專利名稱：一種節(jié)能及環(huán)保型燃燒技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)爐窯的燃料燃燒領(lǐng)域，適用于各種熱工爐窯。
一般工業(yè)爐窯的燃料燃燒方法是按“高爐內(nèi)溫度、高煙氣溫度、高余熱回收”的原則進行設(shè)計應(yīng)用的。目前采用換熱器可使排煙溫度降低到450℃左右，采用蓄熱系統(tǒng)可使排煙溫度降低到200℃以下，實現(xiàn)節(jié)能30-60％，CO2排放降低30-60％。但由于采用高預(yù)熱空氣溫度導(dǎo)致局部的火焰溫度增高，NOx的生成及排放水平在0.10％(1000ppm)以上，對大氣環(huán)境造成嚴重的污染。
在“蓄熱式燃燒器的開發(fā)及現(xiàn)代工業(yè)爐中的應(yīng)用”(郭伯偉等，<工業(yè)加熱>，1998年第5、6期，)一文中，對目前國內(nèi)外工業(yè)爐采用蓄熱體燃燒器在節(jié)能及環(huán)保方面的主要特點進行了介紹。主要特點是創(chuàng)造高的爐內(nèi)溫度、高煙氣余熱回收方法，最大限度回收煙氣中的顯熱，達到節(jié)能目標(biāo)，這樣自然就降低了CO2、SO2、NOx的生成量，達到環(huán)保的效果。但這種方法沒有從根本上解決NOx的生成問題。實際上根據(jù)NOx的生成機理，高溫(900℃以上)是促進NOx的生成的，只有在高溫條件下，創(chuàng)造低氧條件(燃燒氣氛中O2的含量20％以下)，才能解決NOx的生成及排放問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于各種工業(yè)爐窯用節(jié)能及低氮氧化物排放燃燒技術(shù)，實現(xiàn)節(jié)能30-60％，CO2、SO2排放降低30-60％，并使NOx的生成及排放減到0.03％-0.003％(300-30ppm)的水平。
本發(fā)明構(gòu)成包括蓄熱式煙氣余熱回收裝置(簡稱蓄熱系統(tǒng))；低氮化物生成及排放燃燒裝置(簡稱燃燒系統(tǒng))；煙氣、空氣換向系統(tǒng)(簡稱換向系統(tǒng))。
本發(fā)明的工作流程為當(dāng)蓄熱體(1)工作時，所產(chǎn)生的大量高溫?zé)煔饨?jīng)由蓄熱體(2)排出，經(jīng)蓄熱體(2)后，可將排煙溫度降低到200℃以下，實現(xiàn)煙氣顯熱的能量回收。在20—300秒時間間隔內(nèi)，換向系統(tǒng)(3)使空氣通過蓄熱體(2)，空氣立即被預(yù)熱到接近爐氣溫度。蓄熱體(2)啟動的同時，蓄熱體(1)轉(zhuǎn)換為排煙、蓄熱，見附

圖1。燃料與通過蓄熱體回收煙氣預(yù)熱的高溫空氣后，在爐內(nèi)形成含氧2—20％的低氧條件下燃燒，達到低NOx的生成及排放目的。
蓄熱系統(tǒng)是獲得高溫空氣的蓄熱裝置。其中蓄熱體材質(zhì)是由氧化鋁、剛玉、粘土、堇青石、碳化硅、鑄鐵等材料制成的；蓄熱體的幾何形狀有片狀(長50-300mm，寬50-300mm，厚2-15mm)、條狀(長50-300mm，寬2-30mm，厚2-30mm)、球狀(直徑10-100mm)、蜂窩狀(孔可為園或方型，園型直徑為1-5mm，方型一般為1×1至5×5mm)。根據(jù)爐內(nèi)煙氣量(500-30000Nm3/h)及蓄熱的要求預(yù)熱空氣的流量(500-10000Nm3/h)、預(yù)熱空氣溫度(500-1300℃)及換向時間20-300s)，來選擇蓄熱體的材質(zhì)、幾何形狀及蓄熱室的體積(0.1-10m3)。爐內(nèi)氣流的布置有對吹式及馬蹄型布置形式。
