本發(fā)明屬于熱工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新式的蓄熱式余熱回收加熱助燃空氣的彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，熱工技術(shù)領(lǐng)域主要有如下一些燃燒方式。

預(yù)混式燃燒：燃料和助燃空氣在燃燒器的點(diǎn)火點(diǎn)之前完成均勻混合后點(diǎn)燃進(jìn)入燃燒器的燃燒室里燃燒的燃燒方式。其優(yōu)點(diǎn)是燃燒速度快，火焰短、強(qiáng)度高且剛勁有力，燃燒室體積??；能保證加熱速度。但是，其燃燒火焰局部溫度高(如用天然氣為燃料，過?？諝庀禂?shù)α＝1的預(yù)混燃燒火焰中心局部溫度可達(dá)2000℃以上)，伴隨大量的nox產(chǎn)生，而nox是大氣污染的主要元兇之一；且局部高溫導(dǎo)致靠近燃燒器的爐體或爐墻易損，加速了財(cái)產(chǎn)的損失；存在回火的可能性。

擴(kuò)散式燃燒：燃料不與任何助燃空氣預(yù)先混合，而是讓燃料流入/或高速射入空氣，通過燃料在空氣中擴(kuò)散與空氣中的氧氣接觸進(jìn)而燃燒的燃燒方式。其優(yōu)點(diǎn)是燃燒穩(wěn)定，不會(huì)回火，運(yùn)行可靠；nox污染物排放少；對(duì)燃燒器要求簡(jiǎn)單易制造。但是，其燃燒速度慢，火焰長(zhǎng)、強(qiáng)度低且軟弱無力，燃燒室體積大；加熱速度慢。所以工業(yè)燃燒領(lǐng)域很少采用。

蓄熱式燃燒：蓄熱式燃燒是通過成對(duì)使用蓄熱器交替儲(chǔ)蓄尾氣熱量和釋放熱量加熱助燃空氣，用被加熱的助燃空氣參與燃燒的一種節(jié)能燃燒技術(shù)。

彌散式燃燒：彌散式燃燒是采取助燃空氣速度高于燃料速度的射流方式將燃料(通常燃料和極少部分助燃空氣混合以保持火焰穩(wěn)定)和助燃空氣分開注入爐內(nèi)，快速助燃空氣氣流卷吸燃料和爐內(nèi)燃燒產(chǎn)物，稀釋反應(yīng)區(qū)的含氧體積濃度，獲得濃度為3～15％(體積)的低氧氣氛。燃料在這種高溫低氧氣氛中逐

漸與氧氣結(jié)合燃燒，并伴隨進(jìn)行諸如裂解等重組過程，造成與預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒過程完全不同的熱力學(xué)條件，在與貧氧氣體作延緩狀燃燒下釋出熱能，不再存在傳統(tǒng)燃燒過程中出現(xiàn)的局部高溫高氧區(qū)。這是一種有待大量研究的新的燃燒方式。

由于蓄熱燃燒高效節(jié)能，而彌散式燃燒兼?zhèn)漕A(yù)混式燃燒和擴(kuò)散燃燒兩種燃燒方式的優(yōu)點(diǎn)，因此有人將蓄熱燃燒和彌散式燃燒技術(shù)相結(jié)合，如圖1所示，這種方式的燃燒技術(shù)采用一對(duì)蓄熱器100加一只火嘴，但是這種方案存在諸多缺陷：

1、助燃風(fēng)道和燃料通道角度、距離位置要求嚴(yán)格、兩個(gè)蓄熱器之間距離不可太大，否則助燃空氣無法巻吸燃料，燃料在參與燃燒前就被吸入另一個(gè)處于排煙狀態(tài)的蓄熱器，因而不能充分燃燒。對(duì)于大爐或異形爐，這種方案無法滿足整個(gè)爐膛均勻的加熱要求，無法充分展現(xiàn)彌散式燃燒的優(yōu)勢(shì)，加熱速度慢。

