CN209820181U - 一种组合式加热炉低NOx燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于工业炉窑燃烧与烟气排放领域，具体涉及一种组合式加热炉低NOx燃烧系统。该系统通过选氮氧化物燃烧器、采用分级燃烧、炉窑内进行高温脱硝、炉窑外进行低温催化脱硝等技术手段，从而有效控制燃烧过程各阶段中氮氧化物的产生，实现烟气氮氧化物的超净排放，最终将氮氧化物控制在50mg/Nm³以下，甚至是20mg/Nm³以下。整个系统结构组成简单，不会对现有的加热炉系统带来大的改变，无论是在新建还是现有的加热炉上都可以进行使用，适应性强。

Description

一种组合式加热炉低NOx燃烧系统

技术领域

本实用新型属于工业炉窑燃烧与烟气排放领域，具体涉及一种组合式加热炉低NOx燃烧系统。

背景技术

工业炉窑是一种利用燃料燃烧释放的能量来加热物料的装置，在我国工业领域中广泛应用于物料的焙烧、干燥、熔化、熔炼、加热和热处理等生产环节，耗能巨大，同时排放了大量的NOx等相关污染物，如何进一步降低工业炉窑污染物的排放是一个重要的课题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种组合式加热炉低NOx燃烧系统，以实现工业炉窑NOx的超低排放，满足最新环保指标的要求。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种组合式加热炉低NOx燃烧系统，包括划分有预热段、加热段以及均热段的炉窑本体，预热段燃烧器、加热段燃烧器以及均热段燃烧器对应与炉窑本体的预热段、加热段以及均热段相连；还包括换热装置、催化脱硝系统以及高温脱硝系统；

燃料供给系统通过管路对应与预热段燃烧器、加热段燃烧器以及均热段燃烧器相连，助燃空气供给系统先与换热装置相连，后通过管路对应与预热段燃烧器、加热段燃烧器以及均热段燃烧器相连；

炉窑本体的出烟口先与换热装置相连，后通过换热装置与催化脱硝系统相连；

高温脱硝系统包括设置在炉窑本体上的脱硝喷枪、与脱硝喷枪相连的雾化器以及脱硝剂供给装置，沿烟气流动方向，脱硝喷枪设置在预热段燃烧器后方且靠近炉窑本体的出烟口处。

进一步，与预热段燃烧器、加热段燃烧器以及均热段燃烧器入口端相连的各管路上对应设有阀门。

进一步，催化脱硝系统的出口端与烟囱相连。

进一步，雾化器为介质式雾化器。

进一步，预热段燃烧器、加热段燃烧器以及均热段燃烧器均为氮氧化物燃烧器。

进一步，燃料供给系统先与换热装置相连，后通过管路对应与预热段燃烧器、加热段燃烧器以及均热段燃烧器相连。

本实用新型的有益效果在于：

该组合式加热炉低NOx燃烧系统，通过选择(低)氮氧化物燃烧器、采用分级燃烧、炉窑内进行高温脱硝(高温脱硝系统)、炉窑外进行低温催化脱硝(催化脱硝系统)等技术手段，可有效控制燃烧过程各阶段中氮氧化物的产生，实现烟气氮氧化物的超净排放，最终将氮氧化物控制在50mg/Nm³以下，甚至是20mg/Nm³以下。整个系统结构组成简单，不会对现有的加热炉系统带来大的改变，无论是在新建还是现有的加热炉上都可以进行使用，适应性强。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为本实用新型的系统示意图。

