CN219140824U - 蓄热式助燃结构和燃烧炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种蓄热式助燃结构，蓄热式助燃结构包括蓄热体、鼓风管道、助燃管道、排烟管道和出风管道，蓄热体内设有进风通道和出风通道，鼓风管道通过进风通道与助燃管道连通，排烟管道通过出风通道与出风管道连通。本实用新型的蓄热式助燃结构通过改造蓄热体的气体流通方式，使烟气与助燃风的热交换实时连续进行，不需要对蓄热式助燃结构进行换向，实现连续工作，提高效率。

Description

蓄热式助燃结构和燃烧炉

技术领域

本实用新型涉及燃烧设备技术领域，特别涉及一种蓄热式助燃结构，同时，本实用新型还涉及一种采用上述蓄热式助燃结构的燃烧炉。

背景技术

在《钢铁行业蓄热式燃烧技术规范》中，高温加热炉的蓄热式燃烧一般是采用脉冲控制时序调节周期换向的燃烧方式，采用周期式换向燃烧。鼓风机将空气经换向系统吹进第一蓄热室的蓄热体，经由蓄热体预热的空气与第一蓄热室的燃料混合燃烧；燃烧产物(高温烟气)与炉膛内的物料和炉膛进行热交换后，进入第二蓄热室，在第二蓄热室内将热量传导给蓄热体，温度降至150℃以下，经换向阀由引风机排入大气中。

经过约60S左右的时长，换向阀在控制系统的发出指令后动作，空气换向阀换向，此时空气从第二蓄热室的喷口喷出与燃料混合燃烧，而第一蓄热室的烧嘴成为排烟通道，在引风机的作用下高温烟气经过第一蓄热室的烧嘴的蓄热体后低温排出，一个换向周期完成。规范中采用了多个蓄热体交替切换助燃气和高温烟气流通通道，回收燃烧热量，可以说周期换向是传统蓄热式燃烧的基本特征。这种工作状态下，蓄热式燃烧器的功率不发生变化，一般成对安装，一组用于燃烧，一组用于排烟。

蓄热式燃烧的另一个显著特点是，助燃风经过预热，基本可以达到1000℃左右，与燃料充分混合后、燃烧速度快、火焰温度高，在高温条件下快速生成氮氧化物。近年来，一般采用分级燃烧和烟气回流的方法，控制助燃风与燃料的混合、减少混合成分中的氧含量，从而降低火焰燃烧强度，以达到减少氮氧化物生成的目的。但是采用这种蓄热式燃烧器的高温加热炉，在烧嘴正常燃烧稳定工作过程，检测炉内氧含量一般控制在3-4％，燃烧烟气中氮氧化物浓度也控制在理想水平，一般不超200mg/m³，但经过一个周期需要换向时、或者工作载荷发生变化烧嘴工作不连续时，炉内氧含量发生波动，烟气中氮氧化物浓度随之升高，超出控制标准。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种蓄热式助燃结构，以改善蓄热式助燃方式，不用进行周期换向，提高工作效率。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种蓄热式助燃结构，所述蓄热式助燃结构包括蓄热体、鼓风管道、助燃管道、排烟管道和出风管道，所述蓄热体内设有进风通道和出风通道，所述鼓风管道通过所述进风通道与所述助燃管道连通，所述排烟管道通过所述出风通道与所述出风管道连通。

进一步的，所述蓄热体内设有回流通道，所述蓄热式助燃结构还包括第一回流管道和第二回流管道，所述第一回流管道和所述第二回流管道的一端通过所述回流通道相连通，且所述第一回流管道远离所述回流通道的一端与所述排烟管道连通，所述第二回流管道远离所述回流通道的一端与所述鼓风管道连通。

