CN2674304Y

CN2674304Y - 高温低氧空气烟气混合器

Info

Publication number: CN2674304Y
Application number: CNU032760965U
Authority: CN
Inventors: 王霁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2013-07-16

Abstract

一种高温低氧空气烟气混合器。由高温空气入口法兰、高温空气喷嘴、高温烟气入口法兰、高温烟气室、混合管、扩压管、高温低氧空气出口法兰及温度显示仪表组成。当高温空气进入高温低氧混合器中，经过高温空气喷嘴时，喷嘴截面积减小，高温空气流速增加，在喷嘴喉口处形成低压区，引射高温烟气进入高温低氧混合器中，高温空气与高温烟气在混合管中混合形成高温低氧空气后，经过扩压管时流速降低，压力升高，最后排出高温低氧混合器。本装置广泛应用于各种工业火焰炉上。

Description

高温低氧空气烟气混合器

技术领域

本实用新型涉及一种高温空气与高温烟气的混合装置。通过本装置使高温助燃空气与工业炉高温烟气均匀混合后送入炉内进行燃烧，既提高了助燃空气的温度，稀释了助燃空气中的含氧量，减少了CO₂、NO_X排放量，又对循环高温烟气的余热进行再利用，达到节能环保的目的，应用于各种火焰工业炉上。

背景技术

传统的燃烧观念是将含氧21％(空气)、含氧21％以上(富氧空气)直至含氧100％(纯氧)的气体与可燃物质进行燃烧以获取热能，从事生产和维持生活活动，长期以来，为改善燃烧状况普遍认为有效的努力方向是提高助燃空气中的氧含量。

上世纪以来，人们开始将助燃空气预热后进行燃烧，以获取工业生产所需的更高燃烧温度或是提高热能利用率。采用预热助燃空气后的燃烧系统是一个火焰体积有限、焰心温度很高、炉膛温度不均、余热回收和空气预热设备庞大的体系，其结果是：对燃料的质量有严格要求，燃烧时需要较大的空气过剩系数，炉体热工状态受制于火焰区域的局部高温，NO_X排放量高，对大气环境污染严重。

80年代以来，科学研究发现：当空气温度高于燃料的自燃温度时，如果燃料扩散、混合并进入可能的燃烧范围时，燃烧自发进行；相似地，假设对应于空气的稀释程度(含氧量低于21％，可低至2％)存在相应的燃料的自燃温度，如果被稀释的空气温度高于这个自燃温度，燃料扩散、混合并进入可能的燃烧范围时，无须火焰的稳定条件就可出现稳定的燃烧，这就是高温空气燃烧技术，即：HTAC(High Temperature Air Combustion)技术，在欧洲称为无焰燃烧(Flameless Combustion)技术。

高温空气燃烧技术需要助燃空气的温度高，含氧量低，而且要混合均匀，形成高温低氧气氛，为炉内燃料的高温低氧燃烧提供条件。目前，国内应用高温空气燃烧技术的方法是利用蓄热式烧嘴将空气预热到较高的温度，送入炉内后卷吸炉膛内高温烟气回流形成高温低氧气氛，进行高温低氧燃烧。这种方法存在着对炉内烟气卷吸力不够、烟气与高温空气混合时间短、不等高温空气与高温烟气充分混合燃料即燃烧完毕等不足，而且该技术受燃料种类限制，只能在气体燃料炉上应用，采用该技术时，需要对原来炉子进行彻底重建、一次性投资大、施工周期长。

鉴于蓄热式技术本身使用条件的限制和企业实际情况，我国绝大部分炉子还不具备完全改造成蓄热式炉的条件。但是，我国火焰炉数量非常大，固体燃料占燃料的总量的70％，燃料油占3％，天然气占0.2％，工业炉窑能源利用率低，炉子排烟温度高(平均达700℃以上)，CO₂、NO_X严重超标，迫切需要投资少、安装简单、见效快、适应性强的火焰炉节能环保技术产品。

发明内容

为解决现有的工业炉窑烟气余热利用不充分、空气预热温度低、炉内火焰局部温度高、CO₂、NO_X严重超标，企业技术改造资金少等问题，本实用新型提出了一种高温低氧空气烟气混合器。高温低氧空气烟气混合器利用通常炉子原有的供风系统，将一部分排出炉外的高温烟气与炉子的助燃空气充分混合，形成高温低氧气氛，既提高了助燃空气的预热温度，回收了高温烟气的余热，也稀释了助燃空气的氧浓度。经高温低氧空气烟气混合器混合后的高温低氧空气供入炉内，进一步卷吸炉内的高温烟气并与供入炉内的燃料燃烧，达到回收余热、节约燃料、减少CO₂、NO_X排放量、投资少、见效快的目的。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一，高温低氧空气烟气混合器构造

高温低氧空气烟气混合器外型为一个圆柱体，由高温空气入口法兰、高温空气喷嘴、高温烟气入口法兰、高温烟气室、混合管、扩压管、高温低氧空气出口法兰及温度检测仪表等组成。

二，高温低氧空气烟气混合器的工作原理

当高温空气进入高温低氧空气烟气混合器中，经过高温空气喷嘴时，由于喷嘴截面积减小，高温空气流速增加，在喷嘴喉口处形成低压区，引射高温烟气进入到高温低氧混合器中。高温空气与高温烟气在混合管中混合形成高温低氧空气后，经过扩压管时流速降低，压力升高，最后排出高温低氧空气烟气混合器，供给炉子燃烧使用。

