專利名稱：可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過燃料燃燒的所有工業(yè)爐燃燒系統(tǒng)的節(jié)能助燃系統(tǒng)，適用于各種燃料，包括天然氣、液化氣、煤氣、煤、煤粉、水煤漿、重油、柴油、煤油、渣油、焦油粉
坐寸O
背景技術(shù)：
我國目前各種工業(yè)爐是依靠普通空氣進(jìn)行助燃，空氣中只有20. 93%的氧氣，它被利用來參與助燃，而空氣中占78. 10%的氮?dú)獠坏荒軈⑴c燃燒，且?guī)ё呷紵^程中大量的熱能，使得目前的燃燒系統(tǒng)能耗高，效率低，單位產(chǎn)品燃料消耗比例大，對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重。隨著能源危機(jī)和原材料及勞動(dòng)力成本的不斷上升，環(huán)保要求的不斷升級(jí)，迫切需要對(duì)燃燒 工業(yè)進(jìn)行一場(chǎng)技術(shù)革命，做到即節(jié)能環(huán)保，又能增產(chǎn)并提高產(chǎn)品質(zhì)量。目前市場(chǎng)上有通過膜法富氧燃燒的方法將助燃空氣的氧濃度提升至28% -30%來達(dá)到節(jié)能的目的。該技術(shù)理論上可行，但實(shí)際應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中存在很大不足，甚至無法長期穩(wěn)定地達(dá)到節(jié)能目標(biāo)，具體來說I、采用膜法制氧設(shè)備的產(chǎn)氧最高濃度達(dá)28% -30% (進(jìn)口膜最高35% )，該氧濃度在節(jié)能助燃應(yīng)用上存在局限性，無法根據(jù)不同工業(yè)爐的狀況進(jìn)行濃度調(diào)整，從而達(dá)不到最佳的節(jié)能目標(biāo)；2、現(xiàn)實(shí)中使用工業(yè)爐的能耗較大的企業(yè)工況環(huán)境均不佳，環(huán)境空氣質(zhì)量不好，而膜法制氧的工作原理要求進(jìn)風(fēng)空氣的潔凈及暢通，必須通過空氣過濾濾芯，環(huán)境空氣的不潔凈使得濾芯易賭塞，通常膜法設(shè)備使用幾個(gè)月后即產(chǎn)不出28% -30%的氧氣，那么節(jié)能效果的可持續(xù)性也就不存在了；3、膜法制氧產(chǎn)生的富氧空氣由于膜法的產(chǎn)氧方式?jīng)Q定了它的富氧氣體的壓力較低，使它在工業(yè)爐及不同燃料的節(jié)能應(yīng)用上的范圍受到很大局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠穩(wěn)定高效節(jié)能且應(yīng)用范圍廣的用于工業(yè)爐燃燒系統(tǒng)的節(jié)能助燃系統(tǒng)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)，其特征在于，包括壓縮空氣單元用于提供壓力平穩(wěn)且含油量在3PPM以下的壓縮空氣氣源；空氣凈化單元用于除去由壓縮空氣系統(tǒng)提供的壓縮空氣氣源所含的水、油、塵及部分CO2 ；氧氮分離單元用于過濾經(jīng)過空氣凈化單元預(yù)處理的壓縮空氣氣源中的氮?dú)?，殘余CO2及水蒸汽，壓縮空氣氣源中的氧氣則穿過氧氮分離單元富集成為產(chǎn)品氣體；增氧調(diào)節(jié)混合器單元根據(jù)不同工業(yè)爐的實(shí)際需要，通過增氧調(diào)節(jié)混合器單元調(diào)節(jié)產(chǎn)品氣體的氧濃度、壓力及流量，從而形成可調(diào)式增氧助燃的富氧氣體；
增氧應(yīng)用噴嘴單元用于與不同結(jié)構(gòu)的工業(yè)爐的燃燒爐體相連接，使得富氧氣體能送到燃燒爐體內(nèi)最缺氧的地方。優(yōu)選地，所述壓縮空氣單元包括用于產(chǎn)生壓縮空氣的空氣壓縮機(jī)，空氣壓縮機(jī)的出口端連接用于穩(wěn)壓的儲(chǔ)氣罐，儲(chǔ)氣罐連接所述空氣凈化單元。優(yōu)選地，所述空氣凈化單元包括前置過濾器，前置過濾器依次串聯(lián)主管路過濾器、精密過濾器、組合式低露點(diǎn)干燥機(jī)及活性炭過濾器，組合式低露點(diǎn)干燥機(jī)采用選擇吸附CO2的高分子材料除去所述部分co2。優(yōu)選地，所述氧氮分離單元包括空氣緩沖罐，空氣緩沖罐的進(jìn)口端與所述空氣凈化單元相連，其出口端通過進(jìn)氣閥門分別連接用于過濾所述壓縮空氣氣源中的氮?dú)猓瑲堄郈O2及水蒸汽的左氮氧分離塔及右氮氧分離塔，左氮氧分離塔及右氮氧分離塔由氣閥組控制互為切換工作，左氮氧分離塔及右氮氧分離塔的氧氣出口端通過出氧閥門連接氧氣儲(chǔ)存罐，氧氣儲(chǔ)存罐再連接所述增氧調(diào)節(jié)混合器單元。優(yōu)選地，所述左氮氧分離塔及所述右氮氧分離塔的結(jié)構(gòu)相同，包括塔體，進(jìn)氣管道·及出氧管道分別連接在塔體的頂部及底部，在塔體內(nèi)設(shè)有制氧分子篩，由壓緊機(jī)構(gòu)將由上至下層疊的活動(dòng)多孔壓板及第一緩沖墊壓緊在制氧分子篩的頂部，制氧分子篩的底部壓在由上至下層疊的第二緩沖墊及固定多孔網(wǎng)板上，在固定多孔網(wǎng)板的下方設(shè)有多孔網(wǎng)管過濾器，所述壓縮空氣氣源經(jīng)由進(jìn)氣管道進(jìn)入塔體后，依次經(jīng)過活動(dòng)多孔壓板、第一緩沖墊、制氧分子篩、第二緩沖墊、固定多孔網(wǎng)板及多孔網(wǎng)管過濾器后，由出氧管道出。