一种适用于多种燃料源的富氧分级燃烧热风炉 |
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| 申请号 | CN201610919127.2 | 申请日 | 2016-10-20 | 公开(公告)号 | CN106403277A | 公开(公告)日 | 2017-02-15 |
| 申请人 | 内蒙古京能锡林煤化有限责任公司; | 发明人 | 邢凌燕; 牛延军; 姬晨平; 雷刚; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种热 风 炉，具有前端设有高、中热值 燃料 燃烧器 的主 燃烧室 及与所述 主燃烧室 连通且位于所述主燃烧室后的副燃烧室；所述高、中热值燃料燃烧器上分别设有与高、中热值燃料源连通的一级燃料 接口 以及与一级助燃风接管连通的一级助燃风接口；所述主燃烧室的中部设有与超低热值燃料源连通的二级燃料接口以及与二级助燃风接管连通的二级助燃风接口；所述副燃烧室设有与超低热值燃料源连通的三级燃料接口以及与三级助燃风接管连通的三级助燃风接口。该 热风炉 能够燃烧不同热值、特别是超低热值的燃料，并且不同热值的燃料均能够充分燃烧。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种热风炉，具有前端设有高、中热值燃料燃烧器的主燃烧室(111)及与所述主燃烧室(111)连通且位于所述主燃烧室(111)后的副燃烧室(112)； |
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| 说明书全文 | 一种适用于多种燃料源的富氧分级燃烧热风炉技术领域背景技术[0002] 热风炉是为工艺需要提供热气流的集燃烧与传热过程于一体的热工设备。 [0003] 为提高热风炉的热效率，其燃烧器可以选用多级燃烧器的设计思路，即不同热值的燃料在燃烧器的不同位置进入燃烧器而分级燃烧。但目前多级燃烧器设计使用的燃料源较为单一，且主要为中、高热值的燃料，对于低热值燃料，特别是超低热值燃料源的燃烧设计没有考虑。 [0004] 一般，根据燃料的低位发热量将可燃气体分为高热值燃料(＞15.07MJ/Nm3)、中热值燃料(6.28-15.07MJ/Nm3)、低热值燃料(6.28-3.35MJ/Nm3)和超低热值燃料为(＜3.35MJ/Nm3)，低热值燃料和超低热值燃料具有热值较低，不易燃烧的特性。而我国低热值气体种类繁多且总量巨大，如填埋气、沼气、化工过程低热值尾气、有机废气等，由于其不易燃烧，部分企业的处理方式是直接排放到大气中，这不但对大气环境造成污染，而且气体中的热量没有有效回收利用，造成能源的巨大浪费。 [0005] 有鉴于此，如何改进现有热风炉的结构，使其能够同时适用于燃烧不同热值的燃料源，尤其是能够充分、稳定燃烧超低热值燃料源，回收其中的能量并且控制污染物的产生，是本领域技术人员需要解决的问题。 发明内容[0006] 本发明的目的是提供一种热风炉，该热风炉能够燃烧不同热值、特别是超低热值的燃料，并且不同热值的燃料均能够充分燃烧。 [0009] 所述主燃烧室的中部设有与超低热值燃料源连通的二级燃料接口以及与二级助燃风接管连通的二级助燃风接口。 [0010] 如上，该热风炉在主燃烧室的前端和中部均设置有送入燃料的接口，其中，主燃烧室的前端送入的是高、中热值燃料，由于高、中热值燃料易于燃烧，可在主燃烧室内产生稳定的高温火焰；在主燃烧室的中部送入超低热值燃料，一方面利用高、中热值燃料燃烧的高温火焰来帮助超低热值燃料燃烧，另一方面能够降低火焰区燃烧温度，控制NOx的生成，减少氮氧化物排放，保护环境。这样，该热风炉既能够适用于燃烧不同热值、特别是超低热值的燃料。 [0011] 可选的，所述副燃烧室的前部设有与超低热值燃料源连通的三级燃料接口以及与三级助燃风接管连通的三级助燃风接口；所述三级助燃风接管上还设置有混合器，所述混合器上还连接有纯氧接管。 [0012] 如此设计，在副燃烧室的前部再设置超低热值燃料的接口进入超低热值燃料，可以处理大量的超低热值燃料，防止在同一位置进入主燃烧室将主燃烧室的高温火焰熄灭或造成燃料在主燃烧室燃烧不完全，该设计实现了不同热值燃料的分级燃烧。