CN208457956U - 一种无焰烧嘴控制系统及其无焰低NOx烧嘴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无焰烧嘴控制系统及其无焰低NOx烧嘴，通过采用以SCU460点火控制器为核心的控制系统，能根据无焰燃烧和无焰燃烧的温度条件，自动控制多套阀门的不同动作，实现无焰燃烧和有焰燃烧不同工作方式的自动切换控制，不需要人为的去切换，方便操作，安全可靠；同时，应用该系统的烧嘴可通过SCU460点火控制器控制有焰燃烧和无焰燃烧，在有焰燃烧，炉温低于设定温度时通过点火电极点火，检测电极可对火焰进行检测，保证低温燃烧过程稳定可靠；在无焰燃烧阶段，炉温高于设定温度时点火电极不点火，将燃气和空气喷入炉内进行燃烧，并且喷入炉内的高速气流能卷吸周围的烟气参与燃烧，极大的降低了火焰局部高温，使得NOx急剧下降。
Description
技术领域
本实用新型涉及烧嘴领域，尤指一种无焰烧嘴控制系统及其无焰低NOx烧嘴。
背景技术
无焰燃烧也的称为MILD燃烧，是一种容积燃烧或弥散燃烧，其特征是反应速率低、局部释热烧、热流分布均匀、燃烧峰值温度低且噪音小，高燃烧与传统燃烧相比，反应在大区域，甚至整个炉膛内进行燃烧，使得火焰锋面小时，NOx和CO等污染物生成急剧减少。该技术在20实际90年代初问世后，迅速在德国、意大利、日本、美国、瑞典、中国等国家的钢铁和冶金行业得到应用，由于该技术集节能、减排、环保于一体，该技术被国际燃烧界誉为21世纪最具发展前途的新型燃烧技术之一。
目前随着我国对环境保护的日益重视，既要金山银山，又要绿水青山，人们也逐步意识到NOx排放对人类身体健康和生存环境的负面影响越来越大。作为工业废气排放大户，工业炉窑的节能减排成为其中的重要环节，如何降低工业炉窑中有害气体的排放成为一个难题。
随着我国对环境保护的日益重视，工业炉窑的节能减排成为其中的重要环节，如何有效的利用无焰燃烧技术降低工业炉窑的排放成为了一个难题，同时由于无焰燃烧烧嘴周围配套的阀门较多，如果全部利用人工控制将极大的增加生产成本，因此研发出一种操作简单，稳定可靠的无焰燃烧控制方式迫在眉睫。
此外，现有的工业炉窑的一般采用常规烧嘴用于加热，大部分没有预热系统导致不节能，部分厂家为了节能使用外置换热器，一般预热温度在400-450℃，但是由于受烧嘴结构的限制，常规烧嘴在这个预热空气温度下燃烧，生成的NOx极高，因此如何经济有效的改造现有的工业炉窑燃烧系统成为了烧嘴生产厂家的一个新的研究方向。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种无焰烧嘴控制系统及其无焰低NOx烧嘴，实现对无焰烧嘴的高效、稳定控制，实现最大限度降低NOx的排放。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种无焰烧嘴控制系统，包括点火变压器、点火电极、检测电极、空气电磁阀、第一燃气电磁阀、第二燃气电磁阀、SCU460点火控制器，所述点火电极、检测电极设置在无焰烧嘴内燃气与空气混合处，空气电磁阀设置在与无焰烧嘴连通的空气管上，第一燃气电磁阀设置在与无焰烧嘴连通的第一燃气管上，第一燃气管上并联有位于第一燃气电磁阀两端的第二燃气管，第二燃气电磁阀设置在第二燃气管上，所述SCU460点火控制器的燃气控制输出端分别与第一燃气电磁阀、第二燃气电磁阀连接；SCU460点火控制器的空气控制输出端与空气电磁阀连接，SCU460点火控制器的点火控制输出端与点火变压器输入端连接，点火变压器输出端与点火电极连接，SCU460点火控制器的火焰检测信号输入端与检测电极连接。
具体地，空气管上还设有空气手阀，空气手阀位于空气电磁阀输出的一端。