優(yōu)選地，在所述第一緩沖墊及所述第二緩沖墊與所述制氧分子篩之間分別設(shè)有第一不銹鋼絲網(wǎng)及第二不銹鋼絲網(wǎng)。優(yōu)選地，所述壓緊機(jī)構(gòu)包括壓緊彈簧，壓緊彈簧設(shè)于彈簧套管內(nèi)。優(yōu)選地，所述增氧調(diào)節(jié)混合器單元包括產(chǎn)氧氣調(diào)壓閥，產(chǎn)氧氣調(diào)壓閥的進(jìn)口端連接所述氧氮分離單元，其出口端依次串聯(lián)第一氧濃度測(cè)試點(diǎn)針型閥、輸氧流量計(jì)、氧氣流量調(diào)節(jié)閥及進(jìn)氧調(diào)節(jié)閥，混合器的一個(gè)輸入端連接進(jìn)氧調(diào)節(jié)閥，另一個(gè)輸入端依次串聯(lián)空氣流量調(diào)節(jié)閥及第一壓力調(diào)節(jié)閥，第一壓力調(diào)節(jié)閥連接壓縮機(jī)空氣氣源或羅茨風(fēng)機(jī)空氣氣源，混合器的輸出端串聯(lián)第二氧濃度測(cè)試點(diǎn)針型閥后連接混合后富氧流量計(jì)，混合后富氧流量計(jì)依次串聯(lián)流量調(diào)節(jié)閥及第二壓力調(diào)節(jié)閥后連接所述增氧應(yīng)用噴嘴單元。優(yōu)選地，在所述氧氣流量調(diào)節(jié)閥與所述進(jìn)氧調(diào)節(jié)閥之間依次串接第一回火安全閥及第一止回閥；在所述空氣流量調(diào)節(jié)閥與所述混合器的另一個(gè)輸入端之間串接有第二止回閥；在所述第二氧濃度測(cè)試點(diǎn)針型閥與所述混合后富氧流量計(jì)之間串接有第三止回閥，壓力表接入第二氧濃度測(cè)試點(diǎn)針型閥與第三止回閥之間；在所述第二壓力調(diào)節(jié)閥與所述增氧應(yīng)用噴嘴單元之間串接有第二回火安全閥。優(yōu)選地，所述混合器包括殼體，在殼體內(nèi)設(shè)有筒狀不銹鋼絲網(wǎng)，在筒狀不銹鋼絲網(wǎng)的兩端分別設(shè)有一網(wǎng)孔擋板。本發(fā)明提供的可調(diào)式增氧節(jié)能助燃參與燃燒反應(yīng)具有明顯的節(jié)能、環(huán)保及增產(chǎn)和提高產(chǎn)品質(zhì)量的效果。所謂增氧節(jié)能就是將空氣中21%的含氧量進(jìn)行提升，根據(jù)不同的工業(yè)爐，使氧濃度、流量、壓力調(diào)節(jié)到性價(jià)比最佳的平衡點(diǎn)后為燃燒過程所用，其氧濃度可調(diào)節(jié)范圍在21% -95%之間，從而達(dá)到下列效果I)提高火焰溫度
通過可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)的工作，使空氣中的氧氮?dú)夥蛛x，氮?dú)饬繙p少，空氣量及煙氣量均顯著減少，所以火焰溫度隨著燃燒空氣中氧氣比例的增加而顯著提高。一般情況下，像窯爐助燃空氣中含氧量每增加4-5%火焰溫度可升高100-300°C，大大的提高了燃料的燃燒效率。根據(jù)不同行業(yè)鍋爐及窯爐，其最佳平衡點(diǎn)有所不同，但效果是同樣顯著。2)降低燃料的燃點(diǎn)溫度，獲得較寬的燃料選擇范圍燃料的燃點(diǎn)溫度不是常數(shù)，它與燃燒狀況受熱速度，環(huán)境溫度等有關(guān)，如CO在空氣中的燃點(diǎn)為600°C，而在純氧中燃點(diǎn)僅為388°C，采用增氧節(jié)能助燃能提高火焰溫度和增加釋放能量，顯著降低了燃料燃點(diǎn)溫度，使得燃料的選擇范圍變得更寬。3)加快燃燒速度與促進(jìn)燃燒安全，根治污染燃料在空氣中和在純氧中的燃燒速度相差甚大，但采用純氧的設(shè)備成本較高。采用可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)則可根據(jù)不同的工業(yè)爐進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有極佳的性價(jià)比，它不僅提高燃燒溫度，加快燃燒速度，火焰變短，獲得較好的熱傳導(dǎo)，同時(shí)，溫度提高后，有利于燃 燒反應(yīng)，促進(jìn)燃燒完全，從而從根本上消除污染。4)增加熱量利用率增氧節(jié)能助燃對(duì)熱量的利用率有所提高，如用普通空氣助燃(含氧濃度為21% )，當(dāng)加熱溫度為1300°C時(shí)，其可利用的熱量為42%而用含氧量36%的富氧空氣助燃時(shí)，可利用熱量為56%，且含氧濃度越高，加熱溫度越高，所增加的比例越大，節(jié)能效果也越好。5)降低空氣過剩系數(shù)用可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)來代替空氣助燃或采用技術(shù)增氧的方式，可降低空氣過剩系數(shù)，這樣，燃料消耗就相應(yīng)減少，從而節(jié)約能源。6)減少燃燒后的煙氣排氣量用普通空氣助燃，約五分之四的氮?dú)獠坏粎⑴c助燃，且?guī)ё叽罅繜崮埽绮捎每烧{(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)后，氮?dú)饬繉p少，燃燒后的排氣量亦將減少，熱損失減少，提高了熱的有效利用率，從而提高燃燒效率。