CN114777509A - 一种加热炉烟气循环燃烧系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加热炉烟气循环燃烧系统及方法，其中加热炉烟气循环燃烧系统包括加热炉、混合器、引风机、氧气流量调节装置、第一检测调节装置、第二检测调节装置、冷却器和烟气回收装置。混合器的第一入口与用于提供氧气的氧气存储装置通过第一管路相连通，混合器的第二入口与加热炉的出口通过第二管路相连通，混合器的出口与加热炉的入口通过第三管路相连通，冷却器与第二管路相连通，从加热炉流出的烟气能够部分进入冷却器进行冷却，冷却后的烟气进入烟气回收装置回收，可提高燃烧后的CO₂的浓度，便于CO₂的捕集和处理，能够有效降低烟气的排放污染，而且还可以回收烟气热量，提升加热炉的热效率，从而实现节能减排。

Description

一种加热炉烟气循环燃烧系统及方法

技术领域

本发明涉及冶金加热技术领域，特别涉及一种加热炉烟气循环燃烧系统及方法。

背景技术

随着我国大气环境状况不断恶化以及环保要求的不断提升，我国各种燃烧产生的污染物排放控制越发严格，目前已成为世界上污染物排放控制最为严格的国家之一。化石燃料能源转化过程中大量排放的CO2是加剧温室效应的主要原因。因此，对燃烧产生烟气中的CO2回收，是实现无碳排放或减排的关键技术之一。

目前通过一定的技术手段已经实现了对烟气的CO2的捕集和处理，但是由于烟气中CO2浓度较低，捕集处理的成本很高，通过富氧燃烧技术优化，可提升烟气中的CO2浓度，但是由于助燃气中还存留一定的氮气比例，导致烟气无法达到更高的CO2浓度，给CO2的捕集和处理造成困难。

因此，如何提供一种加热炉烟气循环燃烧系统，不仅结构简单、成本低廉，还能够降低烟气的排放污染，回收烟气热量，提升加热炉的热效率，实现节能减排是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种加热炉烟气循环燃烧系统，不仅结构简单、成本低廉，还能够降低烟气的排放污染，回收烟气热量，提升加热炉热效率，从而实现节能减排。

本发明的另一目的还在于提供一种加热炉烟气循环燃烧方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种加热炉烟气循环燃烧系统，包括加热炉、混合器、引风机、氧气流量调节装置、第一检测调节装置、第二检测调节装置、冷却器和烟气回收装置；

所述混合器的第一入口与用于提供氧气的氧气存储装置通过第一管路相连通，所述氧气流量调节装置设置于所述第一管路上且用于调节进入所述混合器内的所述氧气的流量；

所述混合器的第二入口与所述加热炉的出口通过第二管路相连通，所述第一检测调节装置能够检测从所述加热炉内流出的烟气中的CO浓度是否为第一预设范围值，且能够控制所述第二管路的截止或连通，所述引风机设置于所述第二管路上能够将从所述加热炉内流出的所述烟气输送至所述混合器内与所述氧气混合形成混合气体；

所述混合器的出口与所述加热炉的入口通过第三管路相连通，所述第二检测调节装置能够检测从所述混合器内流出的所述混合气体的氧浓度是否为第二预设范围值，且能够控制所述第三管路的截止或连通；

所述冷却器与所述引风机的出口相连通，从所述加热炉流出的所述烟气能够部分进入所述冷却器进行冷却，冷却后的所述烟气进入所述烟气回收装置回收。

优选的，所述氧气流量调节装置为流量调节阀。

优选的，所述第一检测调节装置包括用于检测所述烟气中的CO浓度的第一在线分析仪，以及用于控制所述第二管路截止或连通的第一截止阀。

优选的，所述第二检测调节装置包括用于检测所述混合气体的氧浓度的第二在线分析仪，以及用于控制所述第三管路截止或连通的第二截止阀。

优选的，还包括助燃气预热器，所述助燃气预热器的第一入口与所述加热炉的出口相连通，所述助燃气预热器的第一出口与所述引风机相连通；所述助燃气预热器的第二入口与所述混合器的出口相连通，所述助燃气预热器的第二出口与所述加热炉的入口相连通。