低氮化物生成及排放燃燒裝置包括一次燃料燃燒器(燃料燃燒量為10-900MJ/h)、二次燃料燃燒器(燃料燃燒量為200-9000MJ/h)，燃料在爐墻或爐頂?shù)奶囟ㄎ恢貌迦霠t內(nèi)，高溫空氣(500-1300℃)與燃料混合的總空氣過剩系數(shù)為1.0-1.10。
排放的燃燒裝置由燃料燃燒器(10)，燃料控制閥(11)，蓄熱體(12)，蓄熱體殼(13)，爐壁(14)組成。
換向裝置由煙氣或空氣入口(15)，煙氣或空氣出口(16)換向裝置殼體(17)，換向葉片(18)，軸承(19)組成。換向時，將葉片位置由位置A調(diào)整到位置B。
換向閥裝置的換向時間為20-300s，時間控制通過排煙溫度在150-250℃進行閉環(huán)控制，換向閥的煙氣量為500-30000Nm3/h。換向的動力采用電動或液壓驅(qū)動。
本發(fā)明的優(yōu)點在于可回收煙氣中90％的物理顯熱，節(jié)能30-60％，NOx的生成及排放量降低到0.01％(100ppm)以下，CO2生成量減少30-60％。適用于各種熱工爐窯(如熔煉爐，鍋爐，熱處理爐，均熱爐，石油化工熱重整加熱器，玻璃熔化爐，鋁熔煉爐，干燥爐，陶瓷加熱爐)；各種廢棄物處理爐(工業(yè)，居民，醫(yī)院，家禽廢物等分解處理)；燃料再處理和轉(zhuǎn)化(爐煤的氣化、秸稈燃燒處理等)；低熱值燃料的燃燒爐(劣質(zhì)煤、低熱值煤氣等)等等。燃料為氣體、液體、固體燃料。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明圖1為本發(fā)明的工作流程圖，(1)為蓄熱系統(tǒng)，(2)為蓄熱系統(tǒng)，(3)為換向系統(tǒng)，(4)為被加熱體，(5)為工業(yè)爐窯，(6)燃料燃燒器，(7)燃料控制閥，(8)燃料燃燒器，(9)燃料控制閥。
圖2為本發(fā)明低NOx排放的燃燒裝置，其中(10)為燃料燃燒器，(11)為燃料控制閥，(12)為蓄熱體，(13)為蓄熱體殼，(14)為爐壁。
圖3為本發(fā)明的換向裝置，(15)為煙氣或空氣入口，(16)為煙氣或空氣出口，(17)為換向裝置殼體，(18)為換向葉片，(19)為軸承。換向時，將葉片位置由位置A調(diào)整到位置B。
實施例該發(fā)明在間歇式鍛造爐實際應(yīng)用。該爐體沒有煙囪和地下構(gòu)件，爐底面積為1.33m2，爐襯采用厚度為300mm的高耐火性能的耐火纖維，爐底及底周邊用一層高鋁磚砌成，耐火纖維用疊塊法砌筑。蓄熱系統(tǒng)中蓄熱體為100×100×5mm的粘土質(zhì)的波紋片，總高為1000mm，采用噴射排煙，噴射氣體的氣源與燃燒用空氣的氣源共用同一鼓風(fēng)機，風(fēng)機的風(fēng)壓為7000Pa。燃料為高粘度重油，預(yù)熱到98℃，熱值為Q＝39350KJ/kg。燃燒系統(tǒng)用高壓外混式帶針閥的油槍，油壓為0.22Mpa，蒸汽壓為0.42Mpa，額定油量為30kg/h。采用按時間換向，換熱時間為180-300s，連續(xù)可調(diào)，實現(xiàn)自動控制。實際使用效果見表1。本發(fā)明與蓄熱式鍛造爐比，節(jié)能指標(biāo)是一致的，但NOx生成及排放水平降低20倍。