綜上所述，本發(fā)明提供一種通過可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)來改變空氣助燃的方式，在產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量不變并能夠提高的情況下，達(dá)到以穩(wěn)定的系統(tǒng)，采用更低的成本來節(jié)約燃料，同時(shí)更好地達(dá)到環(huán)保要求。根據(jù)原爐體的原節(jié)能措施狀況、爐齡、操作習(xí)慣、管理情況，采用本發(fā)明后，各種工業(yè)爐節(jié)能效果為各種燃煤工業(yè)爐5% -20% ;各種燃油工業(yè)爐6% -30% ;各種燃?xì)夤I(yè)爐3% -18%。


圖I為本發(fā)明提供的一種可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為氧氮分離單元的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為左氮氧分離塔或右氮氧分離塔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為增氧調(diào)節(jié)混合器單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。本發(fā)明提供的一種可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)是專為滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)各種燃料助燃所需求的節(jié)約燃料的應(yīng)用系統(tǒng)，它可方便、快捷、低成本地滿足各種采用煤、油、天然氣等燃料進(jìn)行燃燒的各種工業(yè)鍋爐、窯爐，最大程度地從根本上節(jié)省燃料的使用量，達(dá)到節(jié)省燃料的同時(shí)更加環(huán)保，可廣泛的應(yīng)用于各種采用燃料燃燒的工業(yè)場(chǎng)合。如圖I所示，整個(gè)系統(tǒng)分成五個(gè)單元，分別為壓縮空氣單元I、空氣凈化單元2、氧氮分離單元3、增氧調(diào)節(jié)混合器單元4及增氧應(yīng)用噴嘴單元5。壓縮空氣單元I包括空氣壓縮機(jī)，在本實(shí)施例中，空氣壓縮機(jī)采用螺桿或離心式，以保證壓縮空氣氣源的流量穩(wěn)定，滿足長期運(yùn)轉(zhuǎn)的低故障率?？諝鈮嚎s機(jī)與和流量相匹配的儲(chǔ)氣罐相連，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，保證壓力的平穩(wěn)性，壓縮空氣氣源含油量在3PPM以下。儲(chǔ)氣罐連接空氣凈化單元2，空氣凈化單元2對(duì)壓縮空氣進(jìn)行除水、除油、除塵及除去部分CO2的凈化處理。在本實(shí)施例中，空氣凈化單元2包括前置過濾器，前置過濾器依次串聯(lián)主管路過濾器、精密過濾器、組合式低露點(diǎn)干燥機(jī)及活性炭過濾器，組合式低露點(diǎn)干燥機(jī)采用選擇吸附CO2的高分子材料除去所述部分C02。通過采用組合式低露點(diǎn)干燥機(jī)及四級(jí)過濾器達(dá)到除水(露點(diǎn)為70°C )、除油(含油量為0. 003PPM)、除塵(可以除去粒徑最小為0. 01 y m的粉塵)的凈化空氣的效果，同時(shí)在組合式低露點(diǎn)干燥機(jī)設(shè)備中采用選擇吸·附CO2的高分子材料除去部分CO2，有利于下一步氧氮分離部分的工作。壓縮空氣氣源經(jīng)過空氣凈化單元2除油、除塵、除水的預(yù)處理后，進(jìn)入氧氮分離單元3相連。由于氧氣、氮?dú)獾雀鳉怏w的分子孔徑不同，空氣中的氮?dú)狻堄喽趸技八羝梢员谎醯蛛x單元中的高分子填料選擇過濾，氧氣則穿過氧氮分離單元富集作為產(chǎn)品氣體，該富集的產(chǎn)品氣體為富氧氣體，其氧濃度可達(dá)到93 ± 2 %，最高壓力可達(dá)0. 6MPA。如圖2所示，氧氮分離單元3包括空氣緩沖罐3-1，空氣緩沖罐3-1的進(jìn)口端與空氣凈化單元2相連，其出口端通過進(jìn)氣閥門3-2分別連接用于過濾壓縮空氣氣源中的氮?dú)?，殘余CO2及水蒸汽的左氮氧分離塔3-3及右氮氧分離塔3-5，左氮氧分離塔3-3及右氮氧分離塔3-5由氣閥組控制互為切換工作，左氮氧分離塔3-3及右氮氧分離塔3-5的氧氣出口端通過出氧閥門3-6連接氧氣儲(chǔ)存罐3-7，氧氣儲(chǔ)存罐3-7再連接增氧調(diào)節(jié)混合器單元4。氣閥組包括第一氣閥3-4-1及第四氣閥3-4-4，第一氣閥3_4_1與第四氣閥3_4_4的一端分別連接左氮氧分離塔3-3及右氮氧分離塔3-5的進(jìn)氣端，另一端同時(shí)連接進(jìn)氣閥門3-2 ;還包括第七氣閥3-4-7、第八氣閥3-4-8及第九氣閥3_4_9，第七氣閥3_4_7及第八氣閥3-4-8的一端分別連接左氮氧分離塔3-3及右氮氧分離塔3-5的進(jìn)氣端，另一端同時(shí)連接第九氣閥3-4-9 ;還包括第二氣閥3-4-2及第五氣閥3-4-5，第二氣閥3_4_2及第五氣閥3-4-5的一端分別連接左氮氧分離塔3-3及右氮氧分離塔3-5的出氧端，另一端同時(shí)連接出氧閥門3-6 ;還包括第三氣閥3-4-3及第六氣閥3-4-6，第三氣閥3_4_3及第六氣閥
