專利名稱：富氧局部增氧射流助燃提高燃燒爐生產(chǎn)負(fù)荷的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及富氧局部增氧射流助燃提高燃燒爐生產(chǎn)負(fù)荷的方法及裝置，適用于各 種燃料和所有燃燒爐，如燃油燃?xì)獾墓I(yè)鍋爐、加熱爐、注汽爐、冶煉爐、陶瓷窯爐、玻璃窯 爐、水泥窯爐和焚燒爐等，屬于綜合節(jié)能減排技術(shù)領(lǐng)域和燃燒科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
一般燃燒爐的目的大多都是用于加熱、烘烤某種介質(zhì)或焚燒某些物質(zhì)，這都有必 要達(dá)到設(shè)計(jì)的生產(chǎn)負(fù)荷，但很多燃燒爐特別是一些老燃燒爐因使用年歲過長(zhǎng)或因業(yè)務(wù)擴(kuò)大 而導(dǎo)致燃燒爐達(dá)不到生產(chǎn)需要的負(fù)荷能力，也有的因地方環(huán)保要求減少硫化物排放而將燃 油爐改成燃天然氣或煤氣爐，有的改燃?xì)夂笕紵隣t達(dá)不到生產(chǎn)要求的負(fù)荷，這將影響燃燒 爐的正常生產(chǎn)；而對(duì)于焚燒爐如果燃燒爐達(dá)不到生產(chǎn)要求，可能有大量未被焚燒的有毒有 害物質(zhì)排入大氣而造成嚴(yán)重污染。一般燃燒爐提高生產(chǎn)負(fù)荷的方法主要是通過減少熱損失改造包括輻射段和對(duì)流 段的保溫改造和煙氣熱回收改造，也有改用現(xiàn)代的大功率高效燃燒器來提高燃燒效率從而 提高生產(chǎn)負(fù)荷的；但這些方法所能提高的生產(chǎn)負(fù)荷比例比較小，一般也就只能提高百分之 幾的生產(chǎn)負(fù)荷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠克服上述不足、并利用較大量的富氧量和局部增氧 助燃方法及射流技術(shù)來提高燃燒溫度，從而提高燃燒爐的生產(chǎn)負(fù)荷的富氧局部增氧射流助 燃提高燃燒爐生產(chǎn)負(fù)荷的方法。富氧局部增氧射流助燃提高燃燒爐生產(chǎn)負(fù)荷的方法，包括燃料和較大量的富氧氣 體各自進(jìn)入燃燒爐中聚集在一起混合而燃燒，其特征在于1、較高線速度較大量的富氧 氣體是通過小擴(kuò)散角富氧噴嘴(200920195812. 0)送入燃燒火焰的中心部位稍偏燃料噴嘴 位置，富氧噴嘴與燃料噴嘴之間的夾角為12度 45度，富氧氣體的線速度為燃料線速度的 1. 5^5. 0倍，加富氧助燃后不減小燃料流量。2、由于上述改進(jìn)，使燃燒中心燃料與富氧氣體混合充分并具有充足的助燃氧，從 而使燃燒中心處于高氧燃燒而較大地提高了燃燒中心的燃燒溫度，在不減小燃料流量的條 件下，加富氧局部增氧射流助燃較大地提高燃燒中心溫度后，就可以通過加速被加熱介質(zhì) 或烘烤物質(zhì)的流速或被焚燒物質(zhì)的給量(保證被加熱介質(zhì)或烘烤物質(zhì)的溫度等工藝參數(shù)不 變，或被焚燒物質(zhì)的焚燒溫度不變?yōu)榍疤?來提高燃燒爐的生產(chǎn)負(fù)荷(處理量)，一般通過提 高燃燒溫度可提高燃燒爐的生產(chǎn)負(fù)荷59Γ35% ；因?yàn)樵诮o火焰某部位注入富氧后，可降低燃 料燃點(diǎn)、提高燃燒強(qiáng)度、加快燃燒速度、提高火焰黑度，所以可較大地提高燃燒火焰的溫度； 此外加富氧助燃后原助燃風(fēng)量有較大的減少，因此輻射室因三原子分子濃度增高而較大地 提高了輻射室煙氣的熱輻射效率，從而較大地提高輻射室的平均溫度，這都有助于提高燃 燒爐的處理量(生產(chǎn)負(fù)荷)。