2、只能一對(duì)蓄熱器對(duì)稱使用，無法采用三個(gè)或三個(gè)以上的蓄熱器非對(duì)稱使用，無法靈活布置蓄熱器。

3、蓄熱系統(tǒng)在換向過程中爐膛處于缺氧狀態(tài)，需要增加專門的技術(shù)解決。

4、火焰來回?cái)[動(dòng)兩個(gè)方向不利于火焰的探測(cè)與安全控制。

故，針對(duì)上述目前現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，實(shí)有必要進(jìn)行開發(fā)研究，以提供一種方案，解決目前的彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)只適合常規(guī)小爐型、無法非對(duì)稱布置等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)，以解決目前的彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)只適合常規(guī)小爐型、無法非對(duì)稱布置等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)，包括有爐膛、爐墻、爐頂、爐門、彌散式直燃組合、以及鼓風(fēng)機(jī)；所述彌散式直燃組合包括有主風(fēng)通道和火嘴，其中，主風(fēng)通道為主要助燃空氣輸送通道；火嘴包括有燃料通道和輔風(fēng)通道，輔風(fēng)通道提供適量助燃空氣在火嘴內(nèi)與燃料通道提供的燃料混合，經(jīng)點(diǎn)燃后產(chǎn)生穩(wěn)定的不完全燃燒火焰；火嘴與主風(fēng)通道分離布置在爐墻或爐頂上，火嘴中心線與主風(fēng)通道中心線空間距離在0.25米～1.5米之間、空間夾角在0°～45°之間。

進(jìn)一步地，所述彌散式直燃組合的火嘴的輔風(fēng)通道中供應(yīng)的空氣量為過?？諝庀禂?shù)α＝1時(shí)燃料所需空氣量的5％～35％，主風(fēng)通道中供應(yīng)的空氣量為過?？諝庀禂?shù)α＝1時(shí)燃料所需空氣量的65％～305％。

進(jìn)一步地，彌散式直燃組合的主風(fēng)通道單位面積空氣流量為：10kg～50kg/秒·㎡。

進(jìn)一步地，彌散式直燃組合的主風(fēng)通道截面面積范圍為60cm²～5000cm²。

其中，主風(fēng)通道出口處可以為喇叭形。喇叭形部分最大截面面積為主風(fēng)通道截面面積的1.1～3倍。

進(jìn)一步地，所述彌散式直燃組合的火嘴內(nèi)部或旁邊設(shè)置有點(diǎn)火槍，點(diǎn)火槍用電子自動(dòng)點(diǎn)火并提供長(zhǎng)明火以確保蓄熱系統(tǒng)反復(fù)切換時(shí)系統(tǒng)能平穩(wěn)正常工作。

進(jìn)一步地，所述火嘴孔出口段長(zhǎng)度與當(dāng)量直徑(與火口面積相同的圓的直徑)的比值為：0.5～4.0。

本發(fā)明另一技術(shù)方案為：

一種彌散式蓄熱燃燒組合系統(tǒng)，包括有爐膛、爐墻、爐頂、爐門、至少只蓄熱器、與蓄熱器數(shù)量相同的彌散式直燃組合、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、氣流換向系統(tǒng)、以及電腦控制系統(tǒng)；所述的彌散式直燃組合包括有主風(fēng)通道和火嘴，其中主風(fēng)通道為主要助燃空氣輸送通道；火嘴包括有燃料通道和輔風(fēng)通道，輔風(fēng)通道提供適量助燃空氣在火嘴內(nèi)與燃料通道提供的燃料混合，經(jīng)點(diǎn)燃后產(chǎn)生穩(wěn)定的不完全燃燒火焰；火嘴與主風(fēng)通道分離布置在爐墻或爐頂上，火嘴中心線與主風(fēng)通道中心線的空間距離在0.25米～1.5米之間、空間夾角在0°～45°之間；每個(gè)蓄熱器的一端與一個(gè)彌散式直燃組合的主風(fēng)通道相連、另一端與風(fēng)向換向系統(tǒng)相連從而形成兩個(gè)或多個(gè)“蓄熱器+彌散式直燃組合”的大組合，所述大組合通過與風(fēng)向換向系統(tǒng)連接，并由電腦控制系統(tǒng)控制形成蓄熱式余熱回收并用其加熱主助燃空氣的彌散式燃燒系統(tǒng)組合。

進(jìn)一步地，所述彌散式直燃組合的火嘴內(nèi)部或旁邊設(shè)置有點(diǎn)火槍，點(diǎn)火槍用電子自動(dòng)點(diǎn)火并提供長(zhǎng)明火以確保蓄熱系統(tǒng)反復(fù)切換時(shí)系統(tǒng)能平穩(wěn)工作。

