CN113091056A - 一种还原炉天然气纯氧燃烧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种还原炉天然气纯氧燃烧系统，包括底吹氧化炉、氮气源、天然气源、氧气源、供氧单元、供气单元、供氮单元和燃烧单元，所述燃烧单元包括若干个烧嘴，所述供气单元包括供气主管路和供气支管路，所述供氧单元包括供氧主管路和供氧支管路，所述供氮单元包括供氮管路。本发明的目的在于解决或至少减轻现有还原炉的天然气纯氧燃烧系统燃烧时的火焰较为集中，使还原炉内火焰焰头区域的温度高于其他区域的温度的问题，提供一种还原炉天然气纯氧燃烧系统。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧系统技术领域，尤其涉及一种还原炉天然气纯氧燃烧系统。
背景技术
纯氧燃烧器的燃烧原理与一般燃烧器有本质上的不同，就天然气燃料而言，它是天然气与纯氧在炉内混合后均匀分布在炉膛中弥漫性燃烧，可以使燃料燃烧更加充分，节约能源，减少烟气量。纯氧燃烧器彻底抛弃了以往普通燃烧器用空气助燃的方式，提出了纯氧弥漫性燃烧技术。本方案中的纯氧燃烧装置是利用我公司的纯氧燃烧专利技术，针对本项目的氧化炉而专门设计，没有明显着火点、火焰分布均匀，燃料燃烧完全，炉窑中的烟气量会比使用普通燃烧器减少70％左右；同时由于其排烟温度为1150-1250℃，可以核算出采用纯氧助燃能够节约燃料至少50％以上。
但是现有还原炉的天然气纯氧燃烧系统燃烧时的火焰较为集中，使还原炉内火焰焰头区域的温度高于其他区域的温度，火焰温度高不利于进行还原反应。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，解决或至少减轻现有还原炉的天然气纯氧燃烧系统燃烧时的火焰较为集中，使还原炉内火焰焰头区域的温度高于其他区域的温度的问题，提供一种还原炉天然气纯氧燃烧系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种还原炉天然气纯氧燃烧系统，包括底吹氧化炉、氮气源、天然气源和氧气源，还包括供氧单元、供气单元、供氮单元和燃烧单元；
其中，所述燃烧单元包括若干个烧嘴，所述烧嘴设置于底吹氧化炉底部；
所述供气单元包括供气主管路和供气支管路，所述供气主管路一端连通至天然气源、另一端连通至其中一个烧嘴，供气主管路上按气体流通方向依次设置有第一单向阀、第一流量计、第一气动切断球阀和第一流量调节阀，所述供气支管路一端连通至供气主管路的第一流量计和第一气动切断球阀之间、另一端连通至其中一个烧嘴，供气支管路上设置有第二气动切断球阀；
所述供氧单元包括供氧主管路和供氧支管路，所述供氧主管路一端连通至氧气源、另一端连通至其中一个烧嘴，供氧主管路上按气体流通方向依次设置有减压阀、第二单向阀、第二流量计、第三气动切断球阀和第二流量调节阀，所述供氧支管路一端连通至供氧主管路的第二流量计和第三气动切断球阀之间、另一端连通至其中一个烧嘴，供氧支管路上设置有第四气动切断球阀；
所述供氮单元包括供氮管路，所述供氮管路一端连通至氮气源、另一端连通至供气主管路的第一流量调节阀和烧嘴之间，供氮管路上按气体流通方向依次设置有第三单向阀、第一针阀和第五气动切断球阀。
为了进一步实现本发明，可优先选用以下技术方案：
优选的，所述供气主管路靠近天然气源的一端设置有过滤器。
优选的，所述供气主管路、供氧主管路和供氮管路的首端以及供气主管路、供气支管路、供氧主管路和供氧支管路的尾端均设置有截止阀。
优选的，所述还原炉天然气纯氧燃烧系统还包括控制单元，所述控制单元包括PLC、第一压力变送器、第二压力变送器、第三压力变送器、第四压力变送器和第五压力变送器，所述第一压力变送器、第二压力变送器、第三压力变送器、第四压力变送器和第五压力变送器分别设置于供气主管路、供气支管路、供氧主管路、供氧支管路和供氮管路，所述PLC连接至第一流量计、第一流量调节阀、第二流量计、第二流量调节阀、第一压力变送器、第二压力变送器、第三压力变送器、第四压力变送器和第五压力变送器。