3、因?yàn)楸景l(fā)明只通過專用富氧射流噴嘴將富氧氣體送入燃燒中心而不改變爐膛 內(nèi)燃料噴嘴和被加熱介質(zhì)管等的排列分布結(jié)構(gòu)，所以加富氧助燃前后爐膛內(nèi)煙氣以熱輻射 為主的熱傳導(dǎo)方式不變；這樣在利用富氧局部增氧射流助燃后，如果不減小燃料供給流量， 就能較大地提高燃燒溫度，包括較大地提高燃燒火焰的溫度和輻射室的平均溫度，因此能 較大地提高燃燒爐的生產(chǎn)負(fù)荷。4、給提高生產(chǎn)負(fù)荷的燃燒爐所配的較大富氧量是相對(duì)富氧節(jié)能減排所配富氧 量而言，一般提高生產(chǎn)負(fù)荷所配富氧量要達(dá)到富氧助燃純用于節(jié)能減排目的的富氧量的 1. 2^2. 5倍，一般所配富氧量為助燃風(fēng)量的59Γ20%。5、如果利用富氧局部增氧射流助燃后，燃燒火焰溫度提高達(dá)不到要提高的生產(chǎn)負(fù) 荷的工藝要求時(shí)，則可以通過增加燃料供應(yīng)流量來提高燃燒火焰溫度，以實(shí)現(xiàn)所需求的提 高生產(chǎn)負(fù)荷量；利用局部增氧射流助燃后，一定范圍內(nèi)增加燃料供應(yīng)流量不會(huì)影響燃燒爐 的燃燒和熱效率。6、用于提高燃燒爐生產(chǎn)負(fù)荷的富氧噴嘴與燃料噴嘴的夾角，要比純用于節(jié)能減排 目的的富氧噴嘴與燃料噴嘴的夾角大2度 6度。相應(yīng)地，本發(fā)明根據(jù)上述方法還提供了相應(yīng)的富氧局部增氧射流助燃提高燃燒爐 生產(chǎn)負(fù)荷的裝置，包括較大量的氧氣富集裝置和富氧氣體噴射裝置，還包括氣體增壓裝置， 氣體增壓裝置為一增壓泵，增壓泵連接富氧氣體噴嘴前的富氧氣體預(yù)熱器和氧氣富集裝 置，氧氣富集裝置富集的氧氣經(jīng)氣體增壓泵增壓后，順次進(jìn)入富氧預(yù)熱器、富氧氣體噴嘴， 然后噴射進(jìn)入燃燒火焰指定部位；富氧氣體噴嘴與燃料噴嘴夾角為12度 45度的角度(燃 料越稠、燃料噴嘴越大、燃燒狀況越差、燃燒火焰越長(zhǎng)，其富氧氣專用射流噴嘴與燃料噴嘴 的夾角就越大)，富氧氣體以燃料流速1. 5^5. 0倍的線速度(燃料越稠、燃料噴嘴越大、燃燒 狀況越差、燃燒火焰越長(zhǎng)，其富氧氣體與燃料流速的速比要越大)射流進(jìn)入燃燒火焰的中心 部位稍偏燃料噴嘴位置；氧氣富集裝置可以是膜法富氧裝置、深冷法富氧裝置、變壓吸附 法富氧裝置、多級(jí)順磁分離法富氧裝置(200910152415. X)或其他能制取富氧氣體的裝置； 本發(fā)明實(shí)施例的氧氣富集裝置是以膜法制取富氧裝置為例。還設(shè)置紅外測(cè)溫儀和富氧噴嘴微調(diào)裝置，在調(diào)節(jié)富氧噴嘴與燃料噴嘴的相對(duì)位置 和夾角時(shí)，借助紅外測(cè)溫儀，選擇燃燒火焰中軸線上幾個(gè)測(cè)溫點(diǎn)測(cè)量火焰溫度，以燃燒火焰 某點(diǎn)溫度達(dá)到最大時(shí)確定富氧噴嘴與燃料噴嘴的位置和角度，從而最大限度地提高燃燒溫 度，進(jìn)而最大限度地提高燃燒爐的生產(chǎn)負(fù)荷量。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1.