从而可以很好地避免出现“烧多排少”的状况，排除“高炉压”的风险。

按照案例1相同的方法推演可知：

以“1烧2排烟”形式构建的蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法中，同一时间段内，1个不对称燃烧及排烟单元的燃烧功率，应该与按现有模式工作的处于燃烧状态的单个蓄热烧嘴的燃烧功率的“水当量”相当，即按现有模式工作的蓄热烧嘴燃烧功率的1.5倍，如此，各不对称燃烧及排烟单元内的各蓄热烧嘴其需要供给的燃料数量和对应空气的数量应该为按一个现有技术模式工作的蓄热烧嘴燃烧时所需燃料数量和对应空气数量的1.5倍，其燃烧工作时间应为按现有模式工作的单个蓄热烧嘴燃烧工作时间的1/3。

从上述描述中可以看出：

在任一时刻，采用本发明提供的方法工作的蓄热式加热炉只有1/3的蓄热烧嘴处在燃烧工作状态，而2/3的蓄热烧嘴处在排烟作业状态，排烟作业的蓄热烧嘴数量超过燃烧作业的蓄热烧嘴数量，如此，使得排烟效率提高，排烟量增大，进而使得每个蓄热烧嘴的排烟阻力下降，排出的烟气温度下降，排烟引风机的排烟能力能够维持不降，总的排烟负荷可极大地提高，从根本上改变现有技术中，蓄热式加热炉高负荷工作时出现的“产多排少”问题，解除了“高炉压”的风险，即使在蓄热式加热炉处于高负荷工作状态、炉内产烟总量很大的情况下，也不易出现“产多排少”和“高炉压”等问题。

案例3、以“1烧2排烟”及“1烧3排烟”混合形式构建的蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法

在一个具有多个蓄热烧嘴的蓄热式加热炉上，不仅可以按案例1进行“1烧3排烟”形式划分不对称燃烧及排烟单元内，也可以按案例2进行“1烧2排烟”形式划分不对称燃烧及排烟单元内，还可以将蓄热式加热炉上的多个蓄热烧嘴根据就近原则划分出“1烧3排烟”和“1烧2排烟”混合的不对称燃烧及排烟单元，以此构建出蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法。

通过“1烧2排烟”及“1烧3排烟”混合形式构建的蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法中，在相同的时间段内，各不对称燃烧及排烟单元内的燃烧功率应该与按现有模式工作的处于燃烧状态时的单个蓄热烧嘴的燃烧功率“水当量”相当，因此，可据此确定各不对称燃烧及排烟单元内，各蓄热烧嘴相应的燃烧工作时间、需要供给的燃料数量和对应空气的数量等工作参数。

由于具体的推演过程及工作原理与案例1或案例2中的基本相同，故此不再赘述。

需要特别说明的是：

本发明实施例提供的蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法是在现有蓄热式加热炉的基础上推出的一种能够消除“高炉压”风险的操作方法，期间并不改原有的蓄热式加热炉硬件设施及其布置方式，因此，对于包括4n(n为自然数)个蓄热烧嘴的蓄热式加热炉来说，可根据实际工作的需要，在燃烧与排烟方式上，方便地切换为按现有技术中的工作模式，即蓄热烧嘴“成对配置、成对使用”，按对称燃烧排烟的方式进行工作。

由于蓄热式加热炉的对称燃烧排烟方式为现有技术，不是本发明提供的技术范畴，故这里不作深入讨论。

综上所述，可以看出：

首先，本实施例提供的一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，通过将蓄热式加热炉的所有蓄热烧嘴按就近原则以3个和/或4个一组的方式划分出n个不对称燃烧及排烟单元，再根据蓄热式加热炉的供热负荷推算出某一时段内各不对称燃烧及排烟单元应提供的单元供热负荷，并根据单元供热负荷推算出应赋予各不对称燃烧及排烟单元的燃料数量和对应的空气数量，再根据燃料数量和对应的空气数量确定应赋予各不对称燃烧及排烟单元燃料及空气的压力和流量，同时，在各不对称燃烧及排烟单元内按排列组合方式确定各蓄热烧嘴的燃烧和排烟顺序、以及燃烧工作时间，最后，将各不对称燃烧及排烟单元内的各蓄热烧嘴的燃烧和排烟顺序、以及燃烧工作时间、应赋予的燃料及空气的压力和流量参数输入控制系统，由控制系统控制各不对称燃烧及排烟单元内的各蓄热烧嘴、以及配合蓄热烧嘴工作的辅助装置按参数进行工作，当各不对称燃烧及排烟单元内的某一蓄热烧嘴进行燃烧工作时，该不对称燃烧及排烟单元内的其余蓄热烧嘴进行排烟操作，以此构成蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟工作方式，从根本上改变现有技术中，蓄热式加热炉工作时、特别是在高负荷工作时极易出现的“产多排少”，也就是蓄热式加热炉工作时炉内产生的烟气总量大于同一时间段内从炉内排出烟气总量的状况，解除了“高炉压”的风险；