优选的，所述控制单元设置为使供氧单元逐级供氧气、供气单元单元逐级供天然气，扩大了燃烧空间，降低了火焰燃烧强度，降低了火焰温度。
优选的，首先，所述供氧支管路和供气支管路向底吹氧化炉供氧气和供天然气，氧气和天然气在底吹氧化炉内进行一次燃烧，形成根部火焰；
然后，所述供氧主管路和供气主管路向底吹氧化炉供氧气和供天然气，一次燃烧时剩余的天然气和供气主管路输入的天然气与供氧主管路输入的氧气掺混，从而形成二次燃烧，底吹氧化炉内没有明显高温区，温度分布均匀。
优选的，所述供氧主管路输入的氧气高速喷射产生的动能，卷吸周围已燃烧完的烟气，进行掺混，降低了氧气单位体积供应浓度，降低了火焰燃烧生成物的总能量，降低了火焰温度。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明纯氧燃烧器采用逐级供氧，逐级掺混的燃烧方式，扩大了燃烧空间，降低了火焰燃烧强度，降低了火焰温度。氧气和天然气在底吹氧化炉内进行一次燃烧，形成根部火焰，再进而二次燃烧，从而形成逐级燃烧，炉膛内没有明显高温区，温度分布均匀。
氧气高速喷射产生的动能，卷吸周围已燃烧完的烟气，进行掺混，降低了氧气单位体积供应浓度，降低了火焰燃烧生成物的总能量，降低了火焰温度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
具体实施方式
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做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。
实施例1：
如图1所示，一种还原炉天然气纯氧燃烧系统，包括底吹氧化炉、氮气源、天然气源和氧气源，还包括供氧单元、供气单元、供氮单元和燃烧单元；
其中，所述燃烧单元包括若干个烧嘴，所述烧嘴设置于底吹氧化炉底部；
所述供气单元包括供气主管路和供气支管路，所述供气主管路一端连通至天然气源、另一端连通至其中一个烧嘴，供气主管路上按气体流通方向依次设置有第一单向阀、第一流量计、第一气动切断球阀和第一流量调节阀，所述供气支管路一端连通至供气主管路的第一流量计和第一气动切断球阀之间、另一端连通至其中一个烧嘴，供气支管路上设置有第二气动切断球阀；
所述供氧单元包括供氧主管路和供氧支管路，所述供氧主管路一端连通至氧气源、另一端连通至其中一个烧嘴，供氧主管路上按气体流通方向依次设置有减压阀、第二单向阀、第二流量计、第三气动切断球阀和第二流量调节阀，所述供氧支管路一端连通至供氧主管路的第二流量计和第三气动切断球阀之间、另一端连通至其中一个烧嘴，供氧支管路上设置有第四气动切断球阀；
所述供氮单元包括供氮管路，所述供氮管路一端连通至氮气源、另一端连通至供气主管路的第一流量调节阀和烧嘴之间，供氮管路上按气体流通方向依次设置有第三单向阀、第一针阀和第五气动切断球阀。
为了优化产品结构，本实施例中，所述供气主管路靠近天然气源的一端设置有过滤器，所述供气主管路、供氧主管路和供氮管路的首端以及供气主管路、供气支管路、供氧主管路和供氧支管路的尾端均设置有截止阀。
所述还原炉天然气纯氧燃烧系统还包括控制单元，所述控制单元包括PLC、第一压力变送器、第二压力变送器、第三压力变送器、第四压力变送器和第五压力变送器，所述第一压力变送器、第二压力变送器、第三压力变送器、第四压力变送器和第五压力变送器分别设置于供气主管路、供气支管路、供氧主管路、供氧支管路和供氮管路，所述PLC连接至第一流量计、第一流量调节阀、第二流量计、第二流量调节阀、第一压力变送器、第二压力变送器、第三压力变送器、第四压力变送器和第五压力变送器；PLC完成现场点火控制，流量信号、压力信号采用4-20mA传入PLC，现场压力信号通过各个压力变送器传送至控制柜中，并设置压力报警值。
所述控制单元设置为使供氧单元逐级供氧气、供气单元单元逐级供天然气，扩大了燃烧空间，降低了火焰燃烧强度，降低了火焰温度。
首先，所述供氧支管路和供气支管路向底吹氧化炉供氧气和供天然气，氧气和天然气在底吹氧化炉内进行一次燃烧，形成根部火焰；