表1 不同技術(shù)的節(jié)能及NOx生成及排放水平
權(quán)利要求
1.一種節(jié)能及環(huán)保型燃燒技術(shù)，由蓄熱式煙氣余熱回收裝置，低氮化物生成及排放燃燒裝置，煙氣、空氣換向系統(tǒng)組成，其特征在于a、工作流程為當(dāng)蓄熱體(1)工作時，所產(chǎn)生的大量高溫?zé)煔饨?jīng)由蓄熱體(2)排出，經(jīng)蓄熱系統(tǒng)(2)后，可將排煙溫度降低到200℃以下，實現(xiàn)煙氣顯熱的能量回收；在20—300秒時間間隔內(nèi)，換向系統(tǒng)(3)使空氣通過蓄熱體(2)，空氣立即被預(yù)熱到接近爐氣溫度。蓄熱體(2)啟動的同時，蓄熱體(1)轉(zhuǎn)換為排煙、蓄熱，燃料與通過蓄熱體回收煙氣預(yù)熱的高溫空氣后，在爐內(nèi)形成含氧2—20％的低氧條件下燃燒，達到低NOx的生成及排放目的；b、低氮化物生成及排放燃燒裝置包括一次燃料燃燒器，燃料燃燒量為10-900MJ/h，二次燃料燃燒器，燃料燃燒量為200-9000MJ/h，燃料在爐墻或爐頂?shù)奶囟ㄎ恢貌迦霠t內(nèi)，高溫空氣500-1300℃與燃料混合的總空氣過剩系數(shù)為1.0-1.10；c、排放的燃燒裝置由燃料燃燒器(10)，燃料控制閥(11)，蓄熱體(12)，蓄熱體殼(13)，爐壁(14)組成；d、換向裝置由煙氣或空氣入口(15)，煙氣或空氣出口(16)換向裝置殼體(17)，換向葉片(18)，軸承(19)組成。換向時，將葉片位置由位置A調(diào)整到位置B，換向時間為20-300s，時間控制通過排煙溫度在150-250℃進行閉環(huán)控制，換向閥的煙氣量為500-30000Nm3/h。換向的動力采用電動或液壓驅(qū)動。
2.根椐權(quán)利要求1所述的燃燒技術(shù)其特征在于蓄熱體蓄熱體材質(zhì)是由氧化鋁、剛玉、粘土、堇青石、碳化硅、鑄鐵等材料制成的；蓄熱體的幾何形狀有片狀(長50-300mm，寬50-300mm，厚2-15mm)、條狀長50-300mm，寬2-30mm，厚2-30mm，球狀直徑10-100mm，蜂窩狀孔可為園或方型，園型直徑為1-5mm，方型一般為1×1至5×5mm；根據(jù)爐內(nèi)煙氣量500-30000Nm3/h及蓄熱的要求預(yù)熱空氣的流量500-10000Nm3/h，預(yù)熱空氣溫度500-1300℃及換向時間20-300s，來選擇蓄熱體的材質(zhì)、幾何形狀及蓄熱室的體積0.1-10m3，爐內(nèi)氣流的布置有對吹式及馬蹄型布置形式。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適用于各種工業(yè)爐窯用節(jié)能及低氮氧化物排放燃燒技術(shù),該技術(shù)通過采用蓄熱體預(yù)熱空氣至高溫、降低氮氧化物(NO
文檔編號F23C1/00GK1342864SQ0012434
公開日2002年4月3日 申請日期2000年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月8日
發(fā)明者沈頤身, 朱榮, 蒼大強, 郭漢杰, 李士琦 申請人:北京科技大學(xué)