3-4-6的一端分別連接左氮氧分離塔3-3及右氮氧分離塔3-5的出氧端，另一端相互連接。上述氣閥組控制左氮氧分離塔3-3及右氮氧分離塔3-5相互切換工作的過程為I)當(dāng)?shù)谝粴忾y3-4-1及第二氣閥3-4-2打開時(shí)，左氮氧分離塔3_3處于進(jìn)氣及出氧狀態(tài)，此時(shí)第八氣閥3-4-8及第九氣閥3-4-9也打開解吸右氮氧分離塔3-5 ；2)將第七氣閥3-4-7及第八氣閥3_4_8打開，此時(shí)左氮氧分離塔3_3及右氮氧分尚塔3-5均壓；3)將第一氣閥3-4-1及第二氣閥3-4-2打開，為升壓過程；4)將第八氣閥3-4-8及第九氣閥3-4-9打開，為脫附過程；
5)將第四氣閥3-4-4及第五氣閥3_4_5打開，右氮氧分離塔3_5處于進(jìn)氣及出氧狀態(tài)，此時(shí)第七氣閥3-4-7及第九氣閥3-4-9打開，解吸左氮氧分離塔3-3 ；6)將第七氣閥3-4-7及第八氣閥3_4_8打開，此時(shí)左氮氧分離塔3_3及右氮氧分尚塔3-5均壓；7)將第四氣閥3-4-4及第五氣閥3_4_5打開，為升壓過程；8)將第七氣閥3-4-7及第九氣閥3_4_9打開，為脫附過程。上述工作程序周期性循環(huán)進(jìn)行，保持產(chǎn)氧的持續(xù)、穩(wěn)定。如圖3所示，左氮氧分離塔3-3及右氮氧分離塔3-5的結(jié)構(gòu)相同，包括塔體3_3_7，進(jìn)氣管道3-3-8及出氧管道3-3-14分別連接在塔體3-3-7的頂部及底部，在塔體3_3_7內(nèi)設(shè)有制氧分子篩3-3-9，由壓緊彈簧3-3-3將由上至下層疊的活動(dòng)多孔壓板3-3-4及第一緩 沖墊3-3-5壓緊在制氧分子篩3-3-9的頂部，壓緊彈簧3-3-3設(shè)于彈簧套管內(nèi)。制氧分子篩
3-3-9的底部壓在由上至下層疊的第二緩沖墊3-3-11及固定多孔網(wǎng)板3-3-12上，在固定多孔網(wǎng)板3-3-12的下方設(shè)有多孔網(wǎng)管過濾器13。在第一緩沖墊3-3-5及第二緩沖墊3_3_11與制氧分子篩3-3-9之間分別設(shè)有第一不銹鋼絲網(wǎng)3-3-6及第二不銹鋼絲網(wǎng)3-3-10。壓縮空氣氣源經(jīng)由進(jìn)氣管道3-3-8進(jìn)入塔體3-3-7后，依次經(jīng)過活動(dòng)多孔壓板3-3-4、第一緩沖墊3-3-5、制氧分子篩3-3-9、第二緩沖墊3-3-11、固定多孔網(wǎng)板3_3_12及多孔網(wǎng)管過濾器13后，由出氧管道3-3-14出。整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)格配置是根據(jù)不同工業(yè)爐的需求進(jìn)行選擇的。而最終用于節(jié)能助燃所使用的氧濃度、壓力、流量同樣必須根據(jù)不同工業(yè)爐的實(shí)際需要，根據(jù)不同工業(yè)爐的壓力、流量、流速來設(shè)計(jì)增氧調(diào)節(jié)混合器單元4的管徑。通過增氧調(diào)節(jié)混合器后對(duì)產(chǎn)品氣體的濃度、壓力及流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，形成可調(diào)式增氧助燃的富氧氣體，其調(diào)節(jié)范圍為氧濃度在21% -95% ;壓力一般情況在0. 6MPA以下，若壓力要求超過此壓力，則可采用增壓裝置進(jìn)行升壓；流量可根據(jù)不同工業(yè)爐的要求在任意范圍內(nèi)設(shè)計(jì)。如圖4所示，增氧調(diào)節(jié)混合器單元4包括產(chǎn)氧氣調(diào)壓閥4-1，產(chǎn)氧氣調(diào)壓閥4-1的進(jìn)口端連接氧氮分離單元3，其出口端依次串聯(lián)第一氧濃度測(cè)試點(diǎn)針型閥4-2、輸氧流量計(jì)
4-3、氧氣流量調(diào)節(jié)閥4-4、第一回火安全閥4-5、第一止回閥4-6及進(jìn)氧調(diào)節(jié)閥4-20，混合器4-10的一個(gè)輸入端連接進(jìn)氧調(diào)節(jié)閥4-20，另一個(gè)輸入端依次串聯(lián)第二止回閥4-9、空氣流量調(diào)節(jié)閥4-8及第一壓力調(diào)節(jié)閥4-7，第一壓力調(diào)節(jié)閥4-7連接壓縮機(jī)空氣氣源或羅茨風(fēng)機(jī)空氣氣源，混合器4-10的輸出端依次串聯(lián)第二氧濃度測(cè)試點(diǎn)針型閥4-13、第三止回閥4-15后連接混合后富氧流量計(jì)4-16，壓力表4-14接入第二氧濃度測(cè)試點(diǎn)針型閥4-13與第三止回閥4-15之間，混合后富氧流量計(jì)4-16依次串聯(lián)流量調(diào)節(jié)閥4-17、第二壓力調(diào)節(jié)閥4-18及第二回火安全閥4-19后連接增氧應(yīng)用噴嘴單元5。其中，混合器4-10包括殼體，在殼體內(nèi)設(shè)有筒狀不銹鋼絲網(wǎng)4-12，在筒狀不銹鋼絲網(wǎng)4-12的兩端分別設(shè)有一網(wǎng)孔擋板4-11。根據(jù)增氧助燃用氣點(diǎn)的氧濃度要求來確定第二氧濃度測(cè)試點(diǎn)針型閥4-13所要測(cè)得的氧濃度，按照這一氧濃度的要求來調(diào)節(jié)氧氣流量調(diào)節(jié)閥4-4的進(jìn)氧量及空氣流量調(diào)節(jié)閥4-8的空氣進(jìn)氣量；根據(jù)用氣點(diǎn)的工作壓力要求來調(diào)節(jié)第三止回閥4-15，由第三止回閥