进一步的，所述进风通道包括多个进风孔，各所述进风孔均一端连通所述鼓风管道，另一端连通所述助燃管道；所述出风通道包括多个出风孔，各所述出风孔均一端连通排烟管道，另一端连通所述出风管道；所述回流通道包括多个回风孔，各所述回风孔均一端连通所述第一回流管道，另一端连通所述第二回流管道。

进一步的，所述进风通道的截面积小于所述出风通道和所述回流通道的截面积之和。

进一步的，所述回流通道的截面积是所述进风通道的截面积的40-50％。

进一步的，所述助燃管道上设有用于检测空气流量的检测单元和调节空气流量的风量调节阀。

进一步的，所述蓄热式助燃结构还包括鼓风机，所述鼓风管道远离所述进风通道的一端连接所述鼓风机；和/或，所述蓄热式助燃结构还包括引风机，所述出风管道远离所述出风通道的一端连接所述引风机。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型所述的蓄热式助燃结构，在蓄热体上分别设置进风通道与出风通道，外部空气依次从鼓风管道、进风通道和助燃管道进入燃烧炉，点燃燃烧炉中的燃气，燃烧后形成的高温烟气则依次经过排烟管道、出风通道和出风管道排出。高温烟气经过出风通道时，将热量传递给蓄热体，与蓄热体进行热交换，使之后进来的外部空气在经过进风通道时被蓄热体加热，达到节能的目的。传统的蓄热式燃烧装置需装设空气换向阀，进行周期换向，燃烧的效率不容易控制，而本实用新型的蓄热式助燃结构由于蓄热体的特殊构造使气流循环经过使达到蓄热和放热，蓄热式助燃结构可以连续工作不用进行周期换向，提高工作效率。

另外，进一步设置的回流管道和回流通道可以使蓄热体换热更充分，蓄热体的多孔结构也有助于提高和气体的热交换效率。风量调节阀则可以调节助燃管道的气流量，进而控制燃烧温度。由于高温烟气中混有悬浮颗粒物，悬浮颗粒物随高温烟气排出时，容易附着在出风通道和回流通道上，使出风通道和回流通道的流通面积减小，因此设置进风通道的截面积小于出风通道和回流通道的截面积之和，可以使进气和出气流量相当。

本实用新型进一步提出了一种燃烧炉，所述燃烧炉包括上述的蓄热式助燃结构。

本实用新型的燃烧炉和上述蓄热式助燃结构相对于现有技术具有相同的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例一所述的蓄热式助燃结构的整体示意图；

图2为本实用新型实施例一所述的蓄热式助燃结构的主视图；

图3为本实用新型实施例一所述的蓄热式助燃结构的右视图；

图4为本实用新型实施例一所述的蓄热式助燃结构的俯视图；

图5为本实用新型实施例一所述的蓄热体的示意图。

附图标记说明：

1、蓄热体；101、进风通道；102、出风通道；103、回流通道；2、鼓风管道；3、助燃管道；301、风量调节阀；4、排烟管道；5、出风管道；6、第一回流管道；7、第二回流管道。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“背”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，因此不能理解为对本实用新型的限制。另外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连接件”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，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例一

一种蓄热式助燃结构，所述蓄热式助燃结构包括蓄热体1、鼓风管道2、助燃管道3、排烟管道4和出风管道5，所述蓄热体1内设有进风通道101和出风通道102，所述鼓风管道1通过所述进风通道101与所述助燃管道2连通，所述排烟管道3通过所述出风通道102与所述出风管道4连通。

基于如上整体介绍，本实施例的蓄热式助燃结构如图1-4所示，蓄热体1的结构如图5所示，实际使用时，一种可行的方式，蓄热式助燃结构可以安装于燃烧炉顶部、一侧或附近，蓄热体1位于蓄热式助燃结构中心，各管道与蓄热体1的外表面相连，当外部空气被鼓风机吹入鼓风管道2，然后经过蓄热体1的进风通道101和助燃管道3进入燃烧炉，在燃烧炉中与燃料(燃料可以使用天然气)混合，温度达到燃点形成火焰，在燃烧炉中燃烧。

