CN111964467B - 轧钢加热炉预混富氧与射氧融合的富氧燃烧系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轧钢加热炉预混富氧与射氧融合的富氧燃烧系统，包括加热炉、燃料系统、助燃系统，所述加热炉包括预热段、一加热段、二加热段、均热段，一加热段设有一加热段侧烧嘴、一加热段氧枪，二加热段设有二加热段平焰烧嘴、二加热段底部直焰烧嘴、二加热段平焰烧嘴、均热段底部直焰烧嘴，均热段平焰烧嘴；助燃系统包括氧气管道、氧气阀组、射氧燃烧系统及预混富氧燃烧系统；氧气管道通过氧气阀组向射氧燃烧系统及预混富氧燃烧系统供氧。本发明将预混富氧和射氧燃烧系统有机融合，可进一步提高加热炉的燃烧效率和产能，降低燃料消耗，提高钢坯温度均匀性。

Description

轧钢加热炉预混富氧与射氧融合的富氧燃烧系统及方法

技术领域

本发明涉及工业加热炉节能技术领域，特别涉及一种轧钢加热炉预混富氧与射氧融合的富氧燃烧系统及方法。

背景技术

富氧燃烧技术在加热炉领域有传导效率和燃烧效率高，提高加热炉产能,节约燃料，降低NOx和C0₂的排放等多方面优势，应用前景非常广阔。

目前，轧钢加热炉富氧燃烧有如下几种方式：空气与氧气预先混合后供入烧嘴燃烧即为预混富氧燃烧、氧气插入式富氧燃烧即为射氧燃烧、纯氧燃烧以及烟气回流富氧燃烧。对于传统的加热炉燃烧器来说，空气与氧气预先混合后供入烧嘴燃烧，氧浓度高会造成燃烧速率加快，火焰缩短，燃烧区域更加集中，使得炉膛温度分布的均匀性变差，NOx的形成剧烈增加，同时钢坯的氧化烧损将增大，不利于提高钢铁生产的质量；传统的氧气插入式燃烧在加热炉领域基本是解决加热能力不足或提高产能角度出发，本文所述的射氧为目前采用的高级氧枪式射氧，不仅解决加热炉提产问题还可以解决炉温均匀性、污染生成和氧化烧损等问题，但射氧燃烧适用于有侧烧嘴的加热炉；纯氧燃烧因氧气成本高，烟气回流富氧燃烧方式因技术不成熟，国内加热炉鲜有应用。

目前国内外有对富氧燃烧在加热炉上应用方法的研究，如中国专利CN104266190B富氧无焰燃气燃烧器及其控制方法，该发明提出的富氧无焰燃气燃烧器，将稀释燃烧技术与富氧燃烧技术有机结合，实现炉富氧燃烧。但存在需要将原有加热系统全部改进后才能应用。

中国专利CN103343965A：一种利用富氧燃烧的加热炉系统，该发明涉及一种空气与氧气预先混合后供入烧嘴燃烧加热炉系统，采用富氧燃烧技术，可实现低热值煤气的有效利用，更加高效、节能、环保。但存在富氧浓度过高会造成燃烧速率加快，火焰缩短，燃烧区域更加集中，使得炉膛温度分布的均匀性变差等问题，单独使用预混富氧燃烧系统节能效果不明显。

在不改变原烧嘴结构且侧烧嘴负荷低于15％以下时，单独使用射氧富氧燃烧系统，节能效果不明显，由于预混富氧燃烧氧浓度不易高，单独使用节能效果也不明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种加热炉预混富氧与射氧融合的富氧燃烧系统，提高加热炉燃烧效率和传热效率，实现提高产能、提高质量，降低燃料消耗及NOx的排放，降低投资成本。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

轧钢加热炉预混富氧与射氧融合的富氧燃烧系统，包括加热炉、燃料系统、助燃系统，所述加热炉包括预热段、一加热段、二加热段、均热段，一加热段设有一加热段侧烧嘴、一加热段氧枪，二加热段设有二加热段平焰烧嘴、二加热段底部直焰烧嘴、二加热段平焰烧嘴、均热段底部直焰烧嘴，均热段平焰烧嘴；

助燃系统包括氧气管道、氧气阀组、射氧燃烧系统及预混富氧燃烧系统；氧气管道通过氧气阀组向射氧燃烧系统及预混富氧燃烧系统供氧；

预混富氧燃烧系统包括预混富氧氧气管道、助燃空气管道、助燃气预热器，助燃空气管道上设有鼓风机，鼓风机将助燃空气经助燃空气调节阀和助燃空气流量检测仪表送到助燃气预热器；