利用專用小擴(kuò)散角富氧射流噴嘴和 熱輻射原理，能在不增加燃料消耗和不改變?cè)瓲t的任何結(jié)構(gòu)并且只有富氧預(yù)熱系統(tǒng)和富氧 噴嘴與爐體接觸的條件下，最大限度地提高燃燒火焰區(qū)域溫度；同時(shí)還能因減少助燃風(fēng)量 而增加煙氣中三原子分子的濃度而大大提高煙氣的熱輻射效率，進(jìn)而提高輻射室的平均溫 度；提高火焰溫度和輻射室平均溫度都可以實(shí)現(xiàn)提高燃燒爐的生產(chǎn)負(fù)荷。2.借助紅外測(cè)溫儀的幫助，通過富氧噴嘴微調(diào)裝置調(diào)節(jié)富氧氣噴嘴與燃料噴嘴的 夾角，使燃燒火焰某區(qū)域的溫度提高到最大，從而可以在不增加燃料流量的條件下最大限 度地提高燃燒爐的生產(chǎn)負(fù)荷。3.利用較大量的富氧助燃，可以利用現(xiàn)有的設(shè)備增加一定量的燃料流量來最大限 度地提高燃燒溫度和輻射室平均溫度，從而最大限度地提高燃燒爐的生產(chǎn)負(fù)荷。
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圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1所示實(shí)施例中富氧噴嘴與燃料噴嘴相對(duì)位置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖1所示實(shí)施例中噴嘴微調(diào)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、過濾棉 2、高效空氣過濾器3、送風(fēng)裝置 4、富氧膜裝置 5、真空 泵 6、氣水分離裝置 7、氣體增壓裝置 8、富氧預(yù)熱器 9、富氧氣體分配器 10、 調(diào)節(jié)閥 11、噴嘴微調(diào)裝置 12、富氧氣噴嘴 13、燃料噴嘴 14、燃燒爐 15、富 氧氣噴嘴與燃料噴嘴的夾角Φ 16、燃燒火焰 17、紅外測(cè)溫儀 18、被加熱介質(zhì)管 19、金屬環(huán) 20、中心支撐環(huán) 21、多個(gè)調(diào)節(jié)螺栓 22、富氧氣噴嘴管 23、燃料流量調(diào)節(jié)閥
具體實(shí)施例方式在圖1一3所示的實(shí)施例中過濾棉1固定在高效空氣過濾器2的入口，送風(fēng)裝置 3連接于高效空氣過濾器2的出口與富氧膜裝置4之間，富氧膜裝置4的出口依次經(jīng)真空 泵5、氣水分離裝置6接氣體增壓裝置7，氣體增壓裝置7為一增壓泵，氣體增壓裝置7出口 接富氧預(yù)熱器8的入口，富氧預(yù)熱器8的出口連接富氧氣體分配器9，富氧氣體分配器9的 每個(gè)出口管線均裝有調(diào)節(jié)閥10，每個(gè)調(diào)節(jié)閥10都連接一個(gè)噴嘴微調(diào)裝置11及對(duì)應(yīng)的富氧 氣噴嘴12，燃燒爐14上每個(gè)燃料噴嘴13的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)或叁個(gè)富氧氣噴嘴12，每個(gè) 富氧氣噴嘴12可在紅外測(cè)溫儀17的幫助下，通過調(diào)節(jié)噴嘴微調(diào)裝置11上的多個(gè)調(diào)節(jié)螺栓 21，調(diào)節(jié)富氧氣噴嘴管22在金屬環(huán)19和中心支撐環(huán)20中的相對(duì)位置，從而調(diào)節(jié)富氧氣噴 嘴12與燃料噴嘴13的相對(duì)位置及夾角Φ 15，使富氧氣體以設(shè)定的線速度和某個(gè)角度切入 到燃燒火焰16 (即燃料噴嘴口到火焰頂端區(qū))的中心部位稍偏燃料噴嘴13的位置集中高 效射流助燃。