燃烧后形成的高温烟气则从燃烧炉的排烟口排出，依次经过排烟管道4、出风通道102和出风管道5排向大气。高温烟气经过出风通道102时，将热量传递给蓄热体1，与蓄热体1进行热交换。蓄热体1被高温烟气加热后，温度升高，完成蓄热，当被鼓风机新吹进来的外部空气在经过蓄热体1的进风通道101时被蓄热体1加热，然后经过助燃管道3进入燃烧炉。由于空气被蓄热体1加热，更容易使燃料达到燃点而燃烧，燃烧所形成的高温烟气继续与蓄热体1进行热交换，如此循环下去，可以充分利用燃烧热量对之后的燃料进行助燃，达到节能的目的。本实施例各管道与蓄热体1连接处的形状可以依据蓄热体1的接触面而有所扩大，使各管道与蓄热体1的连接端完全覆盖蓄热体1上各通道口，进而使蓄热体1可以卡接固定于各管道中间。助燃管道3和排烟管道4与燃烧炉相连接一端的形状可以依据燃烧炉助燃口和排烟口的形状设置。

上述蓄热体1可以选用常规的陶瓷材质或者金属材质，本实用新型不做具体限定。蓄热体1的结构可以是如图2所示的方形体，也可以是其他形状，只要具备上述的进风通道101和出风通道102，并分别与上述管道连通，便是可行的。

优选的，蓄热体1内设有回流通道103，蓄热式助燃结构还包括第一回流管道6和第二回流管道7，第一回流管道6和第二回流管道7的一端通过回流通道103相连通，且第一回流管道6远离回流通道103的一端与排烟管道4连通，第二回流管道7远离回流通道103的一端与鼓风管道2连通。这样设置可以使一部分高温烟气在排烟管道4处分流，经过第一回流管道6、蓄热体1和第二回流管道7，进入鼓风管道2，随新空气混合形成助燃气，再进入燃烧炉。部分高温烟气回流的过程中与蓄热体1接触更充分，提高热效率，使节能效果更好，同时可以降低助燃气的氧浓度，有效减少氮氧化物的形成。

优选的，上述蓄热体1的进风通道101包括多个进风孔，各进风孔均一端连通鼓风管道2，另一端连通助燃管道3；出风通道102包括多个出风孔，各出风孔均一端连通排烟管道4，另一端连通出风管道5；回流通道103包括多个回风孔，各回风孔均一端连通第一回流管道6，另一端连通第二回流管道7。如图5所示的蓄热体1，是一种可行的结构，进风通道101包括81个进风孔，出风通道102包括56个出风孔，回流通道103包括36个回风孔，各个通孔之间相对独立，不互相连通。各通孔可以交错布置，既可以是三维空间正交布置，也可以平行排布或以各种弯曲线条状排布，以使经过各通道的气流在蓄热体1内部不串通，对蓄热体1热交换更充分。实际加工时出于节约成本的因素，可以将各个贯孔制成横截面呈圆形或六边形的形状，便于加工。

由于高温烟气中混有悬浮颗粒物，悬浮颗粒物随高温烟气流动时，容易附着在出风通道102和回流通道103上，进而减小出风通道102和回流通道103的流通面积，容易使高温烟气的流通受到阻滞。所以优选的，可以使出风通道102和回流通道103的流通面积相较于进风通道101多一些冗余量，使进风通道101的截面积小于所述出风通道102和所述回流通道103的截面积之和，气流更顺畅。由于部分高温烟气回流，与新空气形成助燃气，使助燃气的氧浓度稍有降低，进而减少燃烧产物中氮氧化物浓度，所以控制回流量，既需防止回流部分占据大多数新空气的流通空间，影响助燃气的助燃作用，又可有效降低助燃气的氧浓度。当进风通道101的贯孔截面积与回流通道的贯孔相等时，本实施例优选的可以设置回流通道103的截面积是进风通道101的截面积的40-50％，以保持烟气回流比率，可以控制助燃风的氧浓度降低至15-18％。