预混富氧氧气管道的氧气经预混富氧氧气调节阀和预混富氧氧气流量检测仪表后送到助燃空气管道，与助燃空气均匀混合后送到助燃气预热器；预热后的助燃气分别送到二加热段平焰烧嘴、均热段平焰烧嘴、二加热段底部直焰烧嘴、均热段底部直焰烧嘴及一加热段侧烧嘴。

射氧燃烧系统包括射氧氧气管道，射氧氧气管道的氧气经射氧氧气调节阀送入一加热段氧枪，氧枪喷射方向与一加热段侧烧嘴法线夹角为0°-65°。

轧钢加热炉预混富氧与射氧融合的富氧燃烧系统的控制方法，加热炉采用混合煤气为燃料，控制方法包括：

1)当加热炉炉温达到850℃以上，打开预混富氧氧气调节阀，氧气开始注入到助燃空气管道中，助燃空气和氧气均匀混合后经预热后送到所有烧嘴，按助燃空气中氧浓度21％-28％控制预混富氧氧气管道内的氧气量；

2)正常生产时氧浓度按23-25％控制，当出现煤气热值低于标准值的10％以下，氧浓度按25-28％控制；

3)当加热炉炉膛温度＞850℃时，控制氧气从氧枪喷射到炉膛，实现射氧燃烧；

4)当加热炉一加热段侧烧嘴所需煤气用量达到设计用量50％以上时，提高氧枪的氧气流量使助燃空气中氧浓度到65％；当加热炉一加热段侧烧嘴所需煤气量小于设计用量50％时，降低氧枪的氧气流量直到0，氧浓度控制降低至21％；

5)当加热炉炉膛温度≤800℃时，停止预混富氧的氧气加入，同时关闭射氧氧气阀门，加热炉富氧燃烧切换到常规燃烧。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明将预混富氧和射氧燃烧系统有机融合，可进一步提高加热炉的燃烧效率和产能，降低燃料消耗，提高钢坯温度均匀性，射氧燃烧系统中一加热段氧枪射出的氧气在炉膛内形成负压引射区，卷吸炉膛内高温烟气及未燃尽的燃料，达到充分燃烧及炉内温度场更均匀的状态，同时空气量的减少，减少排烟损失降低NOx排放，同时制造成本低，生产稳定性好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1氧气管道，2氧气阀组，3鼓风机，4助燃空气调节阀，5助燃空气流量检测仪表，6助燃气预热器，7预热气出口总阀，8射氧氧气管道，9均热段平焰烧嘴，10助燃空气管道，11二加热段平焰烧嘴，12预混富氧氧气管道，13一加热段氧枪，14一加热段侧烧嘴，15预热段，16一加热段，17二加热段，18二加热段底部直焰烧嘴，19二加热段底部直焰烧嘴助燃气支阀，20均热段底部直焰烧嘴助燃气支阀，21均热段底部直焰烧嘴，22均热段，23预混富氧氧气流量检测仪表，24预混富氧氧气调节阀，25射氧供氧气阀门，26均热段平焰烧嘴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：

如图1，一种加热炉预混富氧与射氧融合的富氧燃烧系统，包括加热炉、燃料系统、助燃系统，所述加热炉包括预热段15、一加热段16、二加热段17、均热段22，一加热段16设有一加热段侧烧嘴14、一加热段氧枪13，二加热段17设有二加热段平焰烧嘴11、二加热段底部直焰烧嘴18、均热段底部直焰烧嘴21，均热段平焰烧嘴26；

助燃系统包括氧气管道1、氧气阀组2、射氧燃烧系统及预混富氧燃烧系统；氧气管道1通过氧气阀组2向射氧燃烧系统及预混富氧燃烧系统供氧；

预混富氧燃烧系统包括预混富氧氧气管道12、助燃空气管道10、助燃气预热器6，助燃空气管道10上设有鼓风机3，鼓风机3将助燃空气经助燃空气调节阀4和助燃空气流量检测仪表5送到助燃气预热器6；预混富氧氧气管道12的氧气经预混富氧氧气调节阀24和预混富氧氧气流量检测仪表23后送到助燃空气管道10，与助燃空气均匀混合后送到助燃气预热器6；预热后的助燃气分别送到二加热段平焰烧嘴11、均热段平焰烧嘴26、二加热段底部直焰烧嘴18、均热段底部直焰烧嘴21及一加热段侧烧嘴14。

