富氧供风的双蓄热式高温贫氧燃烧器

摘要

一种富氧供风的双蓄热式高温贫氧燃烧器，属于燃烧器技术领域。包括燃气进口/烟气出口、富氧空气进口/烟气出口、富氧空气蓄热体箱、富氧空气喷口砖、燃气喷口砖、燃气蓄热体箱、燃气喷口、烟气循环通道、富氧空气与烟气混合气喷口、烟气回流口、烟气回流喷口砖。优点在于，利用富氧空气供风，减少烟气带走余热，加强炉内传热效率，利用蓄热体回收烟气余热，预热助燃空气和燃气，同时特殊的结构设计，实现高温贫氧燃烧条件，弱化工业炉内的氧化性气氛以大幅度降低被加热物料氧化烧损率，从而解决工业炉高能耗、低成材率及氮氧化合物排放的问题，并且使难燃燃料燃烧充分。

权利要求

1.一种富氧供风的双蓄热式高温贫氧燃烧器，其特征在于，包括燃气进口/烟气出口(1)、富氧空气进口/烟气出口(2)、富氧空气蓄热体箱(3)、富氧空气喷口砖(4)、燃气喷口砖(5)、燃气蓄热体箱(6)、燃气喷口(7)、烟气循环通道(8)、富氧空气与烟气混合气喷口(9)、烟气回流口(10)、烟气回流喷口砖(11)；燃气进口/烟气出口(1)与换向阀的燃气出口/烟气入口的管路连接，富氧空气进口/烟气出口(2)与换向阀的富氧空气出口/烟气出口的管路连接，燃气进口/烟气出口(1)与富氧空气进口/烟气出口(2)并排连接到燃烧器，富氧空气蓄热体箱(3)位于富氧空气进口/烟气出口(2)后，富氧空气蓄热体箱(3)与富氧空气喷口砖(4)连接，烟气循环通道(8)、富氧空气与烟气混合气喷口(9)位于富氧空气喷口砖(4)中，烟气回流喷口砖(11)位于富氧空气喷口砖(4)外围，烟气回流喷口砖(11)与富氧空气喷口砖(4)间的C形通道构成烟气回流口(10)，燃气蓄热体箱(6)位于燃气进口/烟气出口(1)后，燃气蓄热体箱(6)与燃气喷口砖(5)连接，燃气喷口(7)位于燃气喷口砖(5)中。

说明书

富氧供风的双蓄热式高温贫氧燃烧器

技术领域

[0001] 本发明属于燃烧器技术领域，提供了一种富氧供风的双蓄热式高温贫氧燃烧器，从而实现燃烧器节能降耗的同时又降低氮氧化合物的排放。

背景技术

[0002] 传统燃烧中利用空气助燃，助燃空气中约79％的氮气不参与燃烧，反而形成烟气带走燃烧产生的一部分热量。而富氧及纯氧燃烧技术使用富氧空气或纯氧助燃，减少了烟气中的氮气，从根本上减少了烟气带走的余热；同时提高了炉气中三原子分子(CO2、H2O)的含量使得炉内辐射换热加强，提高了炉内传热效率，降低了燃料消耗，但同时由于火焰温度高，使得氧化烧损高，热力型氮氧化合物生成量大量增加。

[0003] 蓄热式燃烧器利用集成到燃烧器中的蓄热体作为中间介质，回收烟气余热，预热助燃空气和燃气，预热空气的温度一般只比进蓄热体烟气温度低100～150℃，烟气排放温度只有150℃，最大范围回收了烟气中的余热，且提高了低热值燃料的燃烧温度。

[0004] 将富氧用于蓄热式燃烧器助燃，一方面通过减少烟气量以减少烟气带走的热量，另一方面最大范围回收了烟气中的余热，能进一步提高热效率，但同时由于助燃空气氧含量和预热温度的提高，燃料燃烧温度进一步提高，氧化烧损和氮氧化合物生产问题进一步加剧。

[0005] 在贫氧浓度条件下仍能稳定燃烧的高温贫氧燃烧方式，炉内氧气浓度低，燃烧均匀，炉温均匀且低于热力型氮氧化合物的生成温度，达到了氧化烧损低、氮氧化合物低的效果。