优选的，还包括设置于所述第三管路上的烟气冷凝脱水装置，所述烟气冷凝脱水装置的入口通过所述引风机与所述助燃气预热器相连通，所述烟气冷凝脱水装置的出口与所述混合器的入口相连通。

优选的，所述烟气冷凝脱水装置包括烟气冷凝器和烟气脱水器，所述烟气冷凝器的入口与所述引风机的出口相连通，所述烟气冷凝器的出口与所述烟气脱水器的入口相连通，所述烟气脱水器的出口与所述混合器的入口相连通。

优选的，还包括：

用于检测所述烟气温度的温度在线分析仪，所述温度在线分析仪设置于所述烟气冷凝器和所述助燃气预热器之间；

用于检测CO₂浓度的CO₂浓度分析仪，所述CO₂浓度分析仪与所述引风机的出口相连通。

优选的，还包括鼓风机，所述鼓风机与所述混合器的入口相连通，或所述鼓风机与所述混合器的出口相连通。

一种加热炉烟气循环燃烧方法，应用于如上述任意一项所述的加热炉烟气循环燃烧系统，其特征在于，包括：

1)开启氧气存储装置，使得所述氧气进入所述混合器内；

2)检测从所述加热炉内流出的烟气中的CO浓度，当所述烟气中的CO浓度在第一预设范围值时，控制所述第二管路连通，当所述烟气中的CO浓度超出第一预设范围值时，控制所述第二管路截止；

3)检测从所述混合器内流出的所述混合气体的氧浓度，当所述混合气体的氧浓度在第二预设范围值时，控制所述第三管路连通，当所述混合气体的氧浓度超出第二预设范围值时，控制所述第三管路截止，同时控制进入所述混合器的所述氧气的流量。

由以上技术方案可以看出，当进行加热炉内烟气循环燃烧时，需开启氧气存储装置，使得氧气从氧气存储装置内进入混合器内，通过第一检测调节装置检测从加热炉内流出的烟气中的CO浓度是否为第一预设范围值，当烟气中的CO流量超出第一预设范围值时，控制第二管路截断，当烟气中的CO流量在第一预设范围值时，控制第二管路连通，烟气进入混合器内与氧气混合形成混合气体；通过第二检测调节装置检测从混合器内流出的混合气体的氧浓度是否为第二预设范围值，当混合气体的氧浓度超出第二预设范围值时，控制第三管路截止，同时控制氧气流量调节装置调节进入混合器的氧气流量，当混合气体的氧浓度在第二预设范围值时，控制第三管路连通，此时混合气体进入加热炉内进行燃烧，从加热炉内燃烧后的烟气一部分进行循环燃烧，一部分进入冷却器内进行冷却，冷却后的烟气进入烟气回收装置回收，如此实现烟气的循环燃烧。

和现有技术相比，本发明所公开的加热炉烟气循环燃烧系统采用氧气作为助燃气体与烟气混合进入加热炉进行循环燃烧，可提高燃烧后的CO₂的浓度，便于CO₂的捕集和处理，能够有效降低烟气的排放污染，而且还可以回收烟气热量，提升加热炉的热效率，从而实现节能减排。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例所公开的加热炉烟气循环燃烧系统的结构示意图；

图2为本发明第二实施例所公开的加热炉烟气循环燃烧系统的结构示意图。

其中，各部件名称如下：

100为加热炉，200为混合器，300为第一管路，301为氧气浓度在线分析仪，302为流量调节阀，400为第二管路，401为引风机，402为鼓风机，403为第一在线分析仪，500为第三管路，501为第二在线分析仪，502为第二调节阀，503为烟气冷凝器，504为烟气脱水器，600为冷却器，700为助燃气加热器。

具体实施方式

有鉴于此，本发明的核心在于提供一种加热炉烟气循环燃烧系统，不仅结构简单、成本低廉，还能够降低烟气的排放污染，回收烟气热量，提升加热炉热效率，实现节能减排。

本发明的另一目的还在于提供一种加热炉烟气循环燃烧方法。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面接合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，请参考图1至图2。

