一種直流式彌散燃燒的管式加熱爐系統(tǒng)及燃燒器的制造方法
【專利說明】CN 104696965 A 說明書 1/5頁 一種直流式彌散燃燒的管式加熱爐系統(tǒng)及燃燒器 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煉化企業(yè)管式加熱爐技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種彌散燃燒的管式加 熱爐及其燃燒器。 【【背景技術(shù)】】
[0002]管式加熱爐是煉化企業(yè)中常用的工藝加熱爐，在耐火材料包圍的燃燒室內(nèi)，燃料 燃燒釋放的熱量把爐管內(nèi)的介質(zhì)加熱到所需的溫度，使之產(chǎn)生反應(yīng)或達(dá)到后續(xù)工藝的要 求。管式加熱爐的運(yùn)行要求燃料充分燃盡、燃燒產(chǎn)生的污染物低、爐內(nèi)爐管受熱均勻，以實(shí) 現(xiàn)管式加熱爐的高效、環(huán)保、安全和長周期運(yùn)行。
[0003]目前，煉化企業(yè)的管式加熱爐大多通過擴(kuò)散燃燒的方式實(shí)現(xiàn)煉廠干氣和空氣的混 合與燃燒，形成火焰。一方面，火焰區(qū)比非火焰區(qū)（燃燒產(chǎn)物區(qū)）溫度高、輻射傳熱強(qiáng)度大， 導(dǎo)致爐管輻射受熱不均勻，火焰輻射的爐管上容易形成局部高溫?zé)狳c(diǎn)，縮短爐管的使用壽 命。另一方面，以空氣作為氧化劑的煉廠干氣擴(kuò)散燃燒溫度高，容易形成氮氧化物（ N0x)等 污染物，例如煉化企業(yè)常用的低NOx燃?xì)馊紵鞯腘Ox排放濃度約在25~50ppmv的范圍。 隨著環(huán)保要求越來越高，NOx的排放濃度限制逐漸降低，煉化企業(yè)面臨更多挑戰(zhàn)。
[0004] 20世紀(jì)90年代，人們發(fā)現(xiàn)采用高溫低氧（氧氣體積分?jǐn)?shù)低于21% )空氣作為氧 化劑的燃燒反應(yīng)呈現(xiàn)出無明顯火焰、溫度分布均勻、污染物排放低等特點(diǎn)。該技術(shù)通過極 限回收煙氣余熱并高效預(yù)熱助燃空氣，實(shí)現(xiàn)了高溫（KKKTC以上）和低氧濃度（2%~5%) 條件下的彌散燃燒。高溫低氧燃燒技術(shù)在大中型推鋼式及步進(jìn)式乳鋼加熱爐、均熱爐、罩式 熱處理爐、輻射管氣體滲碳爐、鋼包烘烤爐、玻璃熔化爐、熔鋁爐、鍛造爐等上獲得了廣泛的 應(yīng)用。然而，一方面由于管式加熱爐通過換熱器極限回收煙氣余熱以預(yù)熱空氣使得加熱爐 熱效率普遍高于90%，管式加熱爐采用新技術(shù)節(jié)能的潛力有限；另一方面，管式加熱爐的 爐膛結(jié)構(gòu)與冶金、金屬加工、陶瓷行業(yè)的加熱爐存在明顯不同，已有的高溫低氧燃燒技術(shù)不 適用于管式加熱爐：因此高溫低氧燃燒技術(shù)尚未應(yīng)用到管式加熱爐上。
[0005]國內(nèi)外的基礎(chǔ)研宄表明，高溫低氧空氣并不是實(shí)現(xiàn)彌散燃燒的必要條件，環(huán)境空 氣條件下也能實(shí)現(xiàn)彌散燃燒，彌散燃燒取決于燃燒室內(nèi)的燃燒條件而不是取決于燃燒室的 邊界條件，這為彌散燃燒在管式加熱爐上的實(shí)施提供了新思路。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能實(shí)現(xiàn)彌散燃燒的管式加熱爐 系統(tǒng)及燃燒器；使煉廠干氣在管式加熱爐輻射室內(nèi)燃燒但不形成明顯的火焰，改善輻射室 內(nèi)的溫^分布，改善輻射爐管的熱強(qiáng)度分布均勻性，減少NOx的生成和排放，減少C0的排 放，提高加熱爐體積熱強(qiáng)度，減小加熱爐體積、重量和占地面積。NOx為氮氧化物的英文縮 寫。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
[0008] -種彌散燃燒的管式加熱爐系統(tǒng)，其特征在于， 4 CN 104696965 A 說明書 2/5頁
[0009]來自鼓風(fēng)機(jī)的冷空氣由空氣預(yù)熱器加熱后和來自煉廠管網(wǎng)的煉廠干氣，經(jīng)高速 燃?xì)馊紵魃淙牍苁郊訜釥t的輻射室內(nèi)，煉廠干氣或熱空氣的射入速度大于火焰?zhèn)鞑ニ?度，福射室的溫度大于煉廠干氣的自燃溫度，煉廠干氣的燃燒充滿輻射室，不形成可見的發(fā) 光火焰，即處在彌散燃燒的狀態(tài)。
[0010] 具體為：