進(jìn)一步地，所述彌散式直燃組合的火嘴面積設(shè)置如下：當(dāng)燃料為天然氣、重油、煤油、柴油時(shí)，火嘴面積為50cm²～1000cm²之間；而當(dāng)燃料為煤氣、固體粉狀燃料時(shí)，火嘴面積為450cm²～6000cm²之間。

進(jìn)一步地，所述彌散式直燃組合的火嘴的輔風(fēng)通道中供應(yīng)的空氣量為過?？諝庀禂?shù)α＝1時(shí)燃料所需空氣量的5％～35％，主風(fēng)通道中供應(yīng)的空氣量為過?？諝庀禂?shù)α＝1時(shí)燃料所需空氣量的65％～305％。

進(jìn)一步地，彌散式直燃組合的主風(fēng)通道單位面積空氣流量為：10kg～50kg/秒·㎡。

進(jìn)一步地，彌散式直燃組合的主風(fēng)通道截面面積范圍為60cm²～5000cm²。

進(jìn)一步地，主風(fēng)通道出口處可以為喇叭形減少排煙阻力。喇叭形部分截面面積為主風(fēng)通道截面面積的1.1～3倍。

進(jìn)一步地，系統(tǒng)布置在爐墻上時(shí)，主風(fēng)通道中心線與水平面夾角為0°～25°；布置在爐頂時(shí)，主風(fēng)通道中心線與垂線夾角為70°～90°。

進(jìn)一步地，系統(tǒng)布置在爐墻上時(shí)，任意兩個(gè)主風(fēng)通道中心線的夾角0°～30°，任意兩個(gè)主風(fēng)通道中心線在水平面上的投影的夾角0°～20°；布置在爐頂時(shí)，任意兩個(gè)主風(fēng)通道中心線的夾角0°～15°。

進(jìn)一步地，兩個(gè)彌散式直燃組合的二個(gè)主風(fēng)通道孔在爐膛內(nèi)墻面上中心的距離范圍為0.5～6米。

進(jìn)一步地，所述火嘴孔出口段長(zhǎng)度與當(dāng)量直徑(與火口面積相同的圓的直徑)的比值為：0.5～4.0。

進(jìn)一步地，火嘴的燃料通道與燃料輸送管道連接，燃料輸送管道與多級(jí)燃料控制(可以提供不同流量)裝置連接。

進(jìn)一步地，多級(jí)燃料控制與電腦控制系統(tǒng)相連。

特別地，如果爐膛需要火焰行程特別長(zhǎng)的，可以通過增加空氣過剩系數(shù)α值或減小主風(fēng)通道面積從而提高進(jìn)風(fēng)風(fēng)速的方式達(dá)到最好的彌散式燃燒效果。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明一種彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)，解決了以前的彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)只適合常規(guī)小爐型、無法非對(duì)稱布置等問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)圖示。

圖2為本發(fā)明彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)的圖示。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例彌散式蓄熱燃燒組合系統(tǒng)圖示。

圖4是本發(fā)明彌散式蓄熱燃燒組合另一實(shí)施例圖示。

具體實(shí)施方式

為使得本發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的術(shù)語在適當(dāng)情況下可以互換，這僅僅是描述本發(fā)明的實(shí)施例中對(duì)相同屬性的對(duì)象在描述時(shí)所采用的區(qū)分方式。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，以便包含一系列單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于那些單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它單元。

本發(fā)明解決了彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)使用大爐型和非對(duì)稱布置等問題。以下進(jìn)行詳細(xì)說明。