请参考图1，本发明第一实施例所公开的加热炉烟气循环燃烧系统，包括加热炉100、混合器200、引风机、氧气流量调节装置、第一检测调节装置、第二检测调节装置和烟气回收装置，其中，混合器200的第一入口与用于提供氧气的氧气存储装置通过第一管路300相连通，氧气流量调节装置设置于第一管路300上且能够调节进入混合器200内的氧气的流量；混合器200的第二入口与加热炉100的出口通过第二管路400相连通，第一检测调节装置能够检测从加热炉100内流出的烟气中的CO浓度，且能够控制第二管路400的截止或连通，引风机401设置于第二管路400上能够将从加热炉100内流出的烟气输送至混合器200内与氧气混合形成混合气体；混合器200的出口与加热炉100的入口通过第三管路500相连通，第二检测调节装置能够检测从混合器200内流出的混合气体的氧浓度，且能够控制第三管路500的截止或连通，冷却器600与引风机的出口相连通，从加热炉100流出的烟气能够部分进入冷却器600进行冷却，冷却后的烟气一部分进入加热炉100内，一部分进入烟气回收装置进行回收。

当进行加热炉100内烟气循环燃烧时，需开启氧气存储装置，使得氧气从氧气存储装置内进入混合器200内，通过第一检测调节装置检测从加热炉100内流出的烟气中的CO浓度是否为第一预设范围值，当烟气中的CO浓度超出第一预设范围值时，控制第二管路400截断，当烟气中的CO流量在第一预设范围值时，控制第二管路400连通，烟气进入混合器200内与氧气混合形成混合气体；通过第二检测调节装置检测从混合器200内流出的混合气体的氧浓度是否为第二预设范围值，当混合气体的氧浓度超出第二预设范围值时，控制第三管路500截止，同时控制氧气流量调节装置调节进入混合器200的氧气流量，当混合气体的氧浓度为第二预设范围值时，控制第三管路500连通，此时混合气体进入加热炉100内进行燃烧，从加热炉100内燃烧后的烟气一部分进行循环燃烧，一部分进入冷却器600内进行冷却，冷却后的烟气进入烟气回收装置回收，如此实现烟气的循环燃烧。

和现有技术相比，本发明所公开的加热炉烟气循环燃烧系统采用氧气作为助燃气体与烟气混合进入加热炉100进行循环燃烧，可提高燃烧后的CO₂的浓度，便于CO₂的捕集和处理，能够有效降低烟气的排放污染，而且还可以回收烟气热量，提升加热炉的热效率，从而实现节能减排。

需要说明的是，氧气流量调节装置、第一检测调节装置、第二检测调节装置均与控制器电连接。

需要说明的是，加热炉100内通入燃料气，混合气体进入加热炉100内和燃料气混合燃烧。

本发明实施例对所公开的风机的具体种类不进行限定，只要满足本发明使用要求的结构均在本发明的保护范围之内。

本发明实施例对所公开的氧气流量调节装置的具体结构不进行限定，只要满足本发明使用要求的结构均在本发明的保护范围之内。

作为优选实施例，本发明实施例所公开的氧气流量调节装置为流量调节阀。

本发明实施例还包括对氧气的氧气浓度进行检测的的氧气浓度在线分析仪。

本发明实施例对所公开的第一检测调节装置的具体结构不进行限定，只要满足本发明使用要求的结构均在本发明的保护范围之内。

作为优选实施例，本发明实施例所公开的第一检测调节装置包括用于检测烟气中的CO浓度的第一在线分析仪403，以及用于控制第二管路400截止或连通的第一截止阀(图中未标示)。

其中，第一在线分析仪403检测从加热炉100内流向混合器200内的烟气中的CO含量，第一截止阀能够截止或连通第二管路400，以控制烟气进入混合器200内或截止烟气进入混合器200内。

本发明实施例对所公开的第二检测调节装置的具体结构不进行限定，只要满足本发明使用要求的结构均在本发明的保护范围之内。

作为优选实施例，本发明实施例所公开的第二检测调节装置包括用于检测混合气体的氧浓度的第二在线分析仪501，以及用于控制第三管路500截止或连通的第二截止阀502。

其中，第二在线分析仪501能够检测混合气体的氧浓度，根据检测结果，控制第三管路500截止或连通。

作为本发明的第二实施例，本发明实施例所公开的加热炉100烟气循环燃烧系统还包括助燃气预热器700，其中助燃气预热器700的第一入口与加热炉100的出口相连通，助燃气预热器700的第一出口与混合器200的入口相连通；助燃气预热器700的第二入口与混合器200的出口相连通，助燃气预热器700的第二出口与加热炉100的入口相连通。

