CN111964468A - 一种轧钢加热炉预混富氧燃烧系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加热炉预混富氧燃烧系统，包括加热炉、燃料系统、助燃系统，加热炉包括预热段、加热段、均热段，加热段设有加热段平焰烧嘴、加热段底部直焰烧嘴，均热段设有均热段平焰烧嘴、均热段底部直焰烧嘴；助燃系统包括氧气管道、氧气阀组、预混富氧燃烧系统一、预混富氧燃烧系统二，氧气管道的氧气经氧气阀组分别供应预混富氧燃烧系统一和预混富氧燃烧系统二。本发明将轧钢加热炉原有燃烧系统与预混富氧燃烧技术结合，通过预混富氧燃烧系统不同烧嘴采用不同氧浓度的控制实现全炉富氧燃烧，提高加热炉燃烧效率和传热效率，达到提高产能、节约燃料、减少排放及降低投资成本。

Description

一种轧钢加热炉预混富氧燃烧系统及方法

技术领域

本发明涉及加热炉技术领域，特别涉及一种轧钢加热炉预混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、氧气插入式富氧燃烧、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，并未真正解决炉温均匀性、污染生成和氧化烧损等问题；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。

有侧烧嘴的加热炉可以采用氧枪式富氧燃烧技术，本发明是针对没有侧烧嘴的加热炉，如何在原有加热炉燃烧器不改变的情况下，通过对加热炉不同烧嘴形式、不同加热位置采用不同的氧浓度控制方法，开发出全炉富氧燃烧技术，实现加热炉在提高产能、提高加热质量，同时节约燃料，降低NOx排放，降低成本的目的。

目前国内外有对富氧燃烧在加热炉上应用方法的研究，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。但需要将原有加热系统燃烧器全部改为富氧燃烧器后才能应用，投资成本较高。

如中国专利CN202002089U一种集中供富氧实施加热炉富氧燃烧的装置，该实用新型是有关于一种集中供富氧实施加热炉富氧燃烧的装置，不必更换现有空气助燃烧嘴，即可实现空气助燃与富氧燃烧的切换，并可根据需要调节助燃空气中的氧含量，从而最大程度降低改造和运行成本。但未提出不同烧嘴采用不同样氧浓度控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种轧钢加热炉预混富氧燃烧系统及方法，提高加热炉燃烧效率和传热效率，达到提高产能、节约燃料、减少排放及降低投资成本的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种加热炉预混富氧燃烧系统，包括加热炉、燃料系统、助燃系统，加热炉包括预热段、加热段、均热段，加热段设有加热段平焰烧嘴、加热段底部直焰烧嘴，均热段设有均热段平焰烧嘴、均热段底部直焰烧嘴；助燃系统包括氧气管道、氧气阀组、预混富氧燃烧系统一、预混富氧燃烧系统二，氧气管道的氧气经氧气阀组分别供应预混富氧燃烧系统一和预混富氧燃烧系统二；

预混富氧燃烧系统一包括预混供氧管道一、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；预混供氧管道一的氧气经预混氧气调节阀一和预混氧气流量检测仪表一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；助燃气预热后分别从加热炉两侧进入均热段平焰烧嘴、均热段底部直焰烧嘴、加热段底部直焰烧嘴及加热段平焰烧嘴；

预混富氧燃烧系统二包括预混供氧管道二，预混供氧管道二的氧气通过预混氧气调节阀二和预混氧气流量检测仪表二送到均热段底部直焰烧嘴和加热段底部直焰烧嘴与助燃气混合。

一种加热炉预混富氧燃烧系统的控制方法，加热炉采用混合煤气为燃料，包括以下步骤：

1)当加热炉未进入正常生产状态，炉温未达到850℃，预混氧气调节阀一、预混氧气调节阀二同时关闭，加热炉采用非富氧燃烧状态；

2)当加热炉进入正常生产状态，炉温达到850℃以上，且加热炉均热段及加热段的煤气用量达到设计用量60％以上时，启动预混富氧燃烧系统一，打开预混氧气调节阀一，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为助燃气，按空燃比系数控制助燃空气量，按助燃气氧浓度23％～27％从低到高控制氧气量，助燃气经预热后送到加热炉内所有烧嘴；

3)预混富氧燃烧系统一稳定运行后，再启动预混富氧燃烧系统二，打开预混氧气调节阀二，氧气直接送到所有底部直焰烧嘴与助燃气混合，按助燃气氧浓度在原有基础上提高到27-30％控制预混富氧燃烧系统二的氧气量；

4)当氧浓度＞30％，氧气管道压力＜0.5MPa，残氧检测＞8％，预混氧气调节阀一、二同时关闭，加热炉采用非富氧燃烧状态。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明将轧钢加热炉原有燃烧系统与预混富氧燃烧技术结合，通过预混富氧燃烧系统不同烧嘴采用不同氧浓度的控制实现全炉富氧燃烧，提高加热炉燃烧效率和传热效率，达到提高产能、节约燃料、减少排放及降低投资成本。