如图1所示，进一步可以在助燃管道上设有用于检测空气流量的检测单元和调节空气流量的风量调节阀301。当检测单元检测到风量过大时，可以触发控制单元动作，对调节风量调节阀301的开合量，进而调节助燃管道3的流通面积，以控制助燃气流量，进而控制燃烧温度，调节风量调节阀301优选可采用电磁驱动调节。

本实施例的方案还可以在气流的流入端和流出端加装动力装置，以使气体的流动更快，助燃的效率更高，具体可以在所述蓄热式助燃结构装设鼓风机和引风机，鼓风机用于吹入新鲜空气，引风机用于抽出烟气。鼓风机连接于鼓风管道2远离进风通道101的一端，引风机连接于出风管道5远离出风通道102的一端。当然也可不设引风机，而将出风管道5向上引出至较高的位置，利用大气压力差，使烟气排出。

实施例二

本实施例涉及一种燃烧炉，该燃烧炉上设有上述的蓄热式助燃结构。

本实施例的燃烧炉，通过设置实施例一的蓄热式助燃结构，可以在变动工况条件下，实现连续燃烧，炉内氧含量稳定保持在3-4％，有效控制燃烧产物中氮氧化物浓度可达100mg/m³以下。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种蓄热式助燃结构，其特征在于：所述蓄热式助燃结构包括蓄热体(1)、鼓风管道(2)、助燃管道(3)、排烟管道(4)和出风管道(5)，所述蓄热体(1)内设有进风通道(101)和出风通道(102)，所述鼓风管道(2)通过所述进风通道(101)与所述助燃管道(3)连通，所述排烟管道(4)通过所述出风通道(102)与所述出风管道(5)连通。

2.根据权利要求1所述的蓄热式助燃结构，其特征在于：所述蓄热体(1)内设有回流通道(103)，所述蓄热式助燃结构还包括第一回流管道(6)和第二回流管道(7)，所述第一回流管道(6)和所述第二回流管道(7)的一端通过所述回流通道(103)相连通，且所述第一回流管道(6)远离所述回流通道(103)的一端与所述排烟管道(4)连通，所述第二回流管道(7)远离所述回流通道(103)的一端与所述鼓风管道(2)连通。

3.根据权利要求2所述的蓄热式助燃结构，其特征在于：所述进风通道(101)包括多个进风孔，各所述进风孔均一端连通所述鼓风管道(2)，另一端连通所述助燃管道(3)；所述出风通道(102)包括多个出风孔，各所述出风孔均一端连通排烟管道(4)，另一端连通所述出风管道(5)；所述回流通道(103)包括多个回风孔，各所述回风孔均一端连通所述第一回流管道(6)，另一端连通所述第二回流管道(7)。

4.根据权利要求3所述的蓄热式助燃结构，其特征在于：所述进风通道(101)的截面积小于所述出风通道(102)和所述回流通道(103)的截面积之和。

5.根据权利要求3所述的蓄热式助燃结构，其特征在于：所述回流通道(103)的截面积是所述进风通道(101)的截面积的40-50％。

6.根据权利要求1所述的蓄热式助燃结构，其特征在于：所述助燃管道(3)上设有用于检测空气流量的检测单元和调节空气流量的风量调节阀(301)。

7.根据权利要求1-6任一项所述的蓄热式助燃结构，其特征在于：所述蓄热式助燃结构还包括鼓风机，所述鼓风管道(2)远离所述进风通道(101)的一端连接所述鼓风机；和/或，所述蓄热式助燃结构还包括引风机，所述出风管道(5)远离所述出风通道(102)的一端连接所述引风机。

8.一种燃烧炉，其特征在于：所述燃烧炉包括权利要求1-7任一项所述的蓄热式助燃结构。

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