4-15的壓力來調(diào)節(jié)第一壓力調(diào)節(jié)閥4-7和進(jìn)氧調(diào)節(jié)閥4-20進(jìn)入混合器的工作壓力；根據(jù)用氣點(diǎn)所需的流量，可通過輸氧流量計(jì)4-3來控制及測(cè)定產(chǎn)氧的流量，通過混合后富氧流量計(jì)4-16來控制及測(cè)定用于增氧助燃富氧空氣所需流量；根據(jù)使用時(shí)生產(chǎn)工藝的要求，可以通過第二壓力調(diào)節(jié)閥4-18來調(diào)節(jié)最終進(jìn)入工業(yè)爐增氧助燃的工作壓力。增氧應(yīng)用噴嘴單元5 :可調(diào)式增氧助燃系統(tǒng)根據(jù)不同燃燒爐體須采用不同的進(jìn)入方式，即將增氧氣體送到不同工業(yè)爐最需要氧的位置，就如同一個(gè)人缺氧或需氧時(shí)，只要將細(xì)細(xì)的氧氣管插入人的鼻子那樣，本發(fā)明通過技術(shù)增氧的方式，找到各種工業(yè)爐的“鼻子”所在，進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)，有些直接通過原空氣助燃風(fēng)道即可，而大部分必須根據(jù)不同燃燒爐體的結(jié)構(gòu)及使用的不同燃料，采用各種專用增氧應(yīng)用噴嘴，通過可調(diào)式及不同的進(jìn)入方式，將特定濃度的助燃氧直接送到爐體內(nèi)最缺氧的地方，用于助燃，以較低的成本，達(dá)到節(jié)能的目的。以下以具體數(shù)據(jù)來進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例I :在20T用煤蒸汽鏈條鍋爐上的應(yīng)用一臺(tái)20T的鏈條蒸汽鍋爐，蒸汽工作壓力要求為2. 55MPA，熱效率達(dá)80%，燃料采用熱值為5200-5300大卡的煤，采用空氣鼓風(fēng)助燃時(shí)，該鍋爐每天耗煤量為76-80噸，爐膛·溫度923°C，鼓風(fēng)頻率44HZ，引風(fēng)頻率48. 8HZ，爐排寬度為3M，爐排速度為538r/min，該鍋爐長期滿負(fù)荷甚至超負(fù)荷運(yùn)行，實(shí)際工作壓力為2. 52MPA，蒸汽流量為20T/H，飛灰含碳量為2. 543，爐排前拱燃燒區(qū)域著火不佳，火床后移至煤渣區(qū)域，煙囪有冒黑煙現(xiàn)象。根據(jù)上述參數(shù)，采用可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)，選擇壓力為0. 7MPA，流量為10M3/MIN的空壓機(jī)，經(jīng)過穩(wěn)壓的儲(chǔ)氣罐后由前置過濾器、主管路過濾器、精密過濾器后，壓縮空氣進(jìn)入組合式低露點(diǎn)干燥機(jī)，然后通過活性碳過濾器去除霧化油份完成了空氣的凈化處理。凈化后的空氣進(jìn)入氧氮分離機(jī)組后產(chǎn)生50M3/H(標(biāo)態(tài)20°C，101. 325Kpa)、氧濃度為93±2%的富氧氣體，經(jīng)過增氧調(diào)節(jié)混合器單元4，將此富氧氣體與壓縮空氣進(jìn)行混合配比至氧濃度為45%，壓力調(diào)節(jié)至0. 3-0. 35MPA，流量調(diào)節(jié)至240M3/H，通過管道輸送至該蒸汽鍋爐旁，然后采用不同的專用增氧應(yīng)用噴嘴進(jìn)入爐體，其中采用六支材質(zhì)為耐高溫不銹鋼材料、通徑為8MM的專用增氧應(yīng)用噴嘴分別從鍋爐兩側(cè)進(jìn)入，兩支放置在鍋爐后拱兩角喉口處，其他四支均布在后拱上端，噴嘴頭向下傾斜25-30度，對(duì)準(zhǔn)燃燒區(qū)火焰的中火區(qū)域，噴嘴的流速保持在80-120m/s。另外六支材質(zhì)為耐高溫不銹鋼材料(亦可采用陶瓷管或剛玉棒管)、通徑為IOMM的專用增氧應(yīng)用噴嘴交叉分布由鍋爐兩側(cè)墻體噴入燃燒區(qū)，該噴嘴根據(jù)爐膛火焰實(shí)際情況放置在爐排上端600-700MM處，向下傾斜15-20度，噴嘴間間距350-400MM,噴嘴的流速保持在60-80m/s。在該20T用煤蒸汽鏈條鍋爐上采用可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)后，與原空氣助燃狀況進(jìn)行對(duì)比測(cè)試獲得采用同一批次的煤，在鏈條爐煤層保持不變，鍋爐蒸汽壓力及蒸汽流量保持不變的情況下，同一檢測(cè)點(diǎn)的爐膛溫度從原來空氣助燃時(shí)的923°C提升至1080°C，爐排速度從原來空氣助燃時(shí)的538r/min下降至493r/min，此時(shí)鼓風(fēng)頻率為42HZ，引風(fēng)頻率為47. 6HZ，爐膛內(nèi)火床前移了約0. 5M-0. 8M，煙囪不再冒黑煙，飛灰含碳量降至0. 435，節(jié)煤率達(dá)到8. 4%。