CN220771107U - 一种还原炉燃烧系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种还原炉燃烧系统，包括还原炉炉体、燃气管道、助燃空气管道、排烟管道和低氮燃烧系统。低氮燃烧系统至少包括煤烟支管、回流烟气管、空烟支管和空气分流管中的一者，其中，煤烟支管和烟气支管的一端连通于排烟管道，另一端连通于还原炉炉体，向还原炉炉体内通入烟气，以降低燃烧强度，从而减少NOx的生成；回流烟气管的一端连通于排烟管道，另一端连通于助燃空气管道，使烟气与助燃空气混合，从而降低助燃空气中氧气所占比例，降低还原炉炉体内燃气燃烧的强度，减少NOx的生成；空气分流管的一端连通于助燃空气管道，另一端连通于还原炉炉体，以减少还原炉炉体内主燃烧区助燃空气的量，降低主燃烧区温度，减少NOx的生成。
Description
技术领域
本实用新型涉及金属镁及金属钙还原炉技术领域，尤其涉及一种还原炉燃烧系统。
背景技术
目前，国内外金属镁多是采用硅热还原法冶炼，金属钙多是采用铝热还原法冶炼，这两种冶炼工艺中都以皮江法最为出名，皮江法是指在还原罐内加料、罐外加热的还原炉中，用相应的还原剂将矿石还原成金属镁或金属钙的热还原法。通常来说镁、钙还原炉是采用燃气来加热还原罐，如发生炉煤气、焦炉煤气、高炉煤气、天然气等，还原炉在运行过程中由于燃气燃烧会产生大量的氮氧化物(NOx)等污染物，从而使烟气排放不达标，为保证烟气排放指标，一般会采用烟气脱硝技术来进行处理，如选择性非催化还原法(SNCR)脱硝技术和选择性催化还原法(SCR)脱硝技术等。其中，SNCR脱硝技术是在烟气温度为900℃-1100℃空间内直接喷入氨水、尿素等还原剂，选择性的将烟气中的NOx还原成氮气(N2)和水(H2O)，其脱硝效率相对较低。
SCR脱硝技术是利用氨水、尿素等还原剂在催化剂的作用下选择性的将烟气中的NOx还原成N2和H2O，该技术具有脱硝效率高、反应彻底、不产生二次污染等优点，是电站及工业窑炉烟气脱硝的主流技术。但是SCR脱硝技术存在以下缺点：
1.SCR脱硝技术需配套相应的脱硝反应器、还原剂存储及输送等相关设备，系统较为复杂，占地面积大，同时催化剂的价格也比较昂贵，因此总的投资成本高。
2.SCR脱硝技术需要消耗还原剂，因此运行成本较高，此外目前金属镁及金属钙还原炉多为蓄热式，烟气排放温度通常低于120℃，而SCR催化剂反应温度在200℃-400℃之间，需加入热源以提高烟气温度，能源消耗量较大，将大幅度提高运行成本。
3.SCR脱硝技术所涉及的设备较多，运行维护工作量大，故障率较高。
4.钙、镁还原炉内的温度不能满足SNCR技术脱硝反应的温度区间，难以获得相应的脱硝效果，而且直接将氨水喷入还原炉内容易引起还原罐的腐蚀。
因此，如何提供一种工艺流程简单的还原炉燃烧系统，以降低还原炉内氮氧化物生成量，从而使氮氧化物达标排放，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种还原炉燃烧系统，以降低还原炉内氮氧化物生成量，使氮氧化物达标排放。
为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
一种还原炉燃烧系统，包括：
还原炉炉体；
燃气管道，连通于所述还原炉炉体，用于输送燃气；
助燃空气管道，一端通过空气鼓风机连通于空气气源，另一端连通于所述还原炉炉体；
排烟管道，连通于所述还原炉炉体；
低氮燃烧系统，至少包括煤烟支管、回流烟气管、空烟支管和空气分流管中的一者，其中，所述煤烟支管和所述空烟支管的一端均连通于所述排烟管道，另一端均连通于所述还原炉炉体；所述回流烟气管的一端连通于所述排烟管道，另一端连通于所述助燃空气管道；所述空气分流管的一端连通于所述助燃空气管道，另一端连通于所述还原炉炉体。
可选地，所述排烟管道包括煤烟管道和空烟管道，所述煤烟管道的一端通过第一换向阀连通于所述还原炉炉体，另一端通过煤烟风机排出烟气；所述燃气管道连通于所述第一换向阀；
所述空烟管道的一端通过第二换向阀连通于所述还原炉炉体，另一端通过空烟风机排出烟气；
所述助燃空气管道通过第二换向阀连通于所述还原炉炉体。