[0006] 因此，发明一种富氧供风，蓄热体预热助燃风和燃气，回收烟气余热，同时能实现高温贫氧燃烧的燃烧器，将最大范围提高燃烧系统热效率的同时降低被加热工件氧化烧损和氮氧化合物排放，对工业生产节能降耗及环境保护具有重大意义。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供一种富氧供风的双蓄热式高温贫氧燃烧器，利用富氧空气供风，减少烟气带走余热，加强炉内传热效率，利用蓄热体回收烟气余热，预热助燃空气和燃气，同时特殊的结构设计，实现高温贫氧燃烧条件，弱化工业炉内的氧化性气氛以大幅度降低被加热物料氧化烧损率，从而解决工业炉高能耗、低成材率及氮氧化合物排放的问题，并且使难燃燃料燃烧充分。

[0008] 本发明包括燃气进口/烟气出口1、富氧空气进口/烟气出口2、富氧空气蓄热体箱3、富氧空气喷口砖4、燃气喷口砖5、燃气蓄热体箱6、燃气喷口7、烟气循环通道8、富氧空气与烟气混合气喷口9、烟气回流口10、烟气回流喷口砖11。燃气进口/烟气出口1与换向阀的燃气出口/烟气入口的管路连接，富氧空气进口/烟气出口2与换向阀的富氧空气出口/烟气出口的管路连接，燃气进口/烟气出口1与富氧空气进口/烟气出口2并排连接到燃烧器，富氧空气蓄热体箱3位于富氧空气进口/烟气出口2后，富氧空气蓄热体箱3与富氧空气喷口砖4连接，烟气循环通道8、富氧空气与烟气混合气喷口9位于富氧空气喷口砖4中，烟气回流喷口砖11位于富氧空气喷口砖4外围，烟气回流喷口砖11与富氧空气喷口砖4间的C形通道构成烟气回流口10，燃气蓄热体箱6位于燃气进口/烟气出口1后，燃气蓄热体箱6与燃气喷口砖5连接，燃气喷口7位于燃气喷口砖5中。

[0009] 本发明的燃烧器利用富氧空气助燃，从而减少烟气中氮气的含量，从源头上减少烟气带走的余热，同时提高炉气中三原子分子(CO2、H2O)的含量，使炉气黑度提高，强化辐射换热，提高加热效率；采用双蓄热方式，利用烟气余热预热富氧空气和燃气，将烟气排放温度降至约150℃(烟气温度低于150℃时，烟气中的水容易析出与烟气中的二氧化硫形成硫酸腐蚀设备)，因此最大范围回收了烟气中的余热；炉内烟气回流，降低富氧空气的氧气浓度，实现炉内高温贫氧燃烧，燃烧温度低于热力型氮氧化合物的生成温度，同时特殊的结构设计使得燃烧器在不同含氧量供风的条件下仍能实现稳定的贫氧燃烧。在换向阀的控制下，燃烧器分两个工作状态：燃烧状态和排烟状态。一般30s～45s，换一次向。燃烧状态时，富氧空气通过进口2进入富氧蓄热体箱3，与富氧蓄热体箱3中的蓄热体换热，吸收蓄热体储存的烟气余热，温度提高，受热膨胀，动量增加。在获得较高动量的富氧空气作用下，烟气循环通道8处形成负压，通过烟气回流口10卷吸炉内烟气。炉内烟气与富氧空气混合后，氧浓度降低，同时高温烟气再次预热富氧空气，高温贫氧混合气从富氧空气与烟气混合气喷口9喷出。燃气从燃气进口1中进入燃烧器与燃气蓄热体箱6中的蓄热体换热，提高温度与动量，从燃气喷口7高速喷出，与混合气逐渐混合燃烧。排烟状态时烟气通过燃气喷口7与混合气喷口9，分别进入富氧空气蓄热体箱3、燃气蓄热体箱6，与其中的蓄热体换热，使蓄热体储存烟气中的余热。