借助紅外測(cè)溫儀17測(cè)量溫度，調(diào)節(jié)富氧噴嘴12與燃料噴嘴13的相對(duì)位置和夾角 Φ 15，當(dāng)測(cè)量燃燒火焰16中軸線上某個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的火焰溫度達(dá)到最大時(shí)，確定富氧噴嘴12與 燃料噴嘴13的位置和角度Φ15，從而最大限度地提高燃燒火焰溫度，進(jìn)而可以最大限度地 提高燃燒爐的生產(chǎn)負(fù)荷。如圖3所示，噴嘴微調(diào)裝置11包括金屬環(huán)19、垂直于金屬環(huán)19軸線螺紋安裝在金 屬環(huán)19上的多個(gè)調(diào)節(jié)螺栓21和一個(gè)中心支撐環(huán)20，其中富氧氣噴嘴管22依次間隙穿過金 屬環(huán)19和中心支撐環(huán)20，連接富氧氣噴嘴12，多個(gè)調(diào)節(jié)螺栓21均布在金屬環(huán)19上，端部 抵觸在富氧氣噴嘴管道22上。
權(quán)利要求
富氧局部增氧射流助燃提高燃燒爐生產(chǎn)負(fù)荷的方法，包括燃料和較大量的富氧氣體各自進(jìn)入燃燒爐(14)中聚集在一起混合而燃燒，其特征在于較高線速度較大量的富氧氣體是通過小擴(kuò)散角富氧噴嘴(12)送入燃燒火焰(16)的中心部位稍偏燃料噴嘴(13)位置，富氧噴嘴(12)與燃料噴嘴(13)之間的夾角(15)為12度~45度，富氧氣體的線速度為燃料線速度的1.5~5.0倍，加富氧助燃后不減小燃料流量。
2.如權(quán)利要求1所述的富氧局部增氧射流助燃提高燃燒爐生產(chǎn)負(fù)荷的方法，其特征在 于使燃燒中心燃料與富氧氣體混合充分并具有充足的助燃氧，從而使燃燒中心處于高氧 燃燒而較大地提高了燃燒中心的燃燒溫度，在不減小燃料流量的條件下，加富氧局部增氧 射流助燃較大地提高燃燒中心溫度后，就可以通過加速被加熱介質(zhì)或烘烤物質(zhì)的流速或被 焚燒物質(zhì)的給量(保證被加熱介質(zhì)或烘烤物質(zhì)的溫度等工藝參數(shù)不變，或被焚燒物質(zhì)的焚 燒溫度不變?yōu)榍疤?來提高燃燒爐(14)的生產(chǎn)負(fù)荷(處理量)，一般通過提高燃燒溫度可提 高燃燒爐(14)的生產(chǎn)負(fù)荷59Γ35%;因?yàn)樵诮o火焰某部位注入富氧后，可降低燃料燃點(diǎn)、提 高燃燒強(qiáng)度、加快燃燒速度、提高火焰黑度，所以可較大地提高燃燒火焰(16)的溫度；此外 加富氧助燃后原助燃風(fēng)量有較大的減少，因此輻射室因三原子分子濃度增高而較大地提高 了輻射室煙氣的熱輻射效率，從而較大地提高輻射室的平均溫度，這都有助于提高燃燒爐 (14)的處理量(生產(chǎn)負(fù)荷)。
3.如權(quán)利要求1所述的富氧局部增氧射流助燃提高燃燒爐生產(chǎn)負(fù)荷的方法，其特征 在于給提高生產(chǎn)負(fù)荷的燃燒爐(14)所配的較大富氧量是相對(duì)富氧節(jié)能減排所配富氧 量而言，一般提高生產(chǎn)負(fù)荷所配富氧量要達(dá)到富氧助燃純用于節(jié)能減排目的的富氧量的 1. 2 2. 5倍，一般所配富氧量為助燃風(fēng)量的59Γ20%。