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-预混供氧管道一，8-助燃空气管道，9-均热段，10-预混供氧管道二，11-加热段平焰烧嘴，12-预热段，13-加热段，14-加热段底部直焰烧嘴，15-均热段底部直焰烧嘴，16-均热段平焰烧嘴，17-预混氧气流量检测仪表一，18预混氧气调节阀一，19-预混氧气流量检测仪表二，20-预混氧气调节阀二。

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燃烧系统，一种加热炉预混富氧燃烧系统，包括加热炉、燃料系统、助燃系统，加热炉包括预热段12、加热段13、均热段9，加热段13设有加热段平焰烧嘴11、加热段底部直焰烧嘴14，均热段设有均热段平焰烧嘴16、均热段底部直焰烧嘴15；助燃系统包括氧气管道1、氧气阀组2、预混富氧燃烧系统一、预混富氧燃烧系统二，氧气管道1的氧气经氧气阀组2分别供应预混富氧燃烧系统一、预混富氧燃烧系统二；

预混富氧燃烧系统一包括预混供氧管道一7、助燃空气管道8、助燃气预热器6；助燃空气管道8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；预混供氧管道一7的氧气经预混氧气调节阀一18和预混氧气流量检测仪表一17后送到助燃空气管道8，与助燃空气均匀混合后送到助燃气预热器6；助燃气预热后分别从加热炉两侧进入均热段平焰烧嘴16、均热段底部直焰烧嘴15、加热段底部直焰烧嘴14及加热段平焰烧嘴11；

预混富氧燃烧系统二包括预混供氧管道二10、均热段底部直焰烧嘴15、加热段底部直焰烧嘴14，预混供氧管道二10的氧气通过预混氧气调节阀二20和预混氧气流量检测仪表二19送到均热段底部直焰烧嘴15和加热段底部直焰烧嘴14与助燃气混合。

一种加热炉预混富氧燃烧系统的控制方法，加热炉采用混合煤气为燃料，助燃系统控制包括：

1)当加热炉未进入正常生产状态，炉温未达到850℃以上，预混氧气调节阀一、二同时关闭，加热炉采用非富氧燃烧状态；

2)当加热炉为正常生产状态，炉温达到850℃以上，且加热炉加热段及均热各段的煤气用量达到设计用量60％以上时，启动预混富氧燃烧系统一，打开预混氧气调节阀一，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为助燃气，按空燃比系数控制助燃空气量，按助燃气氧浓度23％～27％从低到高的方式控制氧气量，助燃气经预热后送到加热炉所有烧嘴；

3)预混富氧燃烧系统一稳定运行后，再启动预混富氧燃烧系统二，打开预混氧气调节阀二，氧气直接送到所有底部直焰烧嘴与助燃气混合，按助燃气氧浓度在原有基础上提高到27-30％控制预混富氧燃烧系统二的氧气量；

4)当氧浓度＞30％，氧气管道压力＜0.5MPa，残氧检测＞8％，预混氧气调节阀一、二同时关闭，加热炉采用非富氧燃烧状态。

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)

1.一种加热炉预混富氧燃烧系统，包括加热炉、燃料系统、助燃系统，加热炉包括预热段、加热段、均热段，加热段设有加热段平焰烧嘴、加热段底部直焰烧嘴，均热段设有均热段平焰烧嘴、均热段底部直焰烧嘴；其特征在于，助燃系统包括氧气管道、氧气阀组、预混富氧燃烧系统一、预混富氧燃烧系统二，氧气管道的氧气经氧气阀组分别供应预混富氧燃烧系统一和预混富氧燃烧系统二；

预混富氧燃烧系统一包括预混供氧管道一、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；预混供氧管道一的氧气经预混氧气调节阀一和预混氧气流量检测仪表一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；助燃气预热后分别从加热炉两侧进入均热段平焰烧嘴、均热段底部直焰烧嘴、加热段底部直焰烧嘴及加热段平焰烧嘴；

预混富氧燃烧系统二包括预混供氧管道二，预混供氧管道二的氧气通过预混氧气调节阀二和预混氧气流量检测仪表二送到均热段底部直焰烧嘴和加热段底部直焰烧嘴与助燃气混合。

2.一种根据权利要求1所述的加热炉预混富氧燃烧系统的控制方法，其特征在于，加热炉采用混合煤气为燃料，包括以下步骤：

1)当加热炉未进入正常生产状态，炉温未达到850℃，预混氧气调节阀一、预混氧气调节阀二同时关闭，加热炉采用非富氧燃烧状态；

2)当加热炉进入正常生产状态，炉温达到850℃以上，且加热炉均热段及加热段的煤气用量达到设计用量60％以上时，启动预混富氧燃烧系统一，打开预混氧气调节阀一，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为助燃气，按空燃比系数控制助燃空气量，按助燃气氧浓度23％～27％从低到高控制氧气量，助燃气经预热后送到加热炉内所有烧嘴；

3)预混富氧燃烧系统一稳定运行后，再启动预混富氧燃烧系统二，打开预混氧气调节阀二，氧气直接送到所有底部直焰烧嘴与助燃气混合，按助燃气氧浓度在原有基础上提高到27-30％控制预混富氧燃烧系统二的氧气量；

4)当氧浓度＞30％，氧气管道压力＜0.5MPa，残氧检测＞8％，预混氧气调节阀一、二同时关闭，加热炉采用非富氧燃烧状态。

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