从加热炉100内流出的烟气通过助燃气预热器700降温后进入混合器200，从混合器200流出的混合气体通过助燃气预热器700升温后进入加热炉100内。

作为本发明的第二实施例，本发明实施例所公开的加热炉100烟气循环燃烧系统还包括设置于第三管路500上的烟气冷凝脱水装置，烟气冷凝脱水装置的入口与燃气预热器相连通，烟气冷凝脱水装置的出口与混合器200的入口相连通。从加热炉100内流出的烟气通过冷凝脱水装置可以将烟气内的水分析出，进行脱水处理，从而实现烟气的干循环。

需要说明的是，烟气冷凝脱水装置包括烟气冷凝器503和烟气脱水器504，烟气冷凝器503的入口与助燃气预热器700的出口相连通，烟气冷凝器503的出口与烟气脱水器504的入口相连通，烟气脱水器504的出口与混合器200的入口相连通。

从加热炉100内流出的烟气经过助燃气预热器700依次进入烟气冷凝器503、烟气脱水器504进行脱出后进入混合器200。

作为优选实施例，本发明实施例所公开的加热炉烟气循环燃烧系统还包括用于检测烟气温度的温度在线分析仪，温度在线分析仪设置于烟气冷凝器503和助燃气预热器700之间，如此设置，可实时检测进入助燃气预热器700的温度。

本发明实施例所公开的加热炉烟气循环燃烧系统还包括用于检测CO₂浓度的CO₂浓度分析仪，CO₂浓度分析仪与引风机401的出口相连通。

本发明实施例所公开的加热炉烟气循环燃烧系统还包括鼓风机402，鼓风机402与混合器200的入口相连通，或鼓风机402与混合器200的出口相连通。

本发明实施例还公开了一种加热炉烟气循环燃烧方法，应用于加热炉烟气循环燃烧系统，包括

1)开启氧气存储装置，使得氧气进入混合器200内；

2)检测从加热炉100内流出的烟气中的CO浓度，当烟气中的CO浓度在第一预设范围值时，控制第二管路400连通，当烟气中的CO浓度超出第一预设范围值时，控制第二管路400截止；；

3)检测从混合器200内流出的混合气体的氧浓度，当混合气体的氧浓度在第二预设范围值时，控制第三管路500连通，当混合气体的氧浓度超出第二预设范围值时，控制第三管路500截止，同时控制进入混合器200的氧气的流量。

当进行加热炉100内烟气循环燃烧时，需开启氧气存储装置，使得氧气从氧气存储装置内进入混合器200内，通过第一检测调节装置检测从加热炉100内流出的烟气中的CO浓度是否为第一预设范围值，当烟气中的CO浓度超出第一预设范围值时，控制第二管路400截断，当烟气中的CO流量在第一预设范围值时，控制第二管路400连通，烟气进入混合器200内与氧气混合形成混合气体；通过第二检测调节装置检测从混合器200内流出的混合气体的氧浓度是否为第二预设范围值，当混合气体的氧浓度超出第二预设范围值时，控制第三管路500截止，同时控制氧气流量调节装置调节进入混合器200的氧气流量，当混合气体的氧浓度为第二预设范围值时，控制第三管路500连通，此时混合气体进入加热炉100内进行燃烧，从加热炉100内燃烧后的烟气一部分进行循环燃烧，一部分进入冷却器600内进行冷却，冷却后的烟气进入烟气回收装置回收，如此实现烟气的循环燃烧。

和现有技术相比，本发明所公开的加热炉烟气循环燃烧系统采用氧气作为助燃气体与烟气混合进入加热炉100进行循环燃烧，可提高燃烧后的CO₂的浓度，便于CO₂的捕集和处理，能够有效降低烟气的排放污染，而且还可以回收烟气热量，提升加热炉的热效率，从而实现节能减排。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“湿化液平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，术语“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申请中的具体含义。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种加热炉烟气循环燃烧系统，其特征在于，包括加热炉、混合器、引风机、氧气流量调节装置、第一检测调节装置、第二检测调节装置、冷却器和烟气回收装置；