可选地，在上述还原炉燃烧系统中，所述低氮燃烧系统包括所述煤烟支管，所述煤烟支管的一端连通于所述煤烟管道且位于所述煤烟风机的下游，另一端连通于所述还原炉炉体。
可选地，在上述还原炉燃烧系统中，所述煤烟支管包括一个或多个并联的煤烟支管分支管。
可选地，在上述还原炉燃烧系统中，所述煤烟支管设置有第一调节阀。
可选地，在上述还原炉燃烧系统中，所述低氮燃烧系统包括所述回流烟气管，所述回流烟气管的一端连通于所述空烟管道且位于所述空烟风机的下游，另一端连通于所述空气鼓风机的上游。
可选地，在上述还原炉燃烧系统中，所述低氮燃烧系统包括所述空烟支管，所述空烟支管的一端连通于所述空烟管道且位于所述空烟风机的下游，另一端连通于所述还原炉炉体。
可选地，在上述还原炉燃烧系统中，所述空烟支管包括一个或多个并联的空烟支管分支管。
可选地，在上述还原炉燃烧系统中，所述低氮燃烧系统包括所述空气分流管，所述空气分流管的一端连通于所述助燃空气管道且位于所述空气鼓风机的下游，另一端连通于所述还原炉炉体。
可选地，在上述还原炉燃烧系统中，所述空气分流管包括一个或多个并联分支管。
本实用新型提供的还原炉燃烧系统，包括还原炉炉体、燃气管道、助燃空气管道、排烟管道和低氮燃烧系统，其中，燃气管道为还原炉炉体输送燃气，助燃空气管道的一端通过空气鼓风机连通于空气气源，另一端连通于还原炉炉体，为还原炉炉体提供助燃空气，排烟管道用于排出烟气。
低氮燃烧系统至少包括煤烟支管、回流烟气管、空烟支管和空气分流管中的一者，其中，煤烟支管和空烟支管的一端均连通于排烟管道，另一端均连通于还原炉炉体，向还原炉炉体内通入烟气，以降低燃烧强度，从而减少NOx的生成；回流烟气管的一端连通于排烟管道，另一端连通于助燃空气管道，使烟气与助燃空气混合，从而降低助燃空气中氧气所占比例，降低还原炉炉体内燃气燃烧的强度，减少NOx的生成；空气分流管的一端连通于助燃空气管道，另一端连通于还原炉炉体，以减少还原炉炉体内主燃烧区助燃空气的量，降低主燃烧区温度，减少NOx的生成。
本实用新型提供的还原炉燃烧系统，工艺流程简单，无需过多的设备设施，投资成本低，改造方便，改造周期短；同时采用还原炉炉体内脱氮方式，无需补热，无需添加脱硝还原剂等，运行成本低；所需设备设施少，维护便捷，故障率低。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例公开的还原炉燃烧系统的结构示意图一；
图2为本实用新型实施例公开的还原炉燃烧系统的结构示意图二；
图3为本实用新型实施例公开的还原炉燃烧系统的结构示意图三；
图4为本实用新型实施例公开的还原炉燃烧系统的结构示意图四。
图1-图4中的各项附图标记的含义如下：
101为还原炉炉体，102为燃气管道，103为助燃空气管道，104为空气鼓风机，105为第二换向阀，106为空烟风机，107为煤烟风机，108为煤烟管道，109为空烟管道，110为烟囱，111为煤烟支管，1111为第一调节阀，1112为煤烟支管分支管，112为回流烟气管，1121为第二调节阀，113为空烟支管，1131为第三调节阀，114为空气分流管，1141为第四调节阀，115为第一换向阀。
具体实施方式
本实用新型的核心在于提供一种还原炉燃烧系统，以降低还原炉内氮氧化物生成量，使氮氧化物达标排放。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型实施例公开了一种还原炉燃烧系统，包括还原炉炉体101、燃气管道102、助燃空气管道103、排烟管道和低氮燃烧系统。
其中，还原炉炉体101的两端均设置有烧嘴，其中一端的烧嘴用来燃烧，另一端的烧嘴用来排气。燃气管道102连通于还原炉炉体101，用于输送燃气，具体的，燃气管道102连通于还原炉炉体101的烧嘴。助燃空气管道103的一端通过空气鼓风机104连通于空气气源，另一端连通于还原炉炉体101，用于输送助燃空气，具体的，助燃空气管道103连通于还原炉炉体101的烧嘴。燃气和助燃空气通过两个相邻的烧嘴进入还原炉炉体101内进行混合燃烧。排烟管道用于排出烟气，一端连通于还原炉炉体101的烧嘴，另一端可连通于烟囱110，烟气通过烟囱110排出。
