CN112013406A - 一种矿热炉烟气安全高效燃烧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于矿热炉烟气安全高效燃烧技术领域，一种矿热炉烟气安全高效燃烧系统，包括有炉顶压力检测仪、矿热炉和环缝引射器，所述炉顶压力检测仪安装在矿热炉上，用于检测矿热炉的炉顶烟气压力数据，所述环缝引射器用于根据压力检测仪检测的烟气压力数据调整烟气引射量，让高温烟气进行高效燃烧；可将矿热炉产生的高温高尘烟气送入与矿热炉配套的回转窑中安全高效燃烧利用，特别是本发明采用了带环缝引射器烧嘴，通过引射量的控制可直接控制矿热炉炉顶压力在安全范围内，同时可控制烟气燃烧时的空燃比，并缩小高温烟气管道通径，大幅延长清灰周期，是矿热炉安全生产、节能降耗的一种新系统、新方法。
Description
技术领域
本发明属于矿热炉烟气安全高效燃烧技术领域，尤其涉及一种矿热炉烟气安全高效燃烧系统。
背景技术
目前国内有上百套RKEF(矿热炉+回转窑)镍铁生产线，其中有近半的企业已经将矿热炉的高温烟气送至回转窑利用，但普遍存在一些安全隐患和生产上的故障。
目前的矿热炉一般炉盖不密封，为防止烟气外溢造成煤气中毒事故，一般是设法在炉顶形成负压，但负压吸入空气后会在炉顶形成高温燃烧，烟气温度会高达1100℃左右，其含尘量高达30g/m3，压力极低，难以远送，通常直接放散，但烟气中含有50％左右的CO，热值可达6.4MJ/Nm3，加上烟气显热则高达8MJ/Nm3左右，一座年产10万吨的矿热炉烟气量高达1亿标立方米/年，烟气热焓相当于21650吨标煤/年，相当于27560吨实物煤/年，因此许多企业都想利用好这些热能。
目前大部分利用的方法都是通过管道将矿热炉烟尘沉降室出来的烟气直接送入回转窑内，利用自然吸空气进行燃烧，这种方法目前存在三大问题：
其一，由于矿热炉通常炉顶的炉盖是不密封的，因此炉顶压力无法控制，压力高时烟气外溢造成煤气中毒事故，压力低时大量吸入空气造成炉顶内燃烧，形成高温大大缩短炉盖寿命和造成炉顶设备故障；
其二，送入回转窑内的烟气空燃比无法控制，只是靠管道口的周边空隙吸入冷风，吸入多时造成窑头温度大幅下降，吸入少时形成不完全燃烧，浪费能源；
其三，由于烟气压力太低，管道只能做得很粗大，但管道越粗流速越低，粉尘越容易沉降在管道内，大量的粉尘经常造成管道堵塞，清灰工作影响正常生产节奏。
本发明的任务就是要解决以上三个问题，使得在安全使用高温高尘烟气热焓的同时，解决管道易堵塞和高效燃烧的问题。
发明内容
本发明为解决矿热炉烟气利用时存在的炉顶压力无法控制、进入回转窑的烟气无法高效燃烧及粉尘易堵问题，提供一种矿热炉烟气安全高效燃烧系统。
一种矿热炉烟气安全高效燃烧系统，包括有炉顶压力检测仪、矿热炉和环缝引射器，所述炉顶压力检测仪安装在矿热炉上，用于检测矿热炉的炉顶烟气压力数据，所述环缝引射器用于根据压力检测仪检测的烟气压力数据调整烟气引射量，让高温烟气进行高效燃烧。
优选的，所述矿热炉由矿热炉本体和炉盖组成，所述炉顶压力检测仪安装在炉盖的中间部位。
优选的，还包括上升烟管和烟尘沉降室，所述上升烟管用于连接炉盖与烟尘沉降室,所述上升烟管由内衬耐火材料和隔热材料的钢管制成，所述烟尘沉降室由内衬耐火材料和隔热材料的钢结构制成。
优选的，所述烟尘沉降室是利用流体扩张、收缩和碰撞作用使烟尘中的大颗粒在烟尘沉降室内收集下来。
优选的，还包括烟气下降管，所述烟气下降管用于将高温烟气从烟尘沉降室下引到环缝引射器进行燃烧；所述烟气下降管由内衬耐火材料和隔热材料的钢管制成。
优选的，还包括回转窑，所述回转窑位于所述引射器远离矿热炉的一端，且所述回转窑靠矿热炉一端的端面偏上方安装有引射器。
优选的，所述环缝引射器包括引射器引射部和引射器烧嘴部。