三，高温低氧空气烟气混合器的安装

高温低氧空气烟气混合器用法兰串连在换热器热空气出口管道与炉前热空气支管道之间的热风总管道上，其位置靠近炉子预热段；由炉尾引来的高温烟气循环管道用法兰接到高温低氧空气烟气混合器的高温烟气入口法兰上，安装后，高温低氧空气烟气混合器是炉子热风管道的一部分，高温烟气入口管道上安装高温阀门。

四，高温低氧空气烟气混合器的工艺方案

高温低氧空气烟气混合器的工艺方案分为：

1，当炉子排烟温度和空气预热温度都较高时

在炉子换热器之前取烟；

加粗高温低氧空气烟气混合器出口后的高温空气管道，重新配置热风高温阀门，使炉子达到高温空气燃烧水平。

2，当炉子排烟温度不太高而空气预热温度较高时(比如使用蓄热式空气换热器，温度效率≥85％)

在炉子预热段炉墙位置上取烟；

3，当炉子排烟温度高而空气预热温度不高时

炉子原有的设备都不用动，只须安装高温低氧空气烟气混合器就可达到利用余热、节约能源和减少CO₂、NO_X排放的目的(当循环烟气量为20％时，助燃空气中的氧含量为17.5％，可节约燃料10％左右)，。

本实用新型的有益效果是，通过安装高温低氧空气烟气混合器，利用高温助燃空气引射高温烟气，使一部分高温烟气参与循环，不但利用了高温烟气的余热，节约了燃料，而且提高了助燃空气的温度，使助燃空气中氧含量降低，形成高温低氧助燃空气，供入炉内后进一步卷吸炉内高温烟气，使炉膛温度均匀，燃料燃烧稳定、CO₂、NO_X排放量减少，达到节能环保的效果。另外，高温低氧空气烟气混合器具有耐高温、没有转动部件、不需要任何动力，没有运行费用，设备免维护，投资少、效益高、安装简单的特点，。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图一是高温低氧空气烟气混合器工艺布置平面示意图。

图二是高温低氧空气烟气混合器结构平面示意图。

图中，1，加热炉.2，鼓风机室.3，空气换热器.4，冷风管道.5，高温低氧空气烟气混合器.6，热风管道.7，烟道.8，高温烟气循环管道.9，烟囱.10，燃料贮罐.11，燃料输送管道.12，高温烟闸.13，高温低氧空气烟气混合器本体.14，高温空气入口法兰.15，高温空气喷嘴.16，高温烟气法兰.17，高温烟气室.18，混合管.19，扩压管.20，高温低氧空气出口法兰.21，喷嘴管连接法兰.22，清灰门.23，温度检测点。

具体实施方式：

在图1中，高温低氧空气烟气混合器5布置在加热炉1旁，冷空气由鼓风机2鼓入空气换热器3中，经高温空气管道4进入高温低氧空气烟气混合器5中；高温烟气由烟道7取出，在高温空气的引射下，进入高温低氧空气烟气混合器5中，混合后的高温低氧空气经过炉前热风管道6进入炉内，与此同时，燃料由燃料贮罐10经燃料输送管道11送到炉前，与高温低氧空气混合燃烧。炉子排烟烟道7送入空气换热器后排入烟囱9中。

在图2中，高温低氧空气烟气混合器主要由三部分组成：高温空气入口管、喷嘴管、混合扩压管。其中，高温空气入口管由入口法兰14、喷嘴管连接法兰21、温度检测点组成；喷嘴管由高温空气喷嘴15、高温烟气法兰16、高温烟气室17组成；混合扩压管由混合管18和扩压管19组成。喷嘴管可拆卸，更换。清灰门22用于对高温低氧空气烟气混合器本体13进行检修和清灰。

Claims

1，一种高温低氧空气烟气混合器，由高温空气入口法兰、高温空气喷嘴、高温烟气入口法兰、高温烟气室、混合管、扩压管、高温低氧空气出口法兰及温度显示仪表组成，高温空气入口法兰与从鼓风机方向来管相连，高温低氧空气出口法兰与炉前热风管道相连，高温烟气入口法兰与高温烟气循环管道相连。

2，根据权利要求1所述的高温低氧空气烟气混合器，其特征是：在与高温低氧空气烟气混合器相连的烟气循环管道上有循环烟气流量控制阀。

3，根据权利要求1所述的高温低氧空气烟气混合器，其特征是：在高温空气入口处、高温低氧空气出口处、高温烟气入口处有温度检测仪表。

4，根据权利要求1所述的高温低氧空气烟气混合器，其特征是：高温低氧空气烟气混合器中的高温空气喷嘴和高温烟气室为组合部件，可拆卸，法兰连接。

5，根据权利要求1所述的高温低氧空气烟气混合器，其特征是：高温空气喷嘴、混合管、扩压管采用耐热钢和耐火材料制造，高温低氧空气烟气混合器的外管用钢板制造，外管与混合管、扩压管之间有固定加强筋，其中间为绝热材料。

6，根据权利要求1所述的高温低氧空气烟气混合器，其特征是：高温低氧空气烟气混合器本体的下部有清灰门。