實(shí)施例2 :在燃料為天然氣的馬蹄焰窯爐上的應(yīng)用18m2馬蹄焰熔窯兩臺(tái)為一組，燃料為天然氣，空氣助燃時(shí)單臺(tái)窯爐天然氣耗氣量約為230-240m3/h，年運(yùn)行時(shí)間為8400小時(shí)，熔化溫度為1535°C，大碹溫度達(dá)1535°C，空氣預(yù)熱溫度可達(dá)1160°C，排煙溫度為350°C，空氣過剩系數(shù)I. 2，助燃風(fēng)風(fēng)量8900m3/h，風(fēng)壓1226pa，5. 5KW，變頻24. 5HZ，單臺(tái)爐配置噴槍為4支，兩支為一組，每支噴槍的天然氣流量設(shè)計(jì)值為150m3/h，約20min切換一次，其高壓風(fēng)采用0. 04MPA，二次風(fēng)開度為25HZ，兩臺(tái)爐的間距為10米，同時(shí)天然氣用量裝設(shè)有累計(jì)流量計(jì)，天然氣單價(jià)3. 43元/m3。根據(jù)上述參數(shù)，采用可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)，選擇壓力為0. 7MPA，流量為13M3/MIN的空壓機(jī)，經(jīng)過穩(wěn)壓的儲(chǔ)氣罐后由經(jīng)相匹配的前置過濾器、主管路過濾器、精密過濾器后，壓縮空氣進(jìn)入處理量為15M3/MIN組合式低露點(diǎn)干燥機(jī)，然后通過活性碳過濾器去除霧化油份完成了空氣的凈化處理。凈化后的空氣進(jìn)入氧氮分離機(jī)組后產(chǎn)生60M3/H(標(biāo)態(tài)20°C，101. 325Kpa)、氧濃度為93±2%的富氧氣體，經(jīng)過增氧調(diào)節(jié)混合器單元4，將此富氧氣體與壓縮空氣進(jìn)行混合配比至氧濃度為45-50%，壓力調(diào)節(jié)至0. 3MPA，流量調(diào)節(jié)至160M3/H，通過管道輸送至該窯爐旁，通過電磁閥來滿足20min切換一次，跟隨噴槍的切換周期，同時(shí)通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)高壓風(fēng)壓力，通過閘閥調(diào)節(jié)流量，關(guān)閉原有空氣高壓風(fēng)，采用增氧氣體作為高壓風(fēng)，將高壓風(fēng)壓力控制在0. 08MPA，然后采用專用增氧應(yīng)用噴槍進(jìn)入爐體，為保證火焰的長度與空氣助燃時(shí)保持不變，以保證生產(chǎn)工藝要求，此時(shí)二次風(fēng)調(diào)至15HZ，熔化溫度仍保持為1535°C不變，系統(tǒng)中裝有根據(jù)熔化溫度來自動(dòng)控制天然氣進(jìn)氣量的自控裝置和天然氣累計(jì)流量計(jì)。 在兩臺(tái)18平方的馬蹄焰窯爐上采用可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)后，當(dāng)爐膛溫度不變、產(chǎn)量及產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定不變時(shí)，天然氣的耗用量從空氣助燃時(shí)的平均流量235m3/h下降至198m3/h。實(shí)際節(jié)約天然氣達(dá)15. 7%。實(shí)施例3 :在燃料為重油的回轉(zhuǎn)窯上的應(yīng)用用于耐火材料燒制的壹臺(tái)回轉(zhuǎn)窯的基本使用狀況為該回轉(zhuǎn)窯直徑2. 5米，長90米，窯頭燒成溫度1800度，窯頭壓力10-50pa，空氣助燃時(shí)，油霧化風(fēng)為壓縮空氣壓力0. 4Mpa，管徑10MM，高壓風(fēng)為羅茨風(fēng)機(jī)壓力0. 2Mpa，管徑60MMX 2支，流量20m3/min，鼓風(fēng)為15KW，風(fēng)量約6000M3/H，為間歇使用，燃料重油的油壓0. 4Mpa，管徑4. 5MM,目前火焰長度12米，每天產(chǎn)量180-200噸/天，每噸產(chǎn)量的油耗約為120KG/噸，煙氣溫度250度，二次風(fēng)溫度600-750度，窯頭噴槍壹支，擴(kuò)散角120度。用重油量平均900KG/H，24小時(shí)連續(xù)工作，重油的熱值為9200，油價(jià)3500. 00元/噸，年使用350天。電價(jià)(均價(jià))0. 70元/度。對(duì)該回轉(zhuǎn)窯采用可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能技改，節(jié)能電耗使用率為75%計(jì)算。預(yù)計(jì)節(jié)油率在10%以上。根據(jù)上述參數(shù)，采用可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)，選擇壓力為0. 7MPA，流量為22M3/MIN的空壓機(jī)，經(jīng)過穩(wěn)壓的儲(chǔ)氣罐后由經(jīng)相匹配的前置過濾器、主管路過濾器、精密過濾器后，壓縮空氣進(jìn)入處理量為23M3/MIN組合式低露點(diǎn)干燥機(jī)，然后通過活性碳過濾器去除霧化油份完成了空氣的凈化處理。凈化后的空氣進(jìn)入氧氮分離機(jī)組后產(chǎn)生120M3/H(標(biāo)態(tài)20°C，101.325Kpa)、氧濃度為93±2 %的富氧氣體，將該富氧氣體分為兩個(gè)途徑進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯第一個(gè)途徑是根據(jù)窯爐理想燃燒狀態(tài)，即中部為燃燒區(qū)；下部為高溫區(qū)，以將熱量傳給料液。