优选的，所述引射器引射部用于控制矿热炉的炉顶压力，引射器部的烟气引射量由控制系统根据炉顶压力检测仪的实时数据进行控制，所述引射器烧嘴部负责高温烟气的高效燃烧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、可解决由于炉盖不密封引起的烟气外溢造成煤气中毒事故隐患，或吸入大量冷空气形成在炉顶腔内燃烧，产生高温造成炉顶设备故障隐患；
2、可解决烟气燃烧时的空燃比问题，形成可控的完全燃烧；
3、可解决烟气管道粉尘易堵塞问题，大幅延长检修周期。
附图说明
图1为本发明的系统示意图；
图2为本发明中引射器结构示意图；
图中：1-矿热炉，2-矿热炉本体，3-炉盖，4-炉顶压力检测仪，5-上升烟管，6-烟尘沉降室，7-烟气下降管，8-环缝引射器，9-回转窑，10-引射器烧嘴部，11-引射器引射部，12-烟气接口，13-引射器环缝，14-介质接口，15-助燃空气接口，16-助燃空气喷口，17-混合腔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-图2，本发明提供一种矿热炉烟气安全高效燃烧系统，包括有炉顶压力检测仪4、矿热炉1和环缝引射器8，炉顶压力检测仪4安装在矿热炉1上，用于检测矿热炉1的炉顶烟气压力数据，环缝引射器8用于根据压力检测仪4检测的烟气压力数据调整烟气引射量，让高温烟气进行高效燃烧；矿热炉1由矿热炉本体2和炉盖3组成，炉顶压力检测仪4安装在炉盖3的中间部位。
在本实施方式中，通过炉顶压力检测仪4、矿热炉1和环缝引射器8，将炉顶压力检测仪4安装在炉盖3的中间部位，并检测炉顶烟气压力数据，环缝引射器8用于根据压力检测仪4检测的烟气压力数据调整烟气引射量，让高温烟气进行高效燃烧
进一步的，还包括上升烟管5和烟尘沉降室6，上升烟管5用于连接炉盖3与烟尘沉降室6,上升烟管5由内衬耐火材料和隔热材料的钢管制成，烟尘沉降室6由内衬耐火材料和隔热材料的钢结构制成。烟尘沉降室6是利用流体扩张、收缩和碰撞作用使烟尘中的大颗粒在烟尘沉降室6内收集下来。还包括烟气下降管7，烟气下降管7用于将高温烟气从烟尘沉降室6下引到环缝引射器8进行燃烧；烟气下降管7由内衬耐火材料和隔热材料的钢管制成。
在本实施方式中，上升烟管5用于连接炉盖3与烟尘沉降室6,且都是由内衬耐火材料和隔热材料制成，可以有效的避免因为管道的长时间使用，导致腐蚀，融化，使整个系统存在安全隐患。
在本实施方式中，还包括回转窑9，回转窑9位于引射器8远离矿热炉1的一端，且回转窑9靠矿热炉一端的端面偏上方安装有引射器8。环缝引射器8包括引射器引射部11和引射器烧嘴部10。引射器引射部11用于控制矿热炉1的炉顶压力，引射器部11的烟气引射量由控制系统根据炉顶压力检测仪4的实时数据进行控制，引射器烧嘴部10负责高温烟气的高效燃烧。
进一步的，应用该系统的方法，包括步骤如下：
S1：从矿热炉1炉顶引出的高温高尘烟气通过设置在炉盖3上的上升烟管5进入烟尘沉降室6，烟气在烟尘沉降室6中在扩张、收缩、碰撞等作用下，其中的大颗粒粉尘被沉降在烟尘沉降室6的底部，可在线定期清理；
S2：烟气接口12与烟气下降管7连通，将高温烟气与环缝引射器连通。
S3：环缝引射器的引射介质从介质接口14进入，从引射器环缝13沿管壁高速喷入引射器内，对中心烟气形负压引射力，烟气从烟尘沉降室通过烟气下降管被引射进环缝引射器，其中环缝引射器是由压缩空气或氮气驱动，引射量由控制系统根据炉顶压力检测仪的实测数据进行控制，调节引射量可将矿热炉的炉顶压力控制在0～－10Pa之间，避免烟气外溢或大量吸入冷风；
S4：由于采用了环缝引射器，所产生的引射力可克服较大的管道阻力，因此烟气管道的通径可大幅减小，形成较高的烟气流速，环缝引射器与其它形式引射器(譬如中心引射器)相比，制作成本低、引射介质量小、结构简单、烟尘不易堵塞；