附图标记：

均热段燃烧器—1、加热段燃烧器—2、预热段燃烧器—3、脱硝喷枪—4、燃料供给系统—5、助燃空气供给系统—6、换热装置—7、烟囱—8、雾化器—9、脱硝剂供给装置—10、炉窑本体—11、催化脱硝系统—12、阀门—13。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1，为一种组合式加热炉低NOx燃烧系统，包括划分有预热段、加热段以及均热段的炉窑本体11，预热段燃烧器3、加热段燃烧器2以及均热段燃烧器1对应与炉窑本体11的预热段、加热段以及均热段相连；还包括换热装置7、催化脱硝系统12以及高温脱硝系统；燃料供给系统5通过管路对应与预热段燃烧器3、加热段燃烧器2以及均热段燃烧器1相连，助燃空气供给系统6先与换热装置7相连，后通过管路对应与预热段燃烧器3、加热段燃烧器2以及均热段燃烧器1相连；炉窑本体11的出烟口先与换热装置7相连，后通过换热装置7与催化脱硝系统12相连；高温脱硝系统包括设置在炉窑本体11上的脱硝喷枪4以及与脱硝喷枪4相连的雾化器9和脱硝剂供给装置10，沿烟气流动方向，脱硝喷枪4设置在预热段燃烧器3后方且靠近炉窑本体11的出烟口处。

该燃烧系统中，燃料供给系统5通过(燃料)管路及阀门13向炉窑本体11中提供燃烧用燃料，助燃空气供给系统6通过相关的助燃风机、(空气)管路和阀门用于向炉窑本体内提供助燃空气。其具体的连接方式如下：均热段燃烧器1安装在炉窑本体11的均热段，加热段燃烧器2安装在炉窑本体11的加热段，预热段燃烧器3安装在炉窑本体11的预热段，燃料供给系统5与均热段燃烧器、加热段燃烧器和预热段燃烧器分别相连，助燃空气供给系统6经换热装置7预热后与均热段燃烧器、加热段燃烧器和预热段燃烧器分别相连。而均热段燃烧器、加热段燃烧器和预热段燃烧器燃烧产生的烟气经炉窑本体内的物料吸热后，经炉窑本体的出烟口排出。后再依次流经换热装置7及催化脱硝系统12，催化脱硝系统12的出口端与烟囱8相连，经催化脱硝系统12中催化剂反应脱硝后的烟气最后通过烟囱排入大气。脱硝喷枪4安装在炉窑本体预热段靠后的位置(即预热段燃烧器3后方且靠近炉窑本体11的出烟口处)，与雾化器9和脱硝剂供给装置10相连。此处的雾化器9采用介质式雾化器。

炉窑本体11上的预热段、加热段以及均热段是按物料输送方向依次设置，物料由低温的预热区逐步进入高温的加热区，而炉窑本体11内的烟气流动方向则与物料输送方向相反。

实际运行中，燃料供给系统5分别向均热段燃烧器1、加热段燃烧器2、预热段燃烧器3供给燃料，助燃空气供给系统6供给的空气经换热装置7预热后分别供给均热段燃烧器1、加热段燃烧器2和预热段燃烧器3。均热段燃烧器1、加热段燃烧器2、预热段燃烧器3在炉窑本体11内燃烧将燃料的化学能转化为热能供给物料加热使用，流过炉窑本体11的烟气通过换热装置7与助燃空气换热后经催化脱硝系统12流入烟囱8排入大气中。雾化器9和脱硝剂供给装置10分别向脱硝喷枪4提供脱硝剂和雾化气体，脱硝剂注入进炉窑本体11尾端，在此与烟气中的氮氧化物发生反应，以降低待排出烟气中的氮氧化物。而换热装置后方的催化脱硝系统12可进一步降低烟气中的氮氧化物，达到将氮氧化物的水平降低到50mg/m³以下，甚至更低。

需要说明的是，炉窑本体11内的分级燃烧不仅仅局限于分成均热段、加热段、预热段三段，可根据实际情况分段，可多可少。对应的，与预热段燃烧器3、加热段燃烧器2以及均热段燃烧器1入口端相连的各管路上对应设有阀门13；这样，可根据炉窑本体11分段的情况选择性使用或不使用该段的燃烧器，以实现适应性匹配。

该燃烧系统中的预热段燃烧器3、加热段燃烧器2以及均热段燃烧器1均采用氮氧化物燃烧器。该类燃烧器本身具有降低排气中氮氧化物浓度的功能，通过与燃烧系统中的分级燃烧、炉内高温脱硝(高温脱硝系统)、炉外低温催化脱硝(催化脱硝系统)等部分相结合，可达到最优脱硝效果。