本次技改擬從火焰下部高壓風(fēng)通入增氧氣體，火焰下部(靠近配合料液面)溫度提高，從而改變現(xiàn)有的燃燒特性，使其形成更強(qiáng)烈的梯度燃燒?；鹧嫦虏康臏囟忍岣?，可強(qiáng)化火焰對(duì)料液的輻射傳熱，有利于產(chǎn)品熔化，減少過?？諝饬?，確?？諝膺^剩系數(shù)達(dá)到理想數(shù)值，節(jié)約燃料消耗。將此富氧氣體與原羅茨風(fēng)機(jī)通過混合罐進(jìn)行混合配比至氧濃度為24-26%，壓力調(diào)節(jié)至0. 2MPA，流量調(diào)節(jié)至20M3/MIN，通過原高壓風(fēng)管管道輸送至回轉(zhuǎn)窯爐。技術(shù)增氧燃燒時(shí)爐體火焰上部溫度低于下部，這不僅對(duì)頂部與胸墻壽命有利，而且可減輕其燒蝕。另一途徑是將原靠壓縮空氣對(duì)重油進(jìn)行霧化的霧化風(fēng)改造成高壓、高氧濃度的霧化風(fēng)，此時(shí)經(jīng)過增氧調(diào)節(jié)混合器單元4，將此富氧氣體與壓縮空氣通過混合器進(jìn)行混合配比至氧濃度為45%左右，壓力調(diào)節(jié)至0. 35-0. 4MPA，流量調(diào)節(jié)至60-70M3/H，代替原霧化風(fēng)壓縮空氣進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯窯頭中心霧化風(fēng)管，通徑為10MM。這樣大大增強(qiáng)火焰強(qiáng)度，使重油燃料的燃燒更加充分，達(dá)到節(jié)約燃料的目的。在該臺(tái)回轉(zhuǎn)窯上采用可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)后，保持原生產(chǎn)量不變，燒成溫度不變的情況下，使用燃料為重油的耗用量從原來空氣助燃時(shí)的平均900KG/H，下降至耗油量平均752KG/H，節(jié)油率達(dá)16. 4%?！ぁ?br> 權(quán)利要求
1.一種可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)，其特征在于，包括 壓縮空氣單元(I):用于提供壓力平穩(wěn)且含油量在3PPM以下的壓縮空氣氣源； 空氣凈化單元(2):用于除去由壓縮空氣系統(tǒng)(I)提供的壓縮空氣氣源所含的水、油、塵及部分CO2 ； 氧氮分離單元(3):用于過濾經(jīng)過空氣凈化單元(2)預(yù)處理的壓縮空氣氣源中的氮?dú)猓瑲堄郈O2及水蒸汽，壓縮空氣氣源中的氧氣則穿過氧氮分離單元(3)富集成為產(chǎn)品氣體； 增氧調(diào)節(jié)混合器單元(4):根據(jù)不同工業(yè)爐的實(shí)際需要，通過增氧調(diào)節(jié)混合器單元(4)調(diào)節(jié)產(chǎn)品氣體的氧濃度、壓力及流量，從而形成可調(diào)式增氧助燃的富氧氣體； 增氧應(yīng)用噴嘴單元(5):用于與不同結(jié)構(gòu)的工業(yè)爐的燃燒爐體相連接，使得富氧氣體能送到燃燒爐體內(nèi)最缺氧的地方。
2.如權(quán)利要求I所述的一種可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)，其特征在于所述壓縮空氣單元(I)包括用于產(chǎn)生壓縮空氣的空氣壓縮機(jī)，空氣壓縮機(jī)的出口端連接用于穩(wěn)壓的儲(chǔ)氣罐，儲(chǔ)氣罐連接所述空氣凈化單元(2)。
3.如權(quán)利要求I所述的一種可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)，其特征在于所述空氣凈化單元(2)包括前置過濾器，前置過濾器依次串聯(lián)主管路過濾器、精密過濾器、組合式低露點(diǎn)干燥機(jī)及活性炭過濾器，組合式低露點(diǎn)干燥機(jī)采用選擇吸附CO2的高分子材料除去所述部分CO2。
4.如權(quán)利要求I所述的一種可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)，其特征在于所述氧氮分離單元(3)包括空氣緩沖罐(3-1)，空氣緩沖罐(3-1)的進(jìn)口端與所述空氣凈化單元(2)相連，其出口端通過進(jìn)氣閥門(3-2)分別連接用于過濾所述壓縮空氣氣源中的氮?dú)?，殘余CO2及水蒸汽的左氮氧分離塔(3-3)及右氮氧分離塔(3-5)，左氮氧分離塔(3-3)及右氮氧分離塔(3-5)由氣閥組控制互為切換工作，左氮氧分離塔(3-3)及右氮氧分離塔(3-5)的氧氣出口端通過出氧閥門(3-6)連接氧氣儲(chǔ)存罐(3-7)，氧氣儲(chǔ)存罐(3-7)再連接所述增氧調(diào)節(jié)混合器單元(4)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)，其特征在于所述左氮氧分離塔(3-3)及所述右氮氧分離塔(3-5)的結(jié)構(gòu)相同，包括塔體(3-3-7)，進(jìn)氣管道(3_3_8)及出氧管道(3-3-14)分別連接在塔體(3-3-7)的頂部及底部，在塔體(3-3-7)內(nèi)設(shè)有制氧分子篩(3-3-9)，由壓緊機(jī)構(gòu)將由上至下層疊的活動(dòng)多孔壓板(3-3-4)及第一緩沖墊(3-3-5)壓緊在制氧分子篩(3-3-9)的頂部，制氧分子篩(3-3-9)的底部壓在由上至下層疊的第二緩沖墊(3-3-11)及固定多孔網(wǎng)板(3-3-12)上，在固定多孔網(wǎng)板(3-3-12)的下方設(shè)有多孔網(wǎng)管過濾器(13)，所述壓縮空氣氣源經(jīng)由進(jìn)氣管道(3-3-8)進(jìn)入塔體(3-3-7)后，依次經(jīng)過活動(dòng)多孔壓板(3-3-4)、第一緩沖墊(3-3-5)、制氧分子篩(3-3-9)、第二緩沖墊(3_3_11)、固定多孔網(wǎng)板(3-3-12)及多孔網(wǎng)管過濾器(13)后，由出氧管道(3-3-14)出。