S5：助燃空气从助燃空气接口引入，烟气引射入烧嘴后，与烧嘴助燃空气喷口16喷出的助燃空气在混合腔17内混合，然后在回转窑内形成长火焰充分燃烧，助燃空气量由控制系统根据引射介质流量折算控制。可将空燃比控制在1.1～1.2之间。
在本实施方式中，设置烟气上升管、烟尘沉降室和烟气下降管，形成烟气通道，使从矿热炉1炉顶引出的高温高尘烟气通过设置在炉盖3上的上升烟管5进入烟尘沉降室6，烟气在烟尘沉降室6中在扩张、收缩、碰撞等作用下，其中的大颗粒粉尘被沉降在烟尘沉降室6的底部，可在线定期清理。
在本实施方式中，是在由矿热炉向回转窑输送高温高尘烟气的管道末端设置环缝引射器，环缝引射器所产生的引射力可克服较大的管道阻力，因此烟气管道的通径可大幅减小，环缝引射器与其它形式引射器(譬如中心引射器)相比，制作成本低、引射介质量小、结构简单、烟尘不易堵塞。
在本实施方式中，高温高尘烟气引射入烧嘴后，与烧嘴助燃空气喷口16喷出的助燃空气在混合腔17内混合，然后在回转窑内形成长火焰充分燃烧，从助燃空气接口15鼓入的空气量由控制系统根据鼓入引射介质接口14的引射介质流量折算控制。可将实际空燃比控制在1.1～1.2之间，可解决烧嘴燃烧时的空燃比问题，形成可控的完全燃烧。
本发明不仅可充分利用矿热炉烟气的热焓，同时可解决掉由于炉盖不密封可能造成的安全隐患，以及大幅延长管道清灰的周期，可达到矿热炉烟气安全高效利用的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种矿热炉烟气安全高效燃烧系统，包括有炉顶压力检测仪(4)、矿热炉(1)和环缝引射器(8)，其特征在于：所述炉顶压力检测仪(4)安装在矿热炉(1)上，用于检测矿热炉(1)的炉顶烟气压力数据，所述环缝引射器(8)用于根据压力检测仪(4)检测的烟气压力数据调整烟气引射量，让高温烟气进行高效燃烧。
2.如权利要求1所述的一种矿热炉烟气安全高效燃烧系统，其特征在于：所述矿热炉(1)由矿热炉本体(2)和炉盖(3)组成，所述炉顶压力检测仪(4)安装在炉盖(3)的中间部位。
3.如权利要求1所述的一种矿热炉烟气安全高效燃烧系统，其特征在于：还包括上升烟管(5)和烟尘沉降室(6)，所述上升烟管(5)用于连接炉盖(3)与烟尘沉降室(6)，所述上升烟管(5)由内衬耐火材料和隔热材料的钢管制成，所述烟尘沉降室(6)由内衬耐火材料和隔热材料的钢结构制成。
4.如权利要求3所述的一种矿热炉烟气安全高效燃烧系统，其特征在于：所述烟尘沉降室(6)是利用流体扩张、收缩和碰撞作用使烟尘中的大颗粒在烟尘沉降室(6)内收集下来。
5.如权利要求4所述的一种矿热炉烟气安全高效燃烧系统，其特征在于：还包括烟气下降管(7)，所述烟气下降管(7)用于将高温烟气从烟尘沉降室(6)下引到环缝引射器(8)进行燃烧；所述烟气下降管(7)由内衬耐火材料和隔热材料的钢管制成。
6.如权利要求5所述的一种矿热炉烟气安全高效燃烧系统，其特征在于：还包括回转窑(9)，所述回转窑(9)位于所述引射器(8)远离矿热炉(1)的一端，且所述回转窑(9)靠矿热炉一端的端面偏上方安装有引射器(8)。
7.如权利要求6所述的一种矿热炉烟气安全高效燃烧系统，其特征在于：所述环缝引射器(8)包括引射器引射部(11)和引射器烧嘴部(10)。
8.如权利要求7所述的一种矿热炉烟气安全高效燃烧系统，其特征在于：所述引射器引射部(11)用于控制矿热炉(1)的炉顶压力，引射器部(11)的烟气引射量由控制系统根据炉顶压力检测仪(4)的实时数据进行控制，所述引射器烧嘴部(10)负责高温烟气的高效燃烧。
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