具体地，所述第一燃气管上还设有第一燃气手阀，第一燃气手阀位于第一燃气电磁阀输出的一端；所述第二燃气管上还设有第二燃气手阀，第二燃气手阀位于第二燃气电磁阀输出的一端。
具体地，还包括空气流量孔板、燃气流量孔板，所述空气流量孔板设置再空气管上并位于空气电磁阀和空气手阀之间；所述燃气流量孔板设置再第一燃气管上并位于第一燃气手阀输出的一端。
为实现上述目的，本实用新型采用的另一技术方案是提供一种无焰低NOx烧嘴，包括中空的空气壳体、燃气壳体、燃烧室、空燃混合头，空气管、点火电极、检测电极，所述燃烧室、燃气壳体分别设置在空气壳体的两端并与其连通，空气管设置在空气壳体表面并与其连通，空燃混合头固定设置在燃烧室内，其中还包括第一燃气管、第二燃气管、SCU460点火控制器，空燃混合头表面沿圆周分布设有一次风孔、二次风孔、燃气孔，第一燃气管固定再燃气壳体上，且第一燃气管的一端固定在空燃混合头上与燃气孔连通，一次风孔、二次风孔与空气壳体连通，第一燃气管上设置有第一燃气电磁阀，第二燃气管并联再第一燃气管上位于第一燃气电磁阀的两端，第二燃气电磁阀设置在第二燃气管上，空气管上设置有空气电磁阀，点火电极的点火端、检测电极检测端设置在空燃混合头处，SCU460点火控制器的燃气控制输出端分别与第一燃气电磁阀、第二燃气电磁阀连接；SCU460点火控制器的空气控制输出端与空气电磁阀连接，SCU460点火控制器的点火控制输出端与点火变压器输入端连接，点火变压器输出端与点火电极连接，SCU460点火控制器的火焰检测信号输入端与检测电极连接。
具体地，所述燃气孔环绕分布在空燃混合头中心，所述一次风孔环绕燃气孔分布，所述二次风孔环绕第一风孔分布。
具体地，空气壳体内表面设置有纤维内衬。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型通过采用以SCU460点火控制器为核心的控制系统，SCU460点火控制器带点火控制、火焰监控、燃气阀控制、空气电磁阀控制于一体，配合相应的第一燃气电磁阀、第二燃气电磁阀、空气电磁阀、点火变压器的使用，能根据无焰燃烧和无焰燃烧的温度条件，自动控制多套阀门的不同动作，实现无焰燃烧和有焰燃烧不同工作方式的自动切换控制，不需要人为的去切换，方便操作，进入燃烧室的空气和燃气受SCU460点火控制器的控制，安全可靠；
同时，应用该系统无焰烧嘴可通过SCU460点火控制器控制有焰燃烧和无焰燃烧，在有焰燃烧，炉温低于设定温度时通过点火电极点火，检测电极可对火焰进行实时检测，保证低温燃烧时的稳定可靠；在无焰燃烧阶段，炉温高于设定温度时点火电极不点火，将燃气和空气喷入炉内进行燃烧，此时看不到完整的火焰面，并且喷入炉内的高速气流能卷吸周围的烟气参与燃烧，极大的降低了火焰局部高温，使得NOx急剧下降；此外空燃混合头采用了呈圆周分布设有一次风孔、二次风孔，使空气分级进入，使烧嘴的燃烧更加充分，烟气温度更加均匀，氮氧化物NOx排放大幅下降。
附图说明
图1 是无焰烧嘴控制系统的示意图；
图2 是无焰烧嘴控制系统有焰燃烧的工作状态示意图；
图3 是无焰烧嘴控制系统无焰燃烧的工作状态示意图；
图4 是无焰低NOx烧嘴的结构示意图；
图5 是空燃混合头的结构示意图；
图6 是无焰低NOx烧嘴有焰燃烧的工作状态示意图；
图7 是是无焰低NOx烧嘴无焰燃烧的工作状态示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型予以详细说明。