6.如權(quán)利要求5所述的一種可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)，其特征在于在所述第一緩沖墊(3-3-5)及所述第二緩沖墊(3-3-11)與所述制氧分子篩(3-3-9)之間分別設(shè)有第一不銹鋼絲網(wǎng)(3-3-6)及第二不銹鋼絲網(wǎng)(3-3-10)。
7.如權(quán)利要求5所述的一種可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)，其特征在于所述壓緊機(jī)構(gòu)包括壓緊彈簧(3-3-3)，壓緊彈簧(3-3-3)設(shè)于彈簧套管內(nèi)。
8.如權(quán)利要求I所述的一種可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)，其特征在于所述增氧調(diào)節(jié)混合器單元(4)包括產(chǎn)氧氣調(diào)壓閥(4-1)，產(chǎn)氧氣調(diào)壓閥(4-1)的進(jìn)口端連接所述氧氮分離單元(3)，其出口端依次串聯(lián)第一氧濃度測(cè)試點(diǎn)針型閥(4-2)、輸氧流量計(jì)(4-3)、氧氣流量調(diào)節(jié)閥(4-4)及進(jìn)氧調(diào)節(jié)閥(4-20)，混合器(4-10)的一個(gè)輸入端連接進(jìn)氧調(diào)節(jié)閥(4-20)，另一個(gè)輸入端依次串聯(lián)空氣流量調(diào)節(jié)閥(4-8)及第一壓力調(diào)節(jié)閥(4-7)，第一壓力調(diào)節(jié)閥(4-7)連接壓縮機(jī)空氣氣源或羅茨風(fēng)機(jī)空氣氣源，混合器(4-10)的輸出端串聯(lián)第二氧濃度測(cè)試點(diǎn)針型閥(4-13)后連接混合后富氧流量計(jì)(4-16)，混合后富氧流量計(jì)(4-16)依次串聯(lián)流量調(diào)節(jié)閥(4-17)及第二壓力調(diào)節(jié)閥(4-18)后連接所述增氧應(yīng)用噴嘴單元(5)。
9.如權(quán)利要求8所述的一種可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)，其特征在于在所述氧氣流量調(diào)節(jié)閥(4-4)與所述進(jìn)氧調(diào)節(jié)閥(4-20)之間依次串接第一回火安全閥(4-5)及第一止回閥(4-6);在所述空氣流量調(diào)節(jié)閥(4-8)與所述混合器(4-10)的另一個(gè)輸入端之間串接有第二止回閥(4-9);在所述第二氧濃度測(cè)試點(diǎn)針型閥(4-13)與所述混合后富氧流量計(jì)(4-16)之間串接有第三止回閥(4-15)，壓力表(4-14)接入第二氧濃度測(cè)試點(diǎn)針型閥(4-13)與第三止回閥(4-15)之間；在所述第二壓力調(diào)節(jié)閥(4-18)與所述增氧應(yīng)用噴嘴單元(5)之間串接有第二回火安全閥(4-19)。
10.如權(quán)利要求8所述的一種可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)，其特征在于所述混合器(4-10)包括殼體，在殼體內(nèi)設(shè)有筒狀不銹鋼絲網(wǎng)(4-12)，在筒狀不銹鋼絲網(wǎng)(4-12)的兩端分別設(shè)有一網(wǎng)孔擋板(4-11)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)，其特征在于，包括壓縮空氣單元；空氣凈化單元；氧氮分離單元；增氧調(diào)節(jié)混合器單元；增氧應(yīng)用噴嘴單元。本發(fā)明提供一種通過可調(diào)式增氧節(jié)能助燃系統(tǒng)來改變空氣助燃的方式，在產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量不變并能夠提高的情況下，達(dá)到以穩(wěn)定的系統(tǒng)，采用更低的成本來節(jié)約燃料，同時(shí)更好地達(dá)到環(huán)保要求。根據(jù)原爐體的原節(jié)能措施狀況、爐齡、操作習(xí)慣、管理情況，采用本發(fā)明后，各種工業(yè)爐節(jié)能效果為各種燃煤工業(yè)爐5％-20％；各種燃油工業(yè)爐6％-30％；各種燃?xì)夤I(yè)爐3％-18％。
文檔編號(hào)F23L7/00GK102788362SQ20121031955
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者李維云, 黃曉平 申請(qǐng)人:上海盛靚節(jié)能科技發(fā)展有限公司