[0011]來自鼓風(fēng)機(jī)的冷空氣，經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱，通過燃燒器進(jìn)入輻射室內(nèi)的燃燒室；鼓 風(fēng)機(jī)，空氣預(yù)熱器和燃燒器通過風(fēng)道連接；來自燃?xì)夤艿娜細(xì)馔ㄟ^燃燒器進(jìn)入燃燒室，閘閥 根據(jù)加熱爐的負(fù)荷控制燃?xì)饬髁?；燃?xì)夂蜔峥諝庠谌紵覂?nèi)燃燒釋放的熱量主要以輻射傳 熱的方式加熱輻射爐管內(nèi)的介質(zhì)；反射板使燃?xì)夂蜔峥諝鉄o法直接進(jìn)入對(duì)流室，從而避免 了在燃燒室內(nèi)的短路流動(dòng)，在反射板的下游形成回流，增加煙氣在對(duì)流室內(nèi)的停留時(shí)間，保 證可燃物的燃盡；檢測(cè)儀I檢測(cè)輻射室出口煙氣溫度，O 2濃度，CO濃度和NOx濃度，以判斷 燃?xì)庠谳椛涫覂?nèi)的燃燒程度；高溫?zé)煔庵饕詫?duì)流傳熱的方式加熱對(duì)流爐管內(nèi)的介質(zhì)，遮 蔽光管能夠均勻高溫?zé)煔庠趯?duì)流室內(nèi)的流動(dòng)，同時(shí)防止高溫?zé)煔庵苯記_刷對(duì)流爐管；檢測(cè) 儀II檢測(cè)對(duì)流室出口煙氣溫度，O 2濃度，CO濃度和NOx濃度，以判斷煙氣在對(duì)流室內(nèi)的燃 盡程度；通過煙氣調(diào)節(jié)擋板控制爐內(nèi)負(fù)壓和直接進(jìn)入煙囡的煙氣量；熱煙氣在空氣預(yù)熱器 內(nèi)預(yù)熱冷空氣，溫度降低，經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入煙囪。
[0012] 所述的管式加熱爐輻射室下游為對(duì)流室，兩者連接段安裝反射板，反射板直徑為 燃燒室直徑的0· 3~0. 8倍，增加煉廠干氣和熱空氣在輻射室內(nèi)的停留時(shí)間，使煉廠干氣充 分燃盡，避免高速煉廠干氣和熱空氣在輻射室內(nèi)短路，而直接進(jìn)入對(duì)流室；同時(shí)在反射板的 下游形成回流區(qū)，增加未燃盡煙氣在對(duì)流室的停留時(shí)間，保證燃?xì)馊急M。
[0013] 所述煉廠干氣為混合氣體，其自燃溫度通過同心管法或絕熱壓縮法試驗(yàn)測(cè)定。
[0014] 所述反射板下游安裝具有檢測(cè)溫度、氧濃度、一氧化碳濃度和氮氧化物濃度的煙 氣分析儀，監(jiān)測(cè)輻射室內(nèi)的燃燒反應(yīng)程度。
[0015] 所述對(duì)流室下游安裝具有檢測(cè)溫度、氧濃度、一氧化碳濃度和氮氧化物濃度的煙 氣分析儀，監(jiān)測(cè)對(duì)流室內(nèi)未燃盡氣體的燃燒程度。
[0016] 一種高速燃?xì)馊紵?，該燃燒器由筒體，進(jìn)風(fēng)口，調(diào)風(fēng)蝶閥，燃?xì)鈽?，火盆磚，長明 燈，點(diǎn)火孔，觀火孔，金屬軟管和消音壁構(gòu)成；其特征在于，進(jìn)風(fēng)口焊接在筒體側(cè)面，消音壁 緊緊鉚接在筒體內(nèi)壁上，筒體底板上開有點(diǎn)火孔和觀火孔，長明燈和燃?xì)鈽屚ㄟ^螺栓固定 在筒體底板上，火盆磚卡接在筒體上部，燃?xì)鈽尨┻^火盆磚上開的孔。
[0017] 高速燃?xì)馊紵鏖L明燈安裝在燃燒器筒體的中心軸線上，長明燈出火口位置高于 火盆磚上表面。
[0018] 高速燃?xì)馊紵骰鹋璐u上的空氣孔內(nèi)空氣流速為60m/s~140m/s，空氣孔內(nèi)壁光 滑，以減小空氣流動(dòng)壓損；燃?xì)鈽寚娚渌俣葹?0m/S~220m/s，燃?xì)鈬娍着c空氣孔之間的距 離保證燃?xì)馀c空氣在混合燃燒前能夠充分卷吸煙氣，降低燃燒反應(yīng)強(qiáng)度。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是：
[0020] (1)在管式加熱爐輻射室內(nèi)高速射入的燃?xì)夂涂諝饩砦椛涫覂?nèi)的燃燒產(chǎn)物，稀 釋燃?xì)夂涂諝?，減小燃燒反應(yīng)強(qiáng)度，抑制燃燒局部高溫，形成彌散燃燒，不形成可見的發(fā)光 火焰，燃燒過程的最高溫度小于1700K，有效抑制NOx的生成。
[0021] (2)彌散燃燒充滿輻射室，平均體積熱強(qiáng)度增加，能夠減小輻射室尺寸，減少管式 5 CN 104696965 A 說明書 3/5頁 加熱爐的制造成本。
[0022] (3)在福射室下游設(shè)置反射板，避免了燃?xì)夂涂諝庠诟Ｉ涫覂?nèi)短路而直接進(jìn)入對(duì) 流室，增加了燃?xì)夂涂諝庠谳椛涫覂?nèi)的停留時(shí)間；同時(shí)在反射板下游形成回流，增加了未燃 盡煙氣在對(duì)流室的停留時(shí)間，保證燃?xì)馊急M。
[0023] (4)直流式彌散燃燒結(jié)構(gòu)簡單，無需增加換向和蓄熱裝置，適用于新建管式加熱爐 和對(duì)現(xiàn)有管式加熱爐的改造。 【【附圖說明】】
[0024] 圖1是直流式彌散燃燒管式加熱爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2(a)是高速燃?xì)?