參照?qǐng)D2所示，圖2為本發(fā)明的實(shí)施例一，本實(shí)施例采用天然氣為燃料，可用于15噸鋁保溫爐，采用彌散式直燃組合安裝在爐墻上。15噸熔鋁爐設(shè)計(jì)天然氣7的流量為150m/小時(shí)，為方爐，爐膛3長(zhǎng)寬為3米x2.8米。具體地，包括爐膛3、爐墻1、爐頂(圖中未示出)、爐門(圖中未示出)、彌散式直燃組合、鼓風(fēng)機(jī)(圖中未示出)組成。其中，爐墻1上開設(shè)有安裝火嘴的火嘴孔1-1和與鼓風(fēng)機(jī)相連的主風(fēng)通道孔1-2。彌散式直燃組合包括有主風(fēng)通道6-1和火嘴，其中主風(fēng)通道6-1與鼓風(fēng)機(jī)和主風(fēng)通道孔1-2連通，為主要助燃空氣的輸送通道?；鹱彀ㄓ腥剂贤ǖ?-2-1和輔風(fēng)通道6-2-2，輔風(fēng)通道6-2-2提供適量助燃空氣(即輔助風(fēng)8)在火嘴內(nèi)與燃料通道6-2-1提供的燃料7混合，經(jīng)點(diǎn)燃后產(chǎn)生穩(wěn)定的不完全燃燒火焰?；鹱炫c主風(fēng)通道6-1分離布置在爐墻1上。火嘴中心線與主風(fēng)通道孔1-2中心線空間距離選擇為0.37米、空間夾角在0°(平行)布置。彌散式直燃組合的火嘴的輔風(fēng)通道6-2-2中供應(yīng)的空氣量為過剩空氣系數(shù)α＝1時(shí)燃料所需空氣量的15％，即每小時(shí)空氣供應(yīng)量為225nm³。主風(fēng)通道6-1中供應(yīng)的空氣量為過?？諝庀禂?shù)α＝1時(shí)燃料所需空氣量的115％，即整個(gè)系統(tǒng)的的空氣過剩系數(shù)為α＝1.3。主風(fēng)通道6-1中單位面積空氣流量為：19.67kg/秒·㎡，直徑為φ200(面積314.16cm²)，確保主風(fēng)通道6-1射入爐膛3的主風(fēng)5-1的量和速度可以卷吸火嘴孔1-1流入的燃料和不完全燃燒產(chǎn)物2。

本實(shí)施例中，所述火嘴孔出口段長(zhǎng)度與直徑的比值為：0.5～4.0；本實(shí)施例中火嘴設(shè)計(jì)為圓形，外管徑φ135(面積143.14cm²)，火嘴孔出口段(即火嘴出口至爐膛壁面)長(zhǎng)度為200，長(zhǎng)度與當(dāng)量直徑的比值為1.48?；鹱靸?nèi)部或者火嘴旁邊可以增加設(shè)置有點(diǎn)火槍，點(diǎn)火槍用電子自動(dòng)點(diǎn)火并提供長(zhǎng)明火。

本實(shí)施例中，主風(fēng)通道6-1中空氣5-2的流速為15-16米/秒，火嘴中含燃料的氣流2速度為7-8米/秒，主助燃風(fēng)進(jìn)入爐膛后的氣流5-1的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于含燃料的氣流2的速度，在主助燃風(fēng)氣流5-1向前推進(jìn)的過程中逐漸巻吸含燃料的氣流2產(chǎn)生無數(shù)大小不一的巻吸湍流4。湍流4中燃料與氧氣混合并發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的強(qiáng)度、速度、溫度等相差不大，形成無數(shù)位置不同、大小不同、方向各異、隨機(jī)變化的火團(tuán)，這些火團(tuán)連在一起形成需要的彌散式火焰。實(shí)際應(yīng)用中，15噸鋁爐的爐膛寬度一般在3米左右，因而采用這一設(shè)計(jì)的彌散式燃燒系統(tǒng)，火焰基本可以覆蓋大部分爐膛，同時(shí)沒有局部高溫，降低了nox排放同時(shí)減少了鋁的燒損。本實(shí)施例為一個(gè)具體的15噸熔鋁保溫爐的彌散式直燃系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低廉，可以滿足保溫爐保持爐內(nèi)溫度或偶爾小幅升溫的目的。

參照?qǐng)D3所示，圖3為本發(fā)明的實(shí)施例二，為一個(gè)使用天然氣為燃料的30噸鋁熔化爐的彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)，每小時(shí)熔化5-6噸鋁。如圖2所示，系統(tǒng)包括有爐膛3、爐墻1、爐頂(圖中未示出)、爐門(圖中未示出)、蓄熱器一15、蓄熱器二15’、彌散式直燃組合一、彌散式直燃組合二、鼓風(fēng)機(jī)18、引風(fēng)機(jī)20、氣流換向四通閥19、電腦控制系統(tǒng)(圖中未示出)。電腦控制系統(tǒng)為現(xiàn)有成熟技術(shù)，故不詳細(xì)描述。