为了降低还原炉炉体101内氮氧化物(NOx)的生成量，该燃烧系统至少包括煤烟支管111、回流烟气管112、空烟支管113和空气分流管114中的一者。其中，煤烟支管111和空烟支管113的一端均连通于排烟管道，另一端均连通于还原炉炉体101，将排出的烟气送入至还原炉炉体101内，具体的，煤烟支管111和空烟支管113将排出的烟气送入至还原炉炉体101的烧嘴附近区域或主燃烧区的下游，以降低燃烧区域的局部氧气含量，降低燃烧强度，进而降低燃烧产生的烟气温度，减少NOx的生成量。
为了使得还原炉炉体101内的温度场趋于均匀，避免产生局部高温，排出的烟气送入还原炉炉体101的方向与还原炉炉体101内的烟气流动方向呈交叉状态，即流动方向呈一定的交叉角度，可对还原炉炉体101内的烟气产生一定的扰动作用，使得还原炉炉体101内的温度场趋于均匀。
回流烟气管112的一端连通于排烟管道，另一端连通于助燃空气管道103，即回流烟气管112将排出的烟气送入至助燃空气管道103，使得排出的烟气与助燃空气混合，从而降低助燃空气中氧气所占比例，降低还原炉炉体101内燃气燃烧的强度，减少NOx的生成量。
空气分流管114的一端连通于助燃空气管道103，另一端连通于还原炉炉体101，具体的，送入位置位于还原炉炉体101的烧嘴主燃烧区的下游，即通过设置空气分流管114，减少进入还原炉炉体101内主燃烧区的助燃空气的量，使其处于缺氧燃烧状态，降低还原炉炉体101内主燃烧区的燃烧温度，减少NOx的生成。为了使得还原炉炉体101内温度场趋于均匀，避免局部高温区的产生，助燃空气的送入方向与还原炉炉体101内烟气流动方向呈一定交叉状态。
需要说明的是，煤烟支管111、回流烟气管112、空烟支管113和空气分流管114可以只设置其中一者，也可以两两组合或者多个组合，具体的设置方式不做限定，本领域技术人员根据实际情况具体设定。
本实用新型实施例公开的还原炉燃烧系统，工艺流程简单，通过设置煤烟支管111、回流烟气管112、空烟支管113和空气分流管114中的至少一者，可实现减少NOx的生成量，无需过多的设备设施，投资成本低，改造方便，改造周期短；同时采用还原炉炉体101内脱氮方式，无需补热，无需添加脱硝还原剂等，运行成本低；所需设备设施少，维护便捷，故障率低。
如图1所示，在本实用新型一具体实施例中，排烟管道包括煤烟管道108和空烟管道109，煤烟管道108的一端通过第一换向阀115连通于还原炉炉体101，另一端通过煤烟风机107排出烟气，燃气管道102连通于第一换向阀115。需要说明的是，在第一换向阀115处于第一工作位时，还原炉炉体110的左侧的烧嘴用于通入燃气进行燃烧，还原炉炉体110的右侧的烧嘴用于排出烟气，在第一换向阀115处于第二工作位时，还原炉炉体的左侧的烧嘴用于排出烟气，右侧的烧嘴用于燃烧。即通过第一换向阀115可以使得还原炉炉体101两端的烧嘴实现定期换向。
空烟管道109的一端连通于第二换向阀105，另一端通过空烟风机106排出烟气，助燃空气管道103通过第二换向阀105连通于还原炉炉体101。具体的，在第二换向阀105处于第一工作位时，还原炉炉体110的左侧的烧嘴用于通入助燃空气，还原炉炉体110的右侧的烧嘴用于排出烟气，在第二换向阀105处于第二工作位时，还原炉炉体的左侧的烧嘴用于排出烟气，右侧的烧嘴用于通入助燃空气。燃气和助燃空气始终保持通过两个相邻烧嘴进入还原炉炉体101内进行混合燃烧。第一换向阀115和第二换向阀105主要起到换向的作用，其具体结构和工作原理在此不再赘述。
如图1所示，在上述实施例的基础上，低氮燃烧系统包括煤烟支管111，煤烟支管111的一端连通于煤烟管道108且位于煤烟风机107的下游，即通过燃气烧嘴排出的烟气(下文简称煤烟)经过煤烟风机107加压后，全部或者部分通过煤烟支管111送回至还原炉炉体101内，以降低还原炉炉体101内烧嘴附近局部氧气含量，进而降低烧嘴燃烧产生的烟气温度，减少NOx的生成量。
还原炉炉体101定期换向燃烧，因此在第一换向阀115及相应管道处会残存部分燃气随煤烟排放，煤烟支管111的设置可将残存的燃气重新送入还原炉炉体101中加以利用，可避免燃气浪费。
需要说明的是，煤烟支管111可以为一条支路，也可以为多条支路，在一具体实施例中，如图1所示，煤烟支管111包括多个并联的煤烟支管分支管1112，从还原炉炉体101的两端靠近烧嘴位置送入还原炉炉体101内。