其次，本实施例提供的一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，按照原蓄热式加热炉的供热负荷分配各不对称燃烧及排烟单元的单元供热负荷，与传统对称燃烧的蓄热式加热炉相比，供热负荷没有改变，且蓄热烧嘴和蓄热式加热炉的其他硬件配置也无需大的调整，更不要额外增加设备和设施，就能有效克服“产多排少”问题，解除蓄热式加热炉的“高炉压”风险，同时实现单个蓄热烧嘴短时间燃烧长时间排烟即所谓“少烧多排”、以及燃料与空气的快速供给和炉内烟气以允许的流速徐缓排出，即所谓“快给慢排”的工作模式；

再次，本实施例提供的一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，在原蓄热式加热炉有效长度和宽度一定的条件下，由于能够有效克服“产多排少”问题，使得燃料与空气能够更好地混合燃烧，获得更高的燃烧温度和燃烧速度，因而可以实现更大的炉底强度指标，在一定的时间内，完成更多的钢坯加热，且不会出现高炉压，也不会出现燃料不完全燃烧而导致能耗增加的问题；

此外，通过应用本实施例提供的一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，可以优化蓄热烧嘴使用的空气和燃料的组成配比，实现更好的燃烧效果，同时，由于可以实现燃料与空气的快速供给和烟气的徐缓排出即所谓“快给慢排”的工作模式，使得燃烧的强度得以提高，能够获得更高的温度，而烟气以允许的流速徐缓排出，则可减少热量的损失、降低排出烟气的温度从而保证排烟设备的安全、提高排烟设备的工作效能；

最后，本实施例提供的一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，设计思路清晰、独特和新颖，操作应用方便，适用性、拓展性强，不仅适用于蓄热式加热炉的燃烧及排烟，而且能够适用于以蓄热烧嘴为燃烧和排烟装置的各种加热炉和蓄热式换热器，具有开拓性和启发性，实施应用后能够获得较好的社会效益，同时企业也能获得相应的经济效益，因此，极具推广应用价值。

在上述说明书的描述过程中，术语“本实施例”、“本发明实施例”、“如……所示”、“进一步的”、“进一步改进的技术分方案”等的描述，意指该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例，而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点等可以在任意一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合或组合。

此外，在不产生矛盾的前提下，本领域的普通技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合或组合。

最后应说明的是：

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非是对其的限制；

尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，本领域技术人员根据本说明书内容所做出的非本质改进和调整或者替换，均属本发明所要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法；

所述蓄热式加热炉包括由钢结构及炉衬组成的炉体、蓄热烧嘴、控制系统、以及由所述控制系统控制用以配合所述蓄热烧嘴工作的辅助装置；

所述蓄热烧嘴设置在所述炉体上，且所述蓄热烧嘴有3n和/或4n个，其中，n为自然数；

所述控制系统通过所述辅助装置对所述蓄热烧嘴进行燃烧和排烟两种工作模式的操控和转换；

所述蓄热式加热炉的设计供热负荷为一定值；

其特征在于，包括如下步骤：

S1)将所述炉体上设置的所有所述蓄热烧嘴按就近原则以3个和/或4个一组的方式划分出n个不对称燃烧及排烟单元；

S2)将所述蓄热式加热炉的设计供热负荷值除以n，其商值即为各所述不对称燃烧及排烟单元应提供的单元供热负荷；

S3)根据各所述单元供热负荷计算出单位时间内、各所述不对称燃烧及排烟单元应获得的燃料数量和对应的空气数量，再根据所述燃料数量和对应的空气数量确定应赋予各所述不对称燃烧及排烟单元的燃料及空气的压力和流量值；

S4)在各所述不对称燃烧及排烟单元内按排列组合方式确定各所述蓄热烧嘴的燃烧和排烟顺序、以及燃烧工作时间，当各所述不对称燃烧及排烟单元内的某一蓄热烧嘴进行燃烧工作时，该不对称燃烧及排烟单元内的其余蓄热烧嘴进行排烟操作；

S5)将各所述不对称燃烧及排烟单元内的各蓄热烧嘴的燃烧和排烟顺序、以及燃烧工作时间、应赋予的燃料数量和对应的空气数量的压力和流量值参数输入所述控制系统；

S6)所述控制系统控制各所述不对称燃烧及排烟单元内的各蓄热烧嘴、以及配合所述蓄热烧嘴工作的所述辅助装置按所述参数进行工作，即构成所述蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟工作方式。

2.如权利要求1所述的蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，其特征在于：

在步骤S5)中，所述应赋予的燃料数量和对应的空气数量的压力和流量值参数中，还要加入此参数值5～10％的附加量，用此所述附加量弥补由于前一所述蓄热烧嘴在燃烧工作模式转换为排烟工作模式时蓄热烧嘴因为需要排除蓄热体内的烟气而延后燃烧所耽误时间造成实际燃烧供热的损失。

3.如权利要求1所述的蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，其特征在于：

所述蓄热式加热炉具体为采用蓄热烧嘴进行加热的推钢式加热炉、步进式加热炉、环形加热炉、连续退火炉、室式加热炉、台车式加热炉、蓄热式换热器中的任意一种。

4.如权利要求1所述的蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，其特征在于：

所述蓄热式加热炉其蓄热体为陶瓷蜂窝体或高铝质蓄热球中的任意一种或两种的混合物。

5.如权利要求1所述的蓄热式加热炉的不对称燃烧及排烟方法，其特征在于：

所述燃料为高炉煤气、焦炉煤气、城市煤气、天然气、液化石油气、柴油、重油、醇基燃料中的任意一种。

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