其中，彌散式直燃組合一包括有主風(fēng)通道一6-1和火嘴一，火嘴一包括有燃料通道一6-2-1和輔風(fēng)通道一6-2-2。主風(fēng)通道一6-1通過蓄熱器一15連接四通閥19的通道一19-1，另一端與主風(fēng)通道孔一1-2連通。四通閥19的通道二19-2與鼓風(fēng)機(jī)18連通。主風(fēng)通道孔設(shè)計(jì)為圓形。

彌散式直燃組合二包括有主風(fēng)通道二6-1’和火嘴二，火嘴二包括有燃料通道二6-2-1’和輔風(fēng)通道二6-2-2’。主風(fēng)通道二6-1’通過蓄熱器二15’連接四通閥19的通道四19-4，另一端與主風(fēng)通道孔二1-2’連通。四通閥19的通道三19-3與引風(fēng)機(jī)20連通。

小風(fēng)機(jī)22通過管道21分兩路分別向輔風(fēng)通道一6-2-2和輔風(fēng)通道二6-2-2’連通并提供適量輔風(fēng)。輔風(fēng)的大小可通過置于電腦控制之下的輔風(fēng)閥門一13和輔風(fēng)閥門二13’調(diào)節(jié)。

天然氣通過天然氣管道17分兩路連接到燃料通道一6-2-1和燃料通道二6-2-1’。燃料閥門一16和燃料閥門二16’可以在電腦控制下開關(guān)或調(diào)節(jié)大小。

火嘴一6-2和火嘴二6-2’旁邊設(shè)有點(diǎn)火器，點(diǎn)火器可以提供足夠小的長(zhǎng)明火12。

圖3中所示的四通閥19處于第一工作位置時(shí),通道一19-1與通道二19-2、通道三19-3、通道四19-4連通，其它的通道組合關(guān)閉(不通)。這時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)18提供的主要助燃空氣5通過蓄熱器一15進(jìn)入彌散式直燃組合一6的主風(fēng)通道一6-1。電腦關(guān)閉小風(fēng)機(jī)開關(guān)13’和燃?xì)忾_關(guān)16’，打開小風(fēng)機(jī)開關(guān)13和燃?xì)忾_關(guān)16使得彌散式直燃組合一6處于與實(shí)施例一中的彌散式組合6同樣的狀態(tài)，從而在爐膛3中形成彌散式燃燒火焰。引風(fēng)機(jī)20的吸力將爐膛熱氣11吸入主風(fēng)通道二6-1’，再經(jīng)過蓄熱器二15’變?yōu)槔錈煔?4。由于引風(fēng)機(jī)20的吸力作用，彌散式火焰10向彌散式直燃組合二6-2’的方向偏移和回轉(zhuǎn)，變?yōu)橥饫€9圍成的形狀，這時(shí)彌散式火焰幾乎覆蓋半個(gè)爐膛。

當(dāng)四通閥19在電腦的控制下變換為另外一個(gè)工作位置時(shí)，彌散式直燃組合一6、蓄熱器一15和散式直燃組合二6’、蓄熱器二15’以及相應(yīng)風(fēng)向、燃?xì)夤?yīng)等對(duì)換，這時(shí)彌散式火焰幾乎覆蓋另外半個(gè)爐膛,如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)余熱的蓄熱式回收和彌散式燃燒的結(jié)合。

本實(shí)施例中，火嘴與主風(fēng)通道分離布置在爐墻上。火嘴中心線與主風(fēng)通道孔中心線的空間距離為1.0米、空間夾角為5°；火嘴中心線與水平面的夾角為15°比主風(fēng)通道孔中心線與水平面夾角10°大5°，二個(gè)主風(fēng)通道孔中心線平行(夾角為0°)并間隔3米，主風(fēng)通道孔中心線與水平面夾角9°?；鹱炜梢圆贾迷谥黠L(fēng)通道孔位置靠近另一個(gè)彌散式直燃組合的一面、也可以是遠(yuǎn)離的一面，圖3實(shí)施例中兩者都布置為遠(yuǎn)離彌散式直燃組合的一面。