4.如權(quán)利要求1所述的富氧局部增氧射流助燃提高燃燒爐生產(chǎn)負(fù)荷的方法，其特征在 于如果利用富氧局部增氧射流助燃后，燃燒火焰(16)溫度提高達(dá)不到要提高的生產(chǎn)負(fù)荷 的工藝要求時(shí)，則可以通過增加燃料供應(yīng)流量來提高燃燒火焰(16)溫度，以實(shí)現(xiàn)所需求的 提高生產(chǎn)負(fù)荷量；利用局部增氧射流助燃后，一定范圍內(nèi)增加燃料供應(yīng)流量不會(huì)影響燃燒 爐(14)的燃燒和熱效率。
5.本發(fā)明根據(jù)上述方法還提供了相應(yīng)的富氧局部增氧射流助燃提高燃燒爐生產(chǎn)負(fù)荷 的裝置，包括較大量的氧氣富集裝置和富氧氣體噴射裝置，還包括氣體增壓裝置(7)，氣體 增壓裝置(7)連接富氧氣體噴嘴(12)，富氧氣體噴嘴(12)與燃料噴嘴(13)夾角(15)為12 度 45度的角度(燃料越稠、燃料噴嘴越大、燃燒狀況越差、燃燒火焰越長(zhǎng)，其富氧氣專用射流 噴嘴與燃料噴嘴的夾角就越大)，富氧氣體以燃料流速1. 5^5. 0倍的線速度(燃料越稠、燃料 噴嘴越大、燃燒狀況越差、燃燒火焰越長(zhǎng)，其富氧氣體與燃料流速的速比要越大)射流進(jìn)入燃 燒火焰(16)的中心部位稍偏燃料噴嘴(13)位置；氧氣富集裝置可以是膜法富氧裝置、深冷 法富氧裝置、變壓吸附法富氧裝置、多級(jí)順磁分離法富氧裝置或其他能制取富氧氣體的裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的富氧局部增氧射流助燃提高燃燒爐生產(chǎn)負(fù)荷的裝置，其特征在 于還設(shè)置紅外測(cè)溫儀(17)和富氧噴嘴微調(diào)裝置(11 )，在調(diào)節(jié)富氧噴嘴(12)與燃料噴嘴 (13)的相對(duì)位置和夾角(15)時(shí)，借助紅外測(cè)溫儀(17)，選擇燃燒火焰(16)中軸線上幾個(gè)測(cè) 溫點(diǎn)測(cè)量火焰溫度，以燃燒火焰(16)某點(diǎn)溫度達(dá)到最大時(shí)確定富氧噴嘴(12)與燃料噴嘴 (13)的位置和角度(15)，從而最大限度地提高燃燒溫度，進(jìn)而最大限度地提高燃燒爐(14) 的生產(chǎn)負(fù)荷量。
全文摘要
富氧局部增氧射流助燃提高燃燒爐生產(chǎn)負(fù)荷的方法，包括較高線速度較大量的富氧氣體通過小擴(kuò)散角富氧噴嘴送到燃燒火焰某部位助燃，所述的富氧氣體經(jīng)增壓后，以與噴射的燃料成12度~45度并以燃料流速1.5~5.0倍的線速度射流進(jìn)入燃料流區(qū)混合而燃燒，富氧氣體進(jìn)入的位置為燃燒火焰的中心部位稍偏燃料噴嘴位置。還提供了相應(yīng)的裝置。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)利用專用小擴(kuò)散角富氧射流噴嘴和熱輻射原理，能在不改變?cè)瓲t的任何結(jié)構(gòu)并且只有富氧預(yù)熱系統(tǒng)和富氧噴嘴與爐體接觸的條件下，最大限度地提高燃燒火焰區(qū)域溫度，從而通過加大被加熱介質(zhì)流速來保證原工藝參數(shù)不變而提高生產(chǎn)負(fù)荷。
文檔編號(hào)F23L7/00GK101893254SQ20101027185
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者魏伯卿 申請(qǐng)人:魏伯卿