为了使得煤烟的流量可以调节，在本实用新型一具体实施例中，煤烟支管111上可以设置有第一调节阀1111，通过调节第一调节阀1111的开度来调节送入还原炉炉体101内的煤烟的流量，送入还原炉炉体101内的煤烟的流量占煤烟总流量的0-100％，具体的煤烟的流量可以根据实际情况进行调整。本领域技术人员可以理解的是，第一调节阀1111可以根据实际情况具体确定是否设置。
如图2所示，在上述实施例的基础上，低氮燃烧系统包括回流烟气管112，具体的，回流烟气管112的一端连通于空烟管道109且位于空烟风机106的下游，另一端连通于空气鼓风机104的上游，即空烟(沿空气烧嘴排出的烟气)通过空烟风机106加压后，通过回流烟气管112将部分空烟送入空气鼓风机104的入口，使得空烟与助燃空气混合，一同进入空气鼓风机104内，从而降低助燃空气中氧气所占比例，降低还原炉炉体101内燃气燃烧的强度，从而减少NOx的生成量。同时，回流烟气管112的设置可以延长燃烧过程，使还原炉炉体101内的温度场趋于均匀，避免局部高温。
为了使得送入空气鼓风机104上游的空烟流量可调，回流烟气管112上可以设置第二调节阀1121。在一具体实施例中，送入空气鼓风机104的空烟流量占空气鼓风机104气体总吸入量的0-60％。本领域技术人员可以理解的是，第二调节阀1121可以根据实际情况具体确定是否设置。
如图3所示，在上述实施例的基础上，低氮燃烧系统包括空烟支管113，空烟支管113的一端连通于空烟管道109且位于空烟风机106的下游，另一端连通于还原炉炉体。即通过空烟管道109排出的烟气通过空烟风机106加压后，部分通过空烟支管113送入还原炉炉体101内，以降低还原炉炉体101内烧嘴附近的局部氧气含量，进而降低烧嘴燃烧产生的烟气温度，减少NOx的生成量。
为了使还原炉炉体101内温度场趋于均匀，进一步避免产生局部高温区，空烟的送入方向与还原炉炉体101内的烟气流动方向呈交叉状态，可以对还原炉炉体101内的烟气产生一定的扰动作用，使还原炉炉体101炉内温度场趋于均匀。具体的，空烟支管113可以为一条支路，也可以为并联的多条支路。如图3所示，在本实用新型一具体实施例中，空烟支管113包括多个并联的空烟支管分支管。
为了使得进入还原炉炉体101内的空烟的流量可调，空烟支管113上可以设置第三调节阀1131，通过调节第三调节阀1131的开度，可以调节送入还原炉炉体101的空烟的流量，在一具体实施例中，送入还原炉炉体101的空烟的流量占空烟总流量的0-60％。第三调节阀1131根据实际情况确定是否设置。
如图4所示，在本实用新型一具体实施例中，低氮燃烧系统包括空气分流管114，空气分流管114的一端连通于空气鼓风机104的下游，另一端连通于还原炉炉体101。为了配合还原炉炉体101定期换向燃烧的需求，空气分流管114至少为并联的两条支路，具体布置方式如图4所示。空气分流管114的设置可以在还原炉炉体101的主燃烧区减少助燃空气的量，使其处于缺氧燃烧状态，降低主燃烧区的燃烧温度，减少NOx的生成。
为了调节空气分流管114内的空气流量，同时配合还原炉炉体101定期换向燃烧的需求，两条空气分流管114上均设置有第四调节阀1141，第四调节阀1141应满足可以关断，同时可以调节流量的需求。在本实用新型一具体实施例中，在空气分流管114下游的助燃空气管道103上也可以设置调节阀，以调节进入还原炉炉体101的助燃空气的量。本实用新型实施例公开的还原炉燃烧系统，空气分流管114内的空气流量占总空气流量的0-50％。
在上述实施例的基础上，空气分流管114包括一个或多个并联的分支管。为了使得还原炉炉体101内的可燃气体完全燃烧，在多个并联的分支管中，有的分支管连通于还原炉炉体101的主燃烧区，有的分支管连通于还原炉炉体101的主燃烧区的下游位置，使得可燃气体完全燃烧。为了使得还原炉炉体101内的温度场趋于均匀，空气分流管114中助燃空气的送入方向与还原炉炉体101内烟气流动方向呈交叉状态，对还原炉炉体101内的烟气可产生一定的扰动作用，使炉内温度场更趋于均匀，避免局部高温区的产生。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以下，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种还原炉燃烧系统，其特征在于，包括：