射氧燃烧系统包括射氧氧气管道8，射氧氧气管道8的氧气经射氧氧气调节阀25送入一加热段氧枪13，一加热段氧枪13喷射方向与一加热段侧烧嘴14法线夹角为0°-65°。

加热炉预混富氧与射氧融合的富氧燃烧系统的控制方法，加热炉采用混合煤气为燃料，控制方法包括：

1)当加热炉为正常生产状态，炉温达到850℃以上，打开预混富氧氧气调节阀，氧气开始注入到助燃空气管道中，助燃空气和氧气均匀混合后经预热后送到所有烧嘴，按助燃空气中氧浓度21％-28％控制预混富氧氧气管道内的氧气量；

2)正常生产时氧浓度按23-25％控制，当出现煤气热值低于标准值的10％以下，氧浓度按25-28％控制；

3)当加热炉炉膛温度＞850℃时，控制氧气从一加热段氧枪喷射到炉膛，实现射氧燃烧；

4)当加热炉一加热段侧烧嘴所需煤气用量达到设计用量50％以上时，提高氧枪的氧气流量，使助燃空气中氧浓度到65％；当加热炉一加热段侧烧嘴所需煤气量小于设计用量50％时，降低氧枪的氧气流量直到0，氧浓度控制降低至21％；

5)当加热炉炉膛温度≤800℃时，停止预混富氧的氧气加入，同时关闭射氧氧气阀门，加热炉富氧燃烧切换到常规燃烧。

上面所述仅是本发明的基本原理，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。

Claims (2)

1.轧钢加热炉预混富氧与射氧融合的富氧燃烧系统的控制方法，包括加热炉、燃料系统、助燃系统，所述加热炉包括预热段、一加热段、二加热段、均热段，其特征在于，一加热段设有一加热段侧烧嘴、一加热段氧枪，二加热段设有二加热段平焰烧嘴、二加热段底部直焰烧嘴、均热段底部直焰烧嘴，均热段平焰烧嘴；助燃系统包括氧气管道、氧气阀组、射氧燃烧系统及预混富氧燃烧系统；氧气管道通过氧气阀组向射氧燃烧系统及预混富氧燃烧系统供氧；

预混富氧燃烧系统包括预混富氧氧气管道、助燃空气管道、助燃气预热器，助燃空气管道上设有鼓风机，鼓风机将助燃空气经助燃空气调节阀和助燃空气流量检测仪表送到助燃气预热器；

预混富氧氧气管道的氧气经预混富氧氧气调节阀和预混富氧氧气流量检测仪表后送到助燃空气管道，与助燃空气均匀混合后送到助燃气预热器；预热后的助燃气分别送到二加热段平焰烧嘴、均热段平焰烧嘴、二加热段底部直焰烧嘴、均热段底部直焰烧嘴及一加热段侧烧嘴；加热炉采用混合煤气为燃料，控制方法包括：

1）当加热炉为正常生产状态，炉温达到850℃以上，打开预混富氧氧气调节阀，氧气开始注入到助燃空气管道中，助燃空气和氧气均匀混合后经预热后送到所有烧嘴，按助燃空气中氧浓度21%-28%控制预混富氧氧气管道内的氧气量；

2）正常生产时氧浓度按23-25%控制，当出现煤气热值低于标准值的10%以下，氧浓度按25-28%控制；

3）当加热炉炉膛温度＞850℃时，控制氧气从氧枪喷射到炉膛，实现射氧燃烧；

4）当加热炉一加热段侧烧嘴所需煤气用量达到设计用量50%以上时，提高氧枪的氧气流量使助燃空气中氧浓度到65%；当加热炉一加热段侧烧嘴所需煤气量小于设计用量50%时，降低氧枪的氧气流量直到0，氧浓度控制降低至21%；

5）当加热炉炉膛温度≤800℃时，停止预混富氧的氧气加入，同时关闭射氧氧气阀门，加热炉富氧燃烧切换到常规燃烧。

2.根据权利要求1所述的轧钢加热炉预混富氧与射氧融合的富氧燃烧系统的控制方法，其特征在于，射氧燃烧系统包括射氧氧气管道，射氧氧气管道的氧气经射氧氧气调节阀送入一加热段氧枪，氧枪喷射方向与一加热段侧烧嘴法线夹角为0°-65°。

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