请参阅图1所示，本实用新型关于一种无焰烧嘴控制系统，包括点火变压器1、点火电极2、检测电极3、空气电磁阀4、第一燃气电磁阀5、第二燃气电磁阀6、SCU460点火控制器7，所述点火电极2、检测电极3设置在无焰烧嘴内燃气与空气混合处，空气电磁阀4设置在与无焰烧嘴连通的空气管8上，第一燃气电磁阀5设置在与无焰烧嘴连通的第一燃气管91上，第一燃气管91上并联有位于第一燃气电磁阀5两端的第二燃气管92，第二燃气电磁阀6设置在第二燃气管92上；其中SCU460点火控制器7的燃气控制输出端分别与第一燃气电磁阀5、第二燃气电磁阀6连接；SCU460点火控制器7的空气控制输出端与空气电磁阀4连接，SCU460点火控制器7的点火控制输出端与点火变压器1输入端连接，点火变压器1输出端与点火电极2连接，SCU460点火控制器7的火焰检测信号输入端与检测电极3连接。
进一步地，为便于调节进入烧嘴的空气量和燃气量，空气管8位于空气电磁阀4输出的一端设有空气手阀10；第一燃气管91位于第一燃气电磁阀5输出的一端设有第一燃气手阀11；第二燃气管92位于第二燃气电磁阀6输出的一端设有第二燃气手阀12；同时，空气管8上装有空气流量孔板13，第一燃气管91上装有燃气流量孔板14，燃气流量孔板14位于第一燃气手阀11输出的一端；用于计量进入烧嘴的空气和燃气的实际流量。
此外，还设有燃气检修手阀15，烧嘴出现故障后该阀门关闭，便于烧嘴检修，燃气检修阀15设置再第一燃气管91上，位于与第二燃气管92连接处的前端，对进入第一燃气管和第二燃气管燃气进行阻断。
请参阅图4所示，为一种无焰低NOx烧嘴，包括中空的空气壳体16、燃气壳体17、燃烧室18、空燃混合头19，空气管8、点火电极2、检测电极3，所述燃烧室18、燃气壳体17分别通过安装法兰20安装在空气壳体16的两端并与其连通，空气管8设置在空气壳体16表面并与其连通，空燃混合头19固定设置在燃烧室18内，其中还包括第一燃气管91、第二燃气管92、SCU460点火控制器7，空燃混合头19表面沿圆周分布设有一次风孔191、二次风孔192、燃气孔193，第一燃气管91固定再燃气壳体17上，且第一燃气管91的一端固定在空燃混合头19上与燃气孔193连通，一次风孔191、二次风孔192与空气壳体16连通。
请参阅图5所示，为了使燃烧更加地充分，有效降低NOx的排放，空燃混合头19上的一次风孔191、二次风孔192、燃气孔193采用圆周的分布方式，其中燃气孔193位于空燃混合头19的中心，一次风孔191环绕燃气孔193，使一次风能够包围燃气，充分混合；二次风孔192环绕一次风孔191，即从二次风孔192进入的二次风包围了一次风与燃气的混合气体，采用此空气分级供给的结构，使燃烧过程中有效降低NOx的排放。
此外，避免空气壳体16过热，再空气壳体16内置纤维内衬，可有对空气壳体16进行有效的保护，防止过热的空气损坏空气壳体16。
下面对有焰燃烧和无焰燃烧的具体方式进行说明。需要在先说明的是，本实施例中，工业炉窑在炉内设有热电偶，根据炉内热电偶测量到炉内的实际温度，热电偶与SCU460点火控制器7的温度输入端连接，将测量到的炉内的温度信号发送至SCU460点火控制器7，SCU460点火控制器7将炉内温度与在先设定的温度作比较，控制烧嘴的燃烧方式。
如图2和6所示，当炉内温度少于设定的温度，本实施例设定为850℃，即为进入有焰燃烧的阶段，其工作过程如下：
1）SCU460点火控制器7的燃气控制输出端分别控制第一燃气电磁阀5打开和第二燃气电磁阀6关闭，通过空气控制输出端控制空气电磁阀4开启，助燃空气由空气管8进入空气壳体16内部，随后经燃烧室18到达空燃混合头19，助燃空气分别通过一次风孔191和二次风孔192到达空燃混合头19右端；
2）燃气由第一燃气管91进入，到达空燃混合头19，通过空燃混合头19上的燃气孔193到达空燃混合头19右端，与一次风孔191和二次风孔192出来的空气进行混合；