还原炉炉体(101)；
燃气管道(102)，连通于所述还原炉炉体(101)，用于输送燃气；
助燃空气管道(103)，一端通过空气鼓风机(104)连通于空气气源，另一端连通于所述还原炉炉体(101)；
排烟管道，连通于所述还原炉炉体(101)；
低氮燃烧系统，至少包括煤烟支管(111)、回流烟气管(112)、空烟支管(113)和空气分流管(114)中的一者，其中，所述煤烟支管(111)和所述空烟支管(113)的一端均连通于所述排烟管道，另一端均连通于所述还原炉炉体(101)；所述回流烟气管(112)的一端连通于所述排烟管道，另一端连通于所述助燃空气管道(103)；所述空气分流管(114)的一端连通于所述助燃空气管道(103)，另一端连通于所述还原炉炉体(101)。
2.如权利要求1所述的还原炉燃烧系统，其特征在于，所述排烟管道包括煤烟管道(108)和空烟管道(109)，所述煤烟管道(108)的一端通过第一换向阀(115)连通于所述还原炉炉体(101)，另一端通过煤烟风机(107)排出烟气；所述燃气管道(102)连通于所述第一换向阀(115)；
所述空烟管道(109)的一端通过第二换向阀(105)连通于所述还原炉炉体(101)，另一端通过空烟风机(106)排出烟气；
所述助燃空气管道(103)通过第二换向阀(105)连通于所述还原炉炉体(101)。
3.如权利要求2所述的还原炉燃烧系统，其特征在于，所述低氮燃烧系统包括所述煤烟支管(111)，所述煤烟支管(111)的一端连通于所述煤烟管道(108)且位于所述煤烟风机(107)的下游，另一端连通于所述还原炉炉体(101)。
4.如权利要求3所述的还原炉燃烧系统，其特征在于，所述煤烟支管(111)包括一个或多个并联的煤烟支管分支管(1112)。
5.如权利要求3所述的还原炉燃烧系统，其特征在于，所述煤烟支管(111)设置有第一调节阀(1111)。
6.如权利要求2所述的还原炉燃烧系统，其特征在于，所述低氮燃烧系统包括所述回流烟气管(112)，所述回流烟气管(112)的一端连通于所述空烟管道(109)且位于所述空烟风机(106)的下游，另一端连通于所述空气鼓风机(104)的上游。
7.如权利要求2所述的还原炉燃烧系统，其特征在于，所述低氮燃烧系统包括所述空烟支管(113)，所述空烟支管(113)的一端连通于所述空烟管道(109)且位于所述空烟风机(106)的下游，另一端连通于所述还原炉炉体(101)。
8.如权利要求7所述的还原炉燃烧系统，其特征在于，所述空烟支管(113)包括一个或多个并联的空烟支管分支管。
9.如权利要求1所述的还原炉燃烧系统，其特征在于，所述低氮燃烧系统包括所述空气分流管(114)，所述空气分流管(114)的一端连通于所述助燃空气管道(103)且位于所述空气鼓风机(104)的下游，另一端连通于所述还原炉炉体(101)。
10.如权利要求9所述的还原炉燃烧系统，其特征在于，所述空气分流管(114)包括一个或多个并联的分支管。
Applications Claiming Priority (2)
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ID=90617584
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|---|---|---|---|
| CN202322188505.2U Active CN220771107U (zh) | 2023-07-17 | 2023-08-15 | 一种还原炉燃烧系统 |
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-
2023
- 2023-08-15 CN CN202322188505.2U patent/CN220771107U/zh active Active
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