進(jìn)一步地，所述火嘴孔出口段長(zhǎng)度與當(dāng)量直徑(與火口面積相同的圓的直徑)的比值為1.5。

進(jìn)一步地，火嘴的燃料通道與燃料輸送管道連接，燃料輸送管道與多級(jí)燃料控制(可以提供不同流量)裝置連接。

進(jìn)一步地，多級(jí)燃料控制與電腦控制系統(tǒng)相連。

特別地，如果爐膛需要火焰行程特別長(zhǎng)的，可以通過增加空氣過剩系數(shù)α值或減小主風(fēng)通道面積從而提高進(jìn)風(fēng)主風(fēng)通道速度的方式達(dá)到最好的彌散式燃燒效果。

本實(shí)施例中燃料供應(yīng)量設(shè)計(jì)為300nm³天然氣/小時(shí)，輔風(fēng)空氣供應(yīng)量為過剩空氣系數(shù)α＝1時(shí)燃料所需空氣量的7％，即每小時(shí)空氣供應(yīng)量為210nm³左右。主風(fēng)通道中供應(yīng)的空氣量為過?？諝庀禂?shù)α＝1時(shí)燃料所需空氣量的143％，即整個(gè)系統(tǒng)的的空氣過剩系數(shù)為α＝1.5。主風(fēng)通道中單位面積空氣流量為：19.11kg/秒·㎡，直徑為φ320(面積804cm²)，確保主風(fēng)通道射入爐膛3的主風(fēng)5-1的量和速度可以卷吸火嘴孔流入的燃料和不完全燃燒產(chǎn)物2。

本實(shí)施例中，火嘴外管徑為φ135(面積143.14cm²)。火嘴孔出口段(火嘴出口至爐膛壁面)長(zhǎng)度為200，長(zhǎng)度與直徑的比值為1.48。

當(dāng)系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，主風(fēng)溫度可以預(yù)熱到800℃以上，按800℃計(jì)算，以上系統(tǒng)主風(fēng)通道中空氣5-2流速為52-53米/秒(標(biāo)態(tài)下19.12kg/秒·㎡的流量換算為14.8米/秒，因受熱膨脹速度增加)，火嘴中含燃料的氣流2速度為10米/秒左右。30噸熔鋁爐的爐膛寬度一般在3.5-4米，因而采用這一設(shè)計(jì)的彌散式燃燒系統(tǒng)，火焰基本可以覆蓋大部分爐膛同時(shí)沒有局部高溫，降低了nox排放同時(shí)減少了鋁的燒損。

火嘴的燃料通道與燃料輸送管道17連接，燃料輸送管道17與多級(jí)燃料量控制裝置(圖中未示出)連接。

在電腦控制系統(tǒng)的控制下，當(dāng)系統(tǒng)切換時(shí)，先關(guān)閉當(dāng)前燃燒火嘴的燃料供應(yīng)，再切換氣流系統(tǒng)、再通過多級(jí)燃料量控制裝置打開并逐漸加大燃料供應(yīng)量，保證在系統(tǒng)切換過程中爐膛壓力平穩(wěn)。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例三，圖4中與圖3中相同的在圖3中已經(jīng)標(biāo)出的部件編號(hào)省略。組成和工作原理相同的也不再贅述。

本實(shí)施例為一個(gè)90噸鋁熔化爐使用天然氣為燃料的彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)，要求每小時(shí)熔化鋁錠10噸左右。爐膛面積尺寸為8米x6米。顯然，如果采用實(shí)施例二的方案，火焰難以全面覆蓋全部爐膛區(qū)域，采用本實(shí)施例的組合，安裝在8米長(zhǎng)的爐墻上，這時(shí)火焰向前需要到達(dá)6米的遠(yuǎn)處。本實(shí)施例的系統(tǒng)包括有爐膛3、爐墻1、爐頂(圖中未示出)、爐門(圖中未示出)、三只蓄熱器(蓄熱器一15、蓄熱器二15’、蓄熱器三15”)、三個(gè)彌散式直燃組合(組合一6、組合二6’、組合三6”)、鼓風(fēng)機(jī)18、引風(fēng)機(jī)20、氣流換向系統(tǒng)、電腦控制系統(tǒng)(圖中未示出)。

本實(shí)施例中氣流換向系統(tǒng)采用三對(duì)蝶閥組成。第一對(duì)蝶閥包括蝶閥一23和蝶閥二24，第二對(duì)蝶閥包括蝶閥三23’和蝶閥四24’，第三對(duì)蝶閥包括蝶閥五23”和蝶閥六24”。