3）SCU460点火控制器7的点火控制输出端发送点火信号至点火变压器1，通过点火变压器1驱动点火电极2在空燃混合头19处放电，引燃到达空燃混合头19的可燃混合气形成火焰，火焰通过燃烧室18右端出口喷入炉内，高速喷出的火焰卷吸在炉内的烟气参与燃烧，能有效的降低火焰温度，从而降低NOx的排放；并且由于在空燃混合头19处采用一次风孔191环绕二次风孔192的空气分级技术，使得烧嘴在低温时NOx排放很低。
4）产生的火焰燃烧到检测电极3，此时检测电极3会反馈一个电流信号给SCU460点火控制器7的火焰检测信号输入端，SCU460点火控制器7接收到检测电流后说明烧嘴已经点着。
如图3和7所示，当炉内温度高于设定的温度，本实施例设定为850℃，即为进入无焰燃烧的阶段，其工作过程如下：
1） SCU460点火控制器7通过空气控制输出端控制空气电磁阀4提前2-3秒开启，其原理为：由于炉温已经超过850℃，此时无焰燃烧烧嘴的燃烧室温度也很高，超过燃气的燃点，燃气通过时会直接点燃，无法形成无焰燃烧，此时需要提前通入空气适当降低燃烧室的温度，便于无焰燃烧烧嘴在炉内形成无焰燃烧；
2）助燃空气由空气管8进入燃烧室18到达空燃混合头19，助燃空气分别通过一次风孔191和二次风孔192达到空燃混合头19右端；
3）SCU460点火控制器7通过燃气控制输出端控制第一燃气电磁阀5关闭，第二燃气电磁阀6开启，燃气从第一燃气管91一端进入第二燃气管92，再从第二燃气管92另一端进入第一燃气管91，最后进入空燃混合头19的燃气孔193；
4）此时SCU460点火控制器7的点火控制输出端控制点火变压器1不放电，点火电极2不会在烧嘴内部打火；燃气和空气从燃烧室18喷出，以极高的速度通过燃烧室18右端出口喷入炉内，由于炉温够高，远高于燃气的燃点，高速喷出的可燃混合气在炉内形成无焰燃烧，在整个炉膛空间内边卷吸烟气边燃烧，卷吸的烟气稀释了助燃空气的局部氧浓度，消除了火焰燃烧时的局部高温，降低了火焰的燃烧温度，从而降低NOx的排放，同时使得炉内温度均匀性良好；
5）由于火焰在炉内燃烧，无法烧到检测电极3，检测电极3不会反馈电流信号给SCU460点火控制器7，但由于SCU460点火控制器7进入了高温无焰燃烧模式，且炉温远高于燃气的燃点，此时SCU460点火控制器SCU460点火控制器默认烧嘴着火，烧嘴进入无焰燃烧模式。
相较于现有的技术，本实用新型具有以下有点：
在低温，炉温低于850℃时采用正常的有焰燃烧方式，此时由于炉温低，烧嘴燃烧产生的NOx较低，达到国家排放标准；在高温，炉温高于850℃时采用无焰燃烧，此时虽然炉温较高，但由于采用了无焰燃烧技术，使得排放也能低于国家标准。
该烧嘴在低温，炉温低于850℃时采用电极点火，检测可选电极检测或者UV紫外检测，保证低温燃烧时的稳定可靠；在高温，炉温高于850℃时电极不打火，烧嘴直接脉冲控制，将燃气和空气喷入炉内进行燃烧，此时看不到完整的火焰面，并且喷入炉内的高速气流能卷吸周围的烟气参与燃烧，极大的降低了火焰局部高温，使得NOx急剧下降，同时由于高频率的脉冲，能有效的搅动炉内气流，使得炉温均匀性更好。
该无焰燃烧低NOx烧嘴的可使用的助燃空气预热温度能到450℃，比普通的无空气预热的烧嘴节能20-30%。同时，由于在低温时采用了空气分级燃烧技术，使烧嘴的燃烧更加充分，烟气温度更加均匀，氮氧化物NOx排放大幅下降；在高温时采用无焰燃烧技术，燃气和空气高速喷入炉内，在炉内卷吸大量烟气边混合边燃烧，烟气极大地稀释了助燃空气中的氧含量，能有效的降低火焰燃烧温度，极大地降低NOx的形成，即使在较高预热温度也能极大地减少NOx的产生。
