CN1337547A - 带高温低氧空气燃烧器的工业炉 - Google Patents
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Abstract
一种带高温低氧空气燃烧器的工业炉,涉及一种高温低氧燃烧技术及设备。本发明是针对目前使用的工业炉中由于未采用低氧燃烧技术而造成的Nox排放量高、能量利用率低等缺陷,提供一种带有低氧空气燃烧器的工业炉,其特征是在炉膛两端分别设置一高温低氧空气燃烧器,该燃烧器是由燃烧室和设置在燃烧室端口、其中心为圆形通孔且在燃烧室端部形成环形通道的燃烧室端盖以及设置在端盖上的盖板所组成。此燃烧器能使高温空气的氧受到回流烟气的稀释成为低氧空气,使燃料在低氧空气条件下着火、燃烧,氧浓度不高于15%。不仅有效降低了NOx排放量,而且其排烟温度只有150℃～200℃,所以排烟损失小,能量利用率高,达到了既节能,又环保的目的。
Description
技术领域
本发明属于一种高温低氧燃烧技术及设备，特别涉及一种带高温低氧空气燃烧器的工业炉。
背景技术
高温低氧燃烧技术由于其节能与环保效果均优异，是世界各国工业炉发展的方向。但在已有的工业炉或我国冶金系统过去设计、制造的各种燃油、燃气加热炉中，大都未采用低氧燃烧技术，而是将高温高氧浓度的空气直接与燃料接触并着火、燃烧，造成NOx的排放量高，排烟损失大，能量利用率低。例如现有技术中使用的熔化玻璃炉就是其中的一种，其结构一般由炉膛，燃料(水煤浆或气体燃料)喷枪，畜热式换热器以及鼓风机、引风机和四通换向阀等组成，燃料喷入炉膛后直接着火、燃烧，因此容易造成NOx的排放量高，不利于环保要求。
发明内容
本发明的目的和任务是针对现有技术的不足和缺陷，提供一种带高温低氧空气燃烧器的工业炉，使其能有效降低NOx的排放量，而且排烟损失小，能量利用率高，从而达到既节能又环保的要求。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种带高温低氧空气燃烧器的工业炉，它主要由炉膛，分别设置在炉膛左右两侧的燃料喷抢、蓄热式换热器，以及通过管道分别与鼓风机、引风机和蓄热式换热器相通的四通换向阀所组成，其特征在于在所述炉膛前后两端分别设置一高温低氧空气燃烧器，该燃烧器是由燃烧室和设置在燃烧室端口、其中心为圆形通孔且在燃烧室端部形成环形通道的燃烧室端盖以及设置在端盖上的盖板所组成。
上述技术方案可使高温空气从环形通道以较高的速度流入燃烧室后，形成环形射流。由于环形射流具有很大的卷吸作用，从而使燃烧室中成为负压，这时大量的烟气(不含氧)回流至燃烧室中，被高温空气卷吸并与之混合，使高温空气被稀释成为高温低氧浓度的混合气，由于它的温度很高，因此，它与燃料接触后便着火、燃烧，从而实现高温低氧空气燃烧。
上述环形通道还可设计成旋流通道，即在环形通道中设置旋流叶片。这样，高温空气通过旋流通道则以旋转运动的方式进入燃烧室中，其卷吸作用更大，烟气回流则越多，与高温空气混合后，空气被稀释的程度更大。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本发明由于是在其炉膛前后两端设置了高温低氧空气燃烧器，在有限空间中(即燃烧室内)形成一回流区，回流的烟气(不含氧)与高温高氧浓度空气混合，从而使高温空气的氧受到烟气的稀释成为低氧浓度。由于空气被预热到800℃～1100℃，燃料照样可以着火、燃烧。这样，在低氧空气浓度条件下燃料的燃烧，其NOx排放量就比较低，而其排烟温度只有150℃～200℃，所以排烟损失小，能量利用率高，既节能，又能达到环保要求。
附图说明
图1为一种带高温低氧空气燃烧器的工业炉结构示意图。
图2为高温低氧空气燃烧器结构、原理示意图。
图3为燃烧室端盖示意图。
图4为图3的A-A剖视图。
图5为燃烧室盖板示意图。
