一种低阶燃料连续燃烧回热式热风装置及工艺

摘要

本发明涉及化工设备及化工机械设计和制造技术领域，具体涉及一种低阶燃料连续燃烧回热式热风装置及工艺。所述装置包含助燃风机、低温换热器、燃烧器、燃烧室、高温换热器、高温烟气风箱、低温烟气风箱、再循环烟气输送管道、增压风机、热风风机等，首先通过低温换热器将助燃25℃(常温)冷风提升至250～400℃回送，与低阶燃料充分连续燃烧，燃烧后烟气温度可控制在1300℃以下，再通过高、低温两级换热器使高温烟气与冷风连续充分换热，风温提升到900～1200℃，燃烧和换热同时进行，有效的解决了一座热风炉连续燃烧得到高温热风问题，实现通过一座热风炉可以得到连续热风，降低建设成本，运行可靠，寿命长，运行成本低，推进热风工业节能减排效益提升。

权利要求

1.一种低阶燃料连续燃烧回热式热风装置，其特征在于，包含天然气或煤输送管道、低阶燃料输送管道、燃烧器、燃烧室、高温换热器、低温换热器、助燃风机、热风风机和排放烟囱；

天然气或煤输送管道和低阶燃料输送管道分别与燃烧器相连，燃烧器连接燃烧室入口，燃烧室出口与高温换热器的烟气入口相连；高温换热器的烟气出口与低温换热器的烟气入口相连；低温换热器的烟气出口与排放烟囱相连；

低温换热器中设置第一冷流体通道和第二冷流体通道；第一冷流体通道入口连接助燃风机，出口分三路分别与天然气或煤输送管道、低阶燃料输送管道和助燃风输送管道连接；

其中，所述助燃风输送管道连接燃烧室；第二冷流体通道入口连接热风风机，出口与高温换热器相连；

所述低温换热器的烟气出口还通过再循环烟气输送管道与助燃风输送管道连接。

2.如权利要求1所述的低阶燃料连续燃烧回热式热风装置，其特征在于，所述高温换热器上设置有高温热风外送管道。

3.如权利要求1所述的低阶燃料连续燃烧回热式热风装置，其特征在于，所述低温换热器通过助燃冷风输送管道连接助燃风机。

4.如权利要求1所述的低阶燃料连续燃烧回热式热风装置，其特征在于，所述低温换热器通过常温热风输送管道连接热风风机。

5.如权利要求1所述的低阶燃料连续燃烧回热式热风装置，其特征在于，所述再循环烟气输送管道中设置有增压风机。

6.如权利要求1所述的低阶燃料连续燃烧回热式热风装置，其特征在于，所述高温换热器采用陶瓷换热器。

7.如权利要求1所述的低阶燃料连续燃烧回热式热风装置，其特征在于，所述低温换热器使用金属换热器。

8.一种低阶燃料连续燃烧回热式热风工艺，其特征在于，所述工艺为：天然气或煤和一次风分别进入燃烧器燃烧形成连续明火，低阶燃料和二次风进入燃烧器经长明火点燃初步燃烧，后进入燃烧室与助燃风接触完全燃烧，燃烧后形成高温烟气，高温烟气先后进入高温换热器、低温换热器与冷风交换热量，烟气温度降至130～180℃，经低温烟气风箱送至排放烟囱排放；其中低温换热器空气侧分为两部分，一部分由助燃风机提供的冷风经低温换热器换热后，送至燃烧器和燃烧室作为助燃风；另一部分由热风风机提供的冷风经低温换热器和高温换热器两级换热后形成高温热风，经热风外送管道送至用户；

所述高温烟气的控制在1300℃以下；

所述助燃风的温度为250～400℃；

所述高温热风的温度为900～1200℃。

9.如权利要求8所述的低阶燃料连续燃烧回热式热风工艺，其特征在于，

130～180℃的烟气通过增压风机引一部分送至燃烧室，通过烟气再循环控制燃烧温度，降低烟气NOX浓度。

说明书

一种低阶燃料连续燃烧回热式热风装置及工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及化工设备及化工机械设计和制造技术领域，具体涉及一种低阶燃料连续燃烧回热式热风装置及工艺。

背景技术

[0002] 公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技
术。

[0003] 热风炉隶属于工业物料烘干型热风及烘干设备，广泛应用于钢铁、水泥、煤炭、电力、煤化工、冶金等行业，是较为重要的工业设备。作为热动力机械的热风炉，相比于传统电
热源和蒸汽热动力，能更大地提高热利用率和热工作效果。它在许多行业已成为电热源和
传统蒸汽动力热源的换代产品，是各种烘干、冶炼、化工行业普遍采用的提供热能的烘干设
备。

[0004] 目前热风炉市场的发展从粗放型发展逐渐向节能环保方面极速靠近，低阶燃料型热风炉成为新的发展方向。

[0005] 热风炉目前应用最广泛的是蓄热式热风炉。蓄热式热风炉是循环周期性工作的，在一个循环工作周期中，分燃烧期和送风期。

[0006] 燃烧期：将热风炉烧热，此时冷风入口和热风出口关闭，将燃料和空气按一定的比例从燃烧器送入，燃料燃烧将热风炉(主要是其中的格子砖)加热，燃烧产物即烟气由烟气
出口经过烟道从烟囱排掉，这样一直将热风炉加热到需要的温度，然后转入送风期。