然后，所述供氧主管路和供气主管路向底吹氧化炉供氧气和供天然气，一次燃烧时剩余的天然气和供气主管路输入的天然气与供氧主管路输入的氧气掺混，从而形成二次燃烧，底吹氧化炉内没有明显高温区，温度分布均匀。
所述供氧主管路输入的氧气高速喷射产生的动能，卷吸周围已燃烧完的烟气，进行掺混，降低了氧气单位体积供应浓度，降低了火焰燃烧生成物的总能量，降低了火焰温度。
纯氧燃烧器燃烧时温度上升时间短，热效率高，减少了燃料消耗量，具有显著的经济效益。
纯氧燃烧器点火容易，天然气与氧气进入炉膛后弥漫并混合，燃烧充分。
纯氧燃烧器内部温度场均匀，炉膛内壁受热覆盖面积大。
降低NOx的产生量、降低烟气处理量、加快物料熔化时间，增加设备产能、不需要助燃风机。
氧气用量远远小于空气用量，其相应的管路阀组较小，节约相应费用，占地面积小。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种还原炉天然气纯氧燃烧系统，包括底吹氧化炉、氮气源、天然气源和氧气源，其特征在于，还包括供氧单元、供气单元、供氮单元和燃烧单元；
其中，所述燃烧单元包括若干个烧嘴，所述烧嘴设置于底吹氧化炉底部；
所述供气单元包括供气主管路和供气支管路，所述供气主管路一端连通至天然气源、另一端连通至其中一个烧嘴，供气主管路上按气体流通方向依次设置有第一单向阀、第一流量计、第一气动切断球阀和第一流量调节阀，所述供气支管路一端连通至供气主管路的第一流量计和第一气动切断球阀之间、另一端连通至其中一个烧嘴，供气支管路上设置有第二气动切断球阀；
所述供氧单元包括供氧主管路和供氧支管路，所述供氧主管路一端连通至氧气源、另一端连通至其中一个烧嘴，供氧主管路上按气体流通方向依次设置有减压阀、第二单向阀、第二流量计、第三气动切断球阀和第二流量调节阀，所述供氧支管路一端连通至供氧主管路的第二流量计和第三气动切断球阀之间、另一端连通至其中一个烧嘴，供氧支管路上设置有第四气动切断球阀；
所述供氮单元包括供氮管路，所述供氮管路一端连通至氮气源、另一端连通至供气主管路的第一流量调节阀和烧嘴之间，供氮管路上按气体流通方向依次设置有第三单向阀、第一针阀和第五气动切断球阀。
2.根据权利要求1所述的一种还原炉天然气纯氧燃烧系统，其特征在于，所述供气主管路靠近天然气源的一端设置有过滤器。
3.根据权利要求1所述的一种还原炉天然气纯氧燃烧系统，其特征在于，所述供气主管路、供氧主管路和供氮管路的首端以及供气主管路、供气支管路、供氧主管路和供氧支管路的尾端均设置有截止阀。
4.根据权利要求1所述的一种还原炉天然气纯氧燃烧系统，其特征在于，所述还原炉天然气纯氧燃烧系统还包括控制单元，所述控制单元包括PLC、第一压力变送器、第二压力变送器、第三压力变送器、第四压力变送器和第五压力变送器，所述第一压力变送器、第二压力变送器、第三压力变送器、第四压力变送器和第五压力变送器分别设置于供气主管路、供气支管路、供氧主管路、供氧支管路和供氮管路，所述PLC连接至第一流量计、第一流量调节阀、第二流量计、第二流量调节阀、第一压力变送器、第二压力变送器、第三压力变送器、第四压力变送器和第五压力变送器。
5.根据权利要求4所述的一种还原炉天然气纯氧燃烧系统，其特征在于，所述控制单元设置为使供氧单元逐级供氧气、供气单元单元逐级供天然气，扩大了燃烧空间，降低了火焰燃烧强度，降低了火焰温度。
6.根据权利要求5所述的一种还原炉天然气纯氧燃烧系统，其特征在于，首先，所述供氧支管路和供气支管路向底吹氧化炉供氧气和供天然气，氧气和天然气在底吹氧化炉内进行一次燃烧，形成根部火焰；
然后，所述供氧主管路和供气主管路向底吹氧化炉供氧气和供天然气，一次燃烧时剩余的天然气和供气主管路输入的天然气与供氧主管路输入的氧气掺混，从而形成二次燃烧，底吹氧化炉内没有明显高温区，温度分布均匀。
7.根据权利要求6所述的一种还原炉天然气纯氧燃烧系统，其特征在于，所述供氧主管路输入的氧气高速喷射产生的动能，卷吸周围已燃烧完的烟气，进行掺混，降低了氧气单位体积供应浓度，降低了火焰燃烧生成物的总能量，降低了火焰温度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210709 |