图6为环形通道内装有旋流叶片的旋流通道结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，详细说明本发明的具体结构、工作原理、工作过程及实施方式：图1为一种带有高温低氧空气燃烧器的工业炉结构示意图，它主要由炉膛8，分别设置在炉膛左右两侧的燃料喷枪6，电磁阀4，畜热式换热器5、10，鼓风机1，引风机3及四通换向阀2等组成。在炉膛8的左右两端分别设置一高温低氧空气燃烧器，该燃烧器(图2)是由燃烧室11-12-13-14和设置在燃烧室端口的燃烧室端盖15及盖板16所组成。燃烧室端盖与燃烧室壁面形成一环形进气通道。图3为本发明的一种实施例，在端盖15上设有3～5个支撑爪，可形成一环形进气通道，端盖15上有一个可以打开的盖板16(见图5)，与端盖15通过铰链连接。端盖15固定在燃烧室壁面上。高温空气(900℃～1100℃)从环形通道以10m/s～30m/s的速度流入燃烧室中，形成环形射流。此环形射流在燃烧室的有限空间中具有很大的卷吸作用，从而使燃烧室中成为负压。这时大量的烟气(不含氧)回流至燃烧室中，被高温空气卷吸并与之混合，使高温空气被稀释成为高温低氧浓度混合气。混合气在燃烧室出口11-14截面处的氧浓度取决于燃烧室端盖15离燃烧室出口11-14截面间的距离，即燃烧室的深度。此深度越大，则混合气在燃烧室出口11-14截面处的氧浓度越低；反之氧浓度则越高。此深度可借助于燃烧室端盖15距燃烧室出口11-14截面的相对位置来调节。当同侧的油枪工作时，盖板16关闭；而当异侧油枪工作时，此盖板靠烟气的压力而打开，保证了烟气可自由地进入蓄热式换热器(见图1右侧)。燃料喷枪6安装在燃烧室的中心位置，上面装有电磁阀4，其喷咀在接近燃烧室出口截面11-14处。
环形通道也可设计成旋流通道(见图5)，可在环形通道中装设旋流叶片17。高温空气通过旋流通道18时以旋转运动的方式进入燃烧室中，其卷吸作用更大，烟气回流则越多，与高温空气混合后，空气被稀释的程度更大。所以，若要获得更低氧浓度的燃烧器，则可用此方法。但一般用直流环形通道已可满足要求，其氧浓度不高于15％。直流通道相对于旋流通道加工、制造简单。
其工作过程如下：在图1所示状态下，冷空气由鼓风机1供给，经四通换向阀2进入图左侧的蓄热式换热器5，在它的出口，空气可被预热至800℃～1100℃，此高温空气经过一低氧浓度燃烧器后，遇燃料喷枪6喷出的燃料7后就会着火、燃烧。炉膛8的部件或水冷壁管9中的水被加热，烟气温度下降，但仍有约900℃～1200℃，经图右侧的另一蓄热器10，烟气将能量交给了蓄热式换热器10后，其温度降至150℃～200℃，因此排烟损失小，能量利用率高，经四通阀换向2，由引风机3排出。工作一定时间后，即当排烟温度接近于200℃时，进行切换，即将四通换向阀2切换至虚线状态；与此同时将左侧燃料的电磁阀门4关掉，将右侧燃料的电磁阀门4打开，喷入燃料。这时，冷空气由鼓风机1经四通换向阀2供入右侧的蓄热器10，而高温烟气经左侧的蓄热器5后，由引风机3排出。当同侧的油枪工作时，盖板16关闭；而当异侧油枪工作时，盖板16靠烟气的压力而打开，保证了烟气可自由地进入蓄热式换热器(见图1右侧)。这样反复循环，就实现了高温低氧空气燃烧的正常运行。
Claims (3)
1.一种带高温低氧空气燃烧器的工业炉，它主要由炉膛，分别设置在炉膛左右两侧的燃料喷抢、蓄热式换热器，以及通过管道分别与鼓风机、引风机和蓄热式换热器相通的四通换向阀所组成，其特征在于在所述炉膛两端分别设置一高温低氧空气燃烧器，该燃烧器是由燃烧室和设置在燃烧室端口、其中心为圆形通孔且在燃烧室端部形成环形通道的燃烧室端盖以及设置在端盖上的盖板所组成。
2.按照权利要求1所述的一种带高温低氧空气燃烧器的工业炉， 其特征在于所述的环形通道内设有旋流叶片。
3.按照权利要求1或2所述的一种带高温低氧空气燃烧器的工业炉，其特征在于所述燃烧室端盖上设有3～5个支撑爪。
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