[0007] 送风期：将由鼓风机来的冷风加热后送入用户。此时燃烧器和烟气出口关闭，冷风入口和热风出口打开，由鼓风机经冷风管道送来的冷风进入热风炉，冷风在通过格孔时被
加热，热风经热风出口和一些管道送入用户。送风一段时间，热风炉蓄存的热量减少，不能
将冷风加热到所要求的温度，这时就由送风期再次转入燃烧期。

[0008] 一座热风炉经过燃烧期和送风期即完成了一个循环，热风炉就是这样燃烧和送风不断循环地工作着。两座(或三座或四座)热风炉交替地燃烧和送风就保证了不间断地供给
热风。

[0009] 针对目前蓄热式热风炉的工作制度，要想实现热风的连续供给必须建设两座或者以上热风炉交替运行实现，一座热风炉是实现不了连续工作的，这无疑增加建设成本；其
次，蓄热体多采用格子砖，其使用寿命短，运行成本高；并且要想热风炉要想得到高温热风，
对于低阶燃料如果直接燃烧是很难实现的。

发明内容

[0010] 本发明为了解决现有蓄热式热风炉存在的难以解决的低阶燃料只需一座热风炉连续燃烧得到高温热风和蓄热体使用寿命短的问题，提出了一种低阶燃料连续燃烧回热式
热风装置及工艺，实现通过一座热风炉可以得到连续热风，降低建设成本，运行可靠，寿命
长，运行成本低，推进热风工业节能减排效益提升。

[0011] 本发明是通过如下方式实现：

[0012] 本发明的第一个方面，提供一种低阶燃料连续燃烧回热式热风装置，包含天然气(煤)输送管道、低阶燃料输送管道、燃烧器、燃烧室、高温换热器、低温换热器、助燃风机、热
风风机和排放烟囱；

[0013] 天然气(煤)输送管道和低阶燃料输送管道分别与燃烧器相连，燃烧器连接燃烧室入口，燃烧室出口与高温换热器的烟气入口相连；高温换热器的烟气出口与低温换热器的
烟气入口相连；低温换热器的烟气出口与排放烟囱相连；

[0014] 低温换热器中设置第一冷流体通道和第二冷流体通道；第一冷流体通道入口连接助燃风机，出口分三路分别与天然气(煤)输送管道、低阶燃料输送管道和燃烧室连接；第二
冷流体通道入口连接热风风机，出口与高温换热器相连；

[0015] 优选的，低温换热器的烟气出口还通过再循环烟气输送管道与燃烧室相连；

[0016] 优选的，高温换热器上设置有高温热风外送管道；

[0017] 优选的，低温换热器通过助燃冷风输送管道连接助燃风机；

[0018] 优选的，低温换热器通过常温热风输送管道连接热风风机；

[0019] 优选的，再循环烟气输送管道中设置有增压风机；

[0020] 优选的，高温换热器采用陶瓷换热器；

[0021] 优选的，低温换热器使用金属换热器。

[0022] 本发明的第二个方面，提供一种低阶燃料连续燃烧回热式热风工艺：

[0023] 天然气(煤)和一次风分别进入燃烧器燃烧形成连续明火，低阶燃料和二次风进入燃烧器经长明火点燃初步燃烧，后进入燃烧室与助燃风接触完全燃烧，燃烧后形成温度控
制在1300℃以下的高温烟气，高温烟气先后进入高温换热器、低温换热器与冷风交换热量，
烟气温度降至130～180℃，经低温烟气风箱送至排放烟囱排放；其中低温换热器空气侧分
为两部分，一部分由助燃风机提供的冷风经低温换热器换热后温度达250～400℃，送至燃
烧器和燃烧室作为自身燃烧用；另一部分由热风风机提供的冷风经低温换热器和高温换热
器两级换热后形成高温热风，经高温热风外送管道送至用户；

[0024] 优选的，烟气温度降至130～180℃后的烟气通过增压风机引一部分送至燃烧室，3
通过烟气再循环控制燃烧温度，降低烟气NOX浓度，保证排烟NOX浓度低于50mg/Nm。

[0025] 具体地，助燃风机提供的25℃(常温)冷风经低温换热器换热后温度达250～400℃，中温空气送入燃烧器及燃烧室与低阶燃料完全燃烧，燃烧后烟气温度可控制在1300℃
以下；高温烟气与热风风机提供的25℃(常温)冷风经低温换热器和高温换热器两级换热后
温度达900～1200℃，经高温热风外送管道送至用户。