以上实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种无焰烧嘴控制系统，其特征在于，包括点火变压器、点火电极、检测电极、空气电磁阀、第一燃气电磁阀、第二燃气电磁阀、SCU460点火控制器，所述点火电极、检测电极设置在无焰烧嘴内燃气与空气混合处，空气电磁阀设置在与无焰烧嘴连通的空气管上，第一燃气电磁阀设置在与无焰烧嘴连通的第一燃气管上，第一燃气管上并联有位于第一燃气电磁阀两端的第二燃气管，第二燃气电磁阀设置在第二燃气管上，所述SCU460点火控制器的燃气控制输出端分别与第一燃气电磁阀、第二燃气电磁阀连接；SCU460点火控制器的空气控制输出端与空气电磁阀连接，SCU460点火控制器的点火控制输出端与点火变压器输入端连接，点火变压器输出端与点火电极连接，SCU460点火控制器的火焰检测信号输入端与检测电极连接。
2.根据权利要求1所述的无焰烧嘴控制系统，其特征在于：空气管上还设有空气手阀，空气手阀位于空气电磁阀输出的一端。
3.根据权利要求2所述的无焰烧嘴控制系统，其特征在于：所述第一燃气管上还设有第一燃气手阀，第一燃气手阀位于第一燃气电磁阀输出的一端；所述第二燃气管上还设有第二燃气手阀，第二燃气手阀位于第二燃气电磁阀输出的一端。
4.根据权利要求3所述的无焰烧嘴控制系统，其特征在于：还包括空气流量孔板、燃气流量孔板，所述空气流量孔板设置再空气管上并位于空气电磁阀和空气手阀之间；所述燃气流量孔板设置再第一燃气管上并位于第一燃气手阀输出的一端。
5.一种无焰低NOx烧嘴，包括中空的空气壳体、燃气壳体、燃烧室、空燃混合头，空气管、点火电极、检测电极，所述燃烧室、燃气壳体分别设置在空气壳体的两端并与其连通，空气管设置在空气壳体表面并与其连通，空燃混合头固定设置在燃烧室内，其特征在于，还包括第一燃气管、第二燃气管、SCU460点火控制器，空燃混合头表面沿圆周分布设有一次风孔、二次风孔、燃气孔，第一燃气管固定再燃气壳体上，且第一燃气管的一端固定在空燃混合头上与燃气孔连通，一次风孔、二次风孔与空气壳体连通，第一燃气管上设置有第一燃气电磁阀，第二燃气管并联再第一燃气管上位于第一燃气电磁阀的两端，第二燃气电磁阀设置在第二燃气管上，空气管上设置有空气电磁阀，点火电极的点火端、检测电极检测端设置在空燃混合头处，SCU460点火控制器的燃气控制输出端分别与第一燃气电磁阀、第二燃气电磁阀连接；SCU460点火控制器的空气控制输出端与空气电磁阀连接，SCU460点火控制器的点火控制输出端与点火变压器输入端连接，点火变压器输出端与点火电极连接，SCU460点火控制器的火焰检测信号输入端与检测电极连接。
6.根据权利要求5所述的一种无焰低NOx烧嘴，其特征在于，所述燃气孔环绕分布在空燃混合头中心，所述一次风孔环绕燃气孔分布，所述二次风孔环绕第一风孔分布。
7.根据权利要求5或6所述的一种无焰低NOx烧嘴，其特征在于：所述空气壳体内表面设置有纤维内衬。
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2018
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN108386837A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-08-10 | 佛山市科皓燃烧设备制造有限公司 | 一种无焰烧嘴控制系统、无焰低NOx烧嘴及其控制方法 |
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Granted publication date: 20190201 Effective date of abandoning: 20240326 |
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