作为上述方案的进一步改进，燃料供给系统5先与换热装置7相连，后通过管路对应与预热段燃烧器3、加热段燃烧器2以及均热段燃烧器1相连。根据设置，换热装置7可单独预热空气，亦可单独预热煤气，还能实现煤气和空气的同时预热。

该燃烧系统通过采用的氮氧化物燃烧器、炉窑分级燃烧、炉窑内高温脱硝(高温脱硝系统)、炉窑外低温催化脱硝(催化脱硝系统)相结合的低NOx燃烧技术，有效控制了燃烧过程中氮氧化物的产生，实现了烟气中氮氧化物的超净排放。

一种适用于上述组合式加热炉低NOx燃烧系统的控制方法，包括：

(1)炉窑本体中的均热段、加热段和预热段采用不同的空燃比，其中均热段采用欠氧燃烧空燃比小于1，加热段空燃比等于1，预热段空燃比大于1；在加热段空燃比无法保证为1的情况下，可约等于1，范围在0.95～1.05之间；通过分级燃烧的方式抑制氮氧化物的产生。

(2)预热段燃烧器3、加热段燃烧器2以及均热段燃烧器1均采用氮氧化物燃烧器；通过选择合适的燃烧器降低排气中氮氧化物的浓度。

(3)炉窑本体尾部的脱硝喷枪和催化脱硝系统叠加配合使用；

其中，脱硝喷枪使用时，需控制流至预热段燃烧器后方的烟气温度，使脱硝喷枪的使用温度范围控制在900℃～1050℃之间，其最佳温度为950℃；催化脱硝系统使用时，控制流至催化脱硝系统中的烟气温度，使其温度范围在280℃～450℃之间。

通过几部分的叠加配合，可实现烟气中氮氧化物的超净排放，从而将氮氧化物控制在50mg/Nm³以下，甚至20mg/Nm³以下。

该燃烧系统的控制方法通过选择(低)氮氧化物燃烧器、采用分级燃烧、炉窑内进行高温脱硝(高温脱硝系统)、炉窑外进行低温催化脱硝(催化脱硝系统)等技术手段，可有效控制燃烧过程各阶段中氮氧化物的产生，实现烟气氮氧化物的超净排放，最终将氮氧化物控制在50mg/Nm³以下，甚至是20mg/Nm³以下。

需要说明的，该系统中炉窑本体11的分级设定数量以及催化脱硝系统是否投入使用可根据实际情况进行选择。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种组合式加热炉低NOx燃烧系统，包括划分有预热段、加热段以及均热段的炉窑本体，预热段燃烧器、加热段燃烧器以及均热段燃烧器对应与炉窑本体的预热段、加热段以及均热段相连；其特征在于：还包括换热装置、催化脱硝系统以及高温脱硝系统；

燃料供给系统通过管路对应与预热段燃烧器、加热段燃烧器以及均热段燃烧器相连，助燃空气供给系统先与换热装置相连，后通过管路对应与预热段燃烧器、加热段燃烧器以及均热段燃烧器相连；

炉窑本体的出烟口先与换热装置相连，后通过换热装置与催化脱硝系统相连；

高温脱硝系统包括设置在炉窑本体上的脱硝喷枪、与脱硝喷枪相连的雾化器以及脱硝剂供给装置，沿烟气流动方向，脱硝喷枪设置在预热段燃烧器后方且靠近炉窑本体的出烟口处。

2.根据权利要求1所述的组合式加热炉低NOx燃烧系统，其特征在于：与预热段燃烧器、加热段燃烧器以及均热段燃烧器入口端相连的各管路上对应设有阀门。

3.根据权利要求1所述的组合式加热炉低NOx燃烧系统，其特征在于：催化脱硝系统的出口端与烟囱相连。

4.根据权利要求1所述的组合式加热炉低NOx燃烧系统，其特征在于：雾化器为介质式雾化器。

5.根据权利要求1所述的组合式加热炉低NOx燃烧系统，其特征在于：预热段燃烧器、加热段燃烧器以及均热段燃烧器均为氮氧化物燃烧器。

6.根据权利要求1所述的组合式加热炉低NOx燃烧系统，其特征在于：燃料供给系统先与换热装置相连，后通过管路对应与预热段燃烧器、加热段燃烧器以及均热段燃烧器相连。