[0026] 本发明的一种或多种实施方式的有益效果是：

[0027] 燃烧器及燃烧室所需助燃风来自系统内低温换热器的中温热风，低阶燃料通过系统内中温热风也可产生高温烟气；

[0028] 燃烧和换热同时进行，有效的解决了一座热风炉连续燃烧得到高温热风问题，同等规模的热风装置降低建设成本20～40％；

[0029] 通过烟气再循环控制燃烧温度，降低烟气NOX浓度，保证排烟NOX浓度低于50mg/3
Nm，无需建设脱硝环保设备；

[0030] 换热器采用成熟产品，使用寿命长，有效的解决了使用寿命蓄热体使用寿命短的问题，降低运行成本20％以上，具有广阔的市场推广应用前景。

附图说明

[0031] 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

[0032] 图1为本发明实施例1的低阶燃料连续燃烧回热式热风系统示意图；

[0033] 图中，1、助燃风机，2、助燃冷风输送管道，3、低温换热器，4、助燃热风回送母管道、5一次风输送管道，6、二次风输送管道，7、助燃风输送管道，8、天然气(煤)输送管道，9、低阶
燃料输送管道，10、燃烧器，11、燃烧室，12、高温换热器，13、高温烟气风箱，14、低温烟气风
箱，15、再循环烟气输送管道，16、增压风机，17、排放烟囱，18、热风风机，19、常温热风输送
管道，20、中温热风输送管道，21、高温热风外送管道。

具体实施方式

[0034] 应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常
理解的相同含义。

[0035] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0036] 实施例1

[0037] 如图1所示，一种低阶燃料连续燃烧回热式热风装置，包含助燃风机1、助燃冷风输送管道2、低温换热器3、助燃热风回送母管道4、一次风输送管道5、二次风输送管道6、助燃
风输送管道7、天然气(煤)输送管道8、低阶燃料输送管道9、燃烧器10、燃烧室11、高温换热
器12、高温烟气风箱13、低温烟气风箱14、再循环烟气输送管道15、增压风机16、排放烟囱
17、热风风机18、常温热风输送管道19、中温热风输送管道20、高温热风外送管道21；

[0038] 天然气(煤)输送管道8和低阶燃料输送管道9分别与燃烧器10相连接，燃烧器10连接燃烧室11入口，燃烧室11出口与高温换热器12相连接；高温换热器12的烟气出口通过高
温烟气风箱13和低温换热器3的烟气入口相连接；低温换热器3的烟气出口通过低温烟气风
箱14与排放烟囱17相连；并且低温烟气风箱14上设置有再循环烟气输送管道15，再循环烟
气输送管道15与助燃风输送管道7相连；再循环烟气输送管道15中设置有增压风机16；高温
换热器12上设置有高温热风外送管道21。

[0039] 低温换热器3中设置第一冷流体通道和第二冷流体通道；

[0040] 第一冷流体通道入口通过助燃冷风输送管道2连接助燃风机1，出口连接助燃热风回送母管道4，助燃热风回送母管道4分三路，一路通过一次风输送管道5与燃烧器10一次风
入口连接，一路通过二次风输送管道6与燃烧器10二次风入口连接，一路通过助燃风输送管
道7与燃烧室11连接；

[0041] 第二冷流体通道入口通过常温热风输送管道19连接热风风机18，出口连接中温热风输送管道20，中温热风输送管道20与高温换热器12相连。

[0042] 实施例2

[0043] 一种低阶燃料连续燃烧回热式热风工艺，利用上述低阶燃料连续燃烧回热式热风装置完成：

[0044] 助燃风机1提供的25℃(常温)冷风由助燃冷风输送管道2送入低温换热器3，助燃冷风与烟气换热，将助燃冷风提升到250～400℃成为助燃热风，经助燃热风回送母管道4分
三路分别送至一次风输送管道5、二次风输送管道6、助燃风输送管道7；天然气(煤)经天然
气(煤)输送管道8与一次风输送管道5送来的热风在燃烧器10内燃烧形成连续明火，低阶燃
料输送管道9送来的低阶燃料与二次风输送管道送来的热风在燃烧器10被连续明火点燃初
步燃烧，后进入燃烧室11，与助燃风输送管道7提供的热风完全燃烧，产生烟气，烟气温度控
制在1300℃以下；

[0045] 热风风机18提供的25℃(常温)冷风由常温热风输送管道19进入低温换热器3，常温热风与烟气进行一级换热，完成一级换热后的常温热风通过中温热风输送管道20进入高
温换热器12进行二级换热，经低温换热器3和高温换热器12两级换热后形成温度达到900～
1200℃的高温热风，通过高温热风外送管道21送至用户；

[0046] 燃烧室11中产生的烟气从燃烧室11进入高温换热器12，流经高温烟气风箱13进入低温换热器3，高温烟气在低温换热器3中与助燃风机1提供的25℃(常温)冷风和热风风机
18提供的常温热风经过换热后，烟气温度降至130～180℃，经低温烟气风箱14送至排放烟
囱17排放；

[0047] 并且低温烟气风箱14上设置有再循环烟气输送管道15，温度降至130～180℃的烟气通过再循环烟气输送管道15经增压风机16回送一部风烟气至燃烧室11，来控制助燃风含
3
氧量以控制火焰温度达到控制烟温，保证排烟NOX浓度低于50mg/Nm。

[0048] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修
改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。