所述混合器的第一入口与用于提供氧气的氧气存储装置通过第一管路相连通，所述氧气流量调节装置设置于所述第一管路上且能够调节进入所述混合器内的所述氧气的流量；

所述混合器的第二入口与所述加热炉的出口通过第二管路相连通，所述第一检测调节装置能够检测从所述加热炉内流出的烟气中的CO浓度是否为第一预设范围值，且能够控制所述第二管路的截止或连通，所述引风机设置于所述第二管路上能够将从所述加热炉内流出的所述烟气输送至所述混合器内与所述氧气混合形成混合气体；

所述混合器的出口与所述加热炉的入口通过第三管路相连通，所述第二检测调节装置能够检测从所述混合器内流出的所述混合气体的氧浓度是否为第二预设范围值，且能够控制所述第三管路的截止或连通；

所述冷却器与所述引风机的出口相连通，从所述加热炉流出的所述烟气能够部分进入所述冷却器进行冷却，冷却后的所述烟气进入所述烟气回收装置回收。

2.根据权利要求1所述的加热炉烟气循环燃烧系统，其特征在于，所述氧气流量调节装置为流量调节阀。

3.根据权利要求1所述的加热炉烟气循环燃烧系统，其特征在于，所述第一检测调节装置包括用于检测所述烟气中的CO浓度的第一在线分析仪，以及用于控制所述第二管路截止或连通的第一截止阀。

4.根据权利要求1所述的加热炉烟气循环燃烧系统，其特征在于，所述第二检测调节装置包括用于检测所述混合气体的氧浓度的第二在线分析仪，以及用于控制所述第三管路截止或连通的第二截止阀。

5.根据权利要求1所述的加热炉烟气循环燃烧系统，其特征在于，还包括助燃气预热器，所述助燃气预热器的第一入口与所述加热炉的出口相连通，所述助燃气预热器的第一出口与所述引风机相连通；所述助燃气预热器的第二入口与所述混合器的出口相连通，所述助燃气预热器的第二出口与所述加热炉的入口相连通。

6.根据权利要求5所述的加热炉烟气循环燃烧系统，其特征在于，还包括设置于所述第三管路上的烟气冷凝脱水装置，所述烟气冷凝脱水装置的入口通过所述引风机与所述助燃气预热器相连通，所述烟气冷凝脱水装置的出口与所述混合器的入口相连通。

7.根据权利要求6所述的加热炉烟气循环燃烧系统，其特征在于，所述烟气冷凝脱水装置包括烟气冷凝器和烟气脱水器，所述烟气冷凝器的入口与所述引风机的出口相连通，所述烟气冷凝器的出口与所述烟气脱水器的入口相连通，所述烟气脱水器的出口与所述混合器的入口相连通。

8.根据权利要求7所述的加热炉烟气循环燃烧系统，其特征在于，还包括：

用于检测所述烟气温度的温度在线分析仪，所述温度在线分析仪设置于所述烟气冷凝器和所述助燃气预热器之间；

用于检测CO₂浓度的CO₂浓度分析仪，所述CO₂浓度分析仪与所述引风机的出口相连通。

9.根据权利要求7所述的加热炉烟气循环燃烧系统，其特征在于，还包括鼓风机，所述鼓风机与所述混合器的入口相连通，或所述鼓风机与所述混合器的出口相连通。

10.一种加热炉烟气循环燃烧方法，应用于如权利要求1-9任意一项所述的加热炉烟气循环燃烧系统，其特征在于，包括：

1)开启氧气存储装置，使得所述氧气进入所述混合器内；

2)检测从所述加热炉内流出的烟气中的CO浓度，当所述烟气中的CO浓度在第一预设范围值时，控制所述第二管路连通，当所述烟气中的CO浓度超出第一预设范围值时，控制所述第二管路截止；

3)检测从所述混合器内流出的所述混合气体的氧浓度，当所述混合气体的氧浓度在第二预设范围值时，控制所述第三管路连通，当所述混合气体的氧浓度超出第二预设范围值时，控制所述第三管路截止，同时控制进入所述混合器的所述氧气的流量。

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