[0010] 本发明的优点和积极效果：

[0011] 本发明的特别之处在于采用富氧供风，减少了烟气中的氮气含量，同时提高了炉气中三原子分子(CO2，H2O)的含量，从而减少烟气带走的余热并且提高了炉内换热效率；采用集成到燃烧器中的蓄热体对富氧空气和燃气进行双蓄热，极限回收烟气的余热，同时提高了低热值燃料的燃烧温度；通过结构上的改进和参数上的优化，提高了富氧空气的流速，烟气循环通道处形成了较大的负压区，回流烟气可在负压作用下无需任何动力装置进入富氧空气通道，高温烟气的进入一方面极大冲淡了富氧空气的氧浓度，另一方面对高温富氧空气再次预热，使燃烧在贫氧状态下进行，被加热物料的氧化烧损率和氮氧化合物生成量大幅降低，燃烧状况更好，且通过控制富氧空气压力及改变烟气回流口的大小，在不同含氧量供风的条件下，仍能调节富氧空气与烟气的混合比例，从而使混合气达到所需的氧浓度；通过烟气多次循环，烟气中难燃燃料充分燃烧，提高了燃料的利用率。本发明提高工业炉换热效率，节约燃料、降低氧化烧损、降低氮氧化合物排放，经济效益和环境效益显著。

附图说明

[0012] 图1为燃烧器总体示意图。其中，燃气进口/烟气出口1、富氧空气进口/烟气出口2、富氧空气蓄热体箱3、富氧空气喷口砖4、燃气喷口砖5、燃气蓄热体箱6。

[0013] 图2为燃烧器烟气循环通道示意图。其中，烟气循环通道8。

[0014] 图3为喷口砖结构示意图。其中，富氧空气喷口砖4、燃气喷口砖5、燃气喷口7、烟气循环通道8、富氧空气与烟气混合气喷口9、烟气回流口10、烟气回流喷口砖11。

具体实施方式

[0015] 本发明包括燃气进口/烟气出口1、富氧空气进口/烟气出口2、富氧空气蓄热体箱3、富氧空气喷口砖4、燃气喷口砖5、燃气蓄热体箱6、燃气喷口7、烟气循环通道8、富氧空气与烟气混合气喷口9、烟气回流口10、烟气回流喷口砖11。燃气进口/烟气出口1与换向阀的燃气出口/烟气入口的管路连接，富氧空气进口/烟气出口2与换向阀的富氧空气出口/烟气出口的管路连接，燃气进口/烟气出口1与富氧空气进口/烟气出口2并排连接到燃烧器，富氧空气蓄热体箱3位于富氧空气进口/烟气出口2后，富氧空气蓄热体箱3与富氧空气喷口砖4连接，烟气循环通道8、富氧空气与烟气混合气喷口9位于富氧空气喷口砖4中，烟气回流喷口砖11位于富氧空气喷口砖4外围，烟气回流喷口砖11与富氧空气喷口砖4间的C形通道构成烟气回流口10，燃气蓄热体箱6位于燃气进口/烟气出口1后，燃气蓄热体箱6与燃气喷口砖5连接，燃气喷口7位于燃气喷口砖5中。

[0016] 在换向阀的控制下，分两个工作状态：燃烧状态和排烟状态。燃烧状态时，富氧空气通过富氧空气进口/烟气出口2进入燃烧器，与富氧空气蓄热体箱3中的蓄热体换热，温度提高，受热膨胀，动量增加。预热后的富氧空气体积迅速膨胀，在获得较高动量作用下，烟气循环通道8处形成负压，通过烟气回流口10卷吸炉内烟气。炉内烟气与富氧空气混合后，氧浓度降低，同时高温烟气再次预热富氧空气，高温贫氧混合气从喷口9喷出。燃气从燃气进口/烟气出口1中进入燃烧器与燃气蓄热体箱6中的蓄热体换热，提高温度与动量，从燃气喷口7高速喷出，与混合气逐渐混合燃烧。当富氧空气蓄热体箱3、燃气蓄热体箱6中的蓄热体温度降到设计温度时，转为排烟状态。排烟状态时烟气通过燃气喷口7与混合气喷口9，进入燃烧器，与富氧空气蓄热体箱3、燃气蓄热体箱6中的蓄热体换热。当蓄热体预热到设计温度时，完成一个工作周期，重新进入燃烧工作状态。