在電腦的控制下，當(dāng)?shù)谝粚?duì)蝶閥的蝶閥一23開和蝶閥二24關(guān)，另外兩對(duì)蝶閥的開關(guān)狀態(tài)與第一對(duì)相反，這時(shí)彌散式組合一6的工作狀態(tài)與實(shí)施例二相同，產(chǎn)生彌散式火焰。實(shí)施例二的組合二6’的任務(wù)在實(shí)施例三中由組合二6’、組合三6”共同完成排出煙氣的任務(wù)。這時(shí)實(shí)施例三的進(jìn)風(fēng)與排氣就形成了非對(duì)稱的工作狀態(tài)。3個(gè)組合輪流承擔(dān)點(diǎn)火形成彌散式燃燒火焰和排煙的工作，這樣火焰的覆蓋面積比實(shí)施例二至少增加50％。當(dāng)燃料流量和氣體流量相應(yīng)增大時(shí)，火焰的覆蓋面積比實(shí)施例二增加100％以上是容易實(shí)現(xiàn)的。

本實(shí)施例中，火嘴與主風(fēng)通道分離布置在爐墻上。火嘴中心線與主風(fēng)通道孔中心線空間距離選擇為1.0米、空間夾角在4°(體現(xiàn)在火嘴中心線與水平面的夾角13°比主風(fēng)通道孔中心線與水平面夾角9°大4°)，三個(gè)主風(fēng)通道孔中心線平行并間隔3米，主風(fēng)通道孔中心線與水平面夾角7.5°。火嘴可以布置在主風(fēng)通道孔位置的上下左右任意一側(cè)(根據(jù)物料、爐型大小、火力大小不同可以考慮不同位置)。圖4中，組合一6的火嘴是布置在主風(fēng)通道孔左側(cè)，組合二6’和組合三6”的火嘴布置在主風(fēng)通道孔右側(cè)。

本實(shí)施例中燃料供應(yīng)量設(shè)計(jì)為500nm³天然氣/小時(shí)，輔風(fēng)空氣供應(yīng)量為過?？諝庀禂?shù)α＝1時(shí)燃料所需空氣量的5％左右，即每小時(shí)空氣供應(yīng)量為250nm³左右。主風(fēng)通道中供應(yīng)的空氣量為過?？諝庀禂?shù)α＝1時(shí)燃料所需空氣量的205％，即整個(gè)系統(tǒng)的的空氣過剩系數(shù)為α＝2.1。主風(fēng)通道孔直徑為φ450(面積1590.43cm²)，確保了主風(fēng)通道射入爐膛3的主風(fēng)5-1的量和速度可以卷吸火嘴孔流入的燃料和不完全燃燒產(chǎn)物2。

火嘴外管徑設(shè)計(jì)為φ170(面積226.98cm²)，火嘴孔出口段(火嘴出口至爐膛壁面)長(zhǎng)度300，長(zhǎng)度與直徑的比值為1.76。

火嘴的燃料通道與燃料輸送管道17連接，燃料輸送管道17與多級(jí)燃料量控制裝置(圖中未示出)連接。

在電腦控制系統(tǒng)的控制下，當(dāng)系統(tǒng)切換時(shí)，先關(guān)閉當(dāng)前燃燒火嘴的燃料供應(yīng)，再切換氣流系統(tǒng)，再通過多級(jí)燃料量控制裝置打開并逐漸加大燃料供應(yīng)量，保證在系統(tǒng)切換過程中爐膛壓力平穩(wěn)。

本例中，火焰需要到達(dá)6米遠(yuǎn)處，火焰行程比較長(zhǎng)。故整個(gè)系統(tǒng)的的空氣過剩系數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)需要選擇偏大，故選為α＝2.1，目的就是增加風(fēng)量從而提高主風(fēng)通道出口風(fēng)的總動(dòng)量(風(fēng)的速度×風(fēng)的質(zhì)量)，從而達(dá)到在離系統(tǒng)6米遠(yuǎn)的位置還能產(chǎn)生預(yù)期的彌散式燃燒效果。

當(dāng)系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，各氣流速度、流量等參數(shù)可以根據(jù)以上參數(shù)計(jì)算得出，在此不再贅述。

綜上所述，以上三個(gè)實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)上述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。