同时，通过三级助燃风接管上混合器连接的纯氧接管提供的纯氧，使超低热值燃料在富氧环境中燃烧，以保障超低热值燃料的燃烧温度，从而提高燃烧效率。，这样，确保了不同热值的燃料均能充分、稳定燃烧，增加了热风炉燃料源的多样性，有效回收利用了现有的低热值能源。 [0013] 可选的，所述纯氧接管上设置有氧流量调节阀。 [0014] 可选的，所述热风炉为卧式双层圆筒结构，外层圆筒为换热器，内层圆筒为所述主燃烧室和所述副燃烧室。 [0015] 可选的，所述换热器上设有所述二级助燃风接口、所述三级助燃风接口，并分别通过接管与所述主燃烧室和所述副燃烧室连通。 [0016] 可选的，所述换热器为旋流式换热器，所述接管为布气接管。 [0017] 可选的，所述超低热值燃料源通过三通管与所述二级燃料接口、所述三级燃料接口连通。 [0018] 可选的，所述三通管与所述二级燃料接口连接的支管或与所述三级燃料接口连接的支管上设置有流量控制阀，以分配进入所述二级燃料接口、所述三级燃料接口的燃料量。 [0019] 可选的，所述主燃烧室、所述副燃烧室的内衬为多层复合耐火材料制成的内衬。 [0021] 图1为本发明所提供热风炉一种具体实施方式的结构示意图。 [0022] 附图标记说明： [0023] 内层圆筒11，主燃烧室111，副燃烧室112，换热器12，管件13、14； [0024] 高、中热值燃料接管21、超低热值燃料接管22； [0025] 一级助燃风接管31，二级助燃风接管32，三级助燃风接管33； [0026] 纯氧接管41； [0027] 一级燃料接口A1，二级燃料接口A2，三级燃料接口A3； [0028] 一级助燃风接口B1，二级助燃风接口B2，三级助燃风接口B3。 具体实施方式[0029] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。 [0030] 请参考图1，图1为本发明所提供热风炉一种具体实施方式的结构示意图。 [0031] 如图所示，该热风炉具有主燃烧室111和副燃烧室112，其中，副燃烧室112与主燃烧室111连通且位于主燃烧室111后面(图示右侧)。 [0032] 具体的方案中，热风炉为卧式双层圆筒结构，外层圆筒为换热器12，内层圆筒11为主燃烧室111和副燃烧室112。 [0033] 可以理解，实际中也可设置两个连接的筒体，各自的内腔分别形成主燃烧室和副燃烧室。 [0034] 其中，主燃烧室111前端设有高、中热值燃料燃烧器，具体地，该高、中热值燃料燃烧器可以选用低NOx烧嘴，以抑制NOx的生成。 [0035] 如此设计，选用低NOx烧嘴可以降低燃烧产物中氮氧化物的排放量，保护环境。 [0036] 该高、中热值燃料燃烧器上设有两个一级燃料接口A1，其通过高、中热值燃料接管21分别与高、中热值燃料源连通，该高、中热值燃料燃烧器上还设有与一级助燃风接管31连通的一级助燃风接口B1。 [0037] 与现有一致，该高、中热值燃料燃烧器上也设计有长明灯(即点火烧嘴)以保障主燃烧室111内的火焰不会熄灭，也设有火焰监测器以观察高、中热值燃料燃烧器的工作情况。 [0038] 另外，主燃烧室111的中部设有与超低热值燃料源连通的二级燃料接口A2以及与二级助燃风接管32连通的二级助燃风接口B2。 [0039] 需要说明的是，这里主燃烧室111的中部并非仅限在主燃烧室111的中心，应当理解为临近中心的一段区域，通常，该位置为从一级燃料接口A1进入的燃料燃烧产生的火焰中心区域。 [0040] 如上，该热风炉在主燃烧室111的前端和中部均设置有送入燃料的接口，其中，主燃烧室111的前端送入的是高、中热值燃料，由于高、中热值燃料易于燃烧，可在主燃烧室111内产生稳定的高温火焰；同时在主燃烧室111的中部送入超低热值燃料，一方面利用高、中热值燃料燃烧的高温火焰来帮助超低热值燃料燃烧，另一方面能够降低火焰区燃烧温度，控制NOx的生成。 [0041] 进一步的方案中，在副燃烧室112前部设有与超低热值燃料源连通的三级燃料接口A3以及与三级助燃风接管33连通的三级助燃风接口B3；该三级助燃风接管33上设置有混合器，该混合器上还连接有纯氧接管41。 [0042] 如此设计，一方面可以处理大量的超低热值燃料，防止在同一位置进入主燃烧室111将主燃烧室111的高温火焰熄灭或造成燃料在主燃烧室111燃烧不完全，实现超低热值燃料的分级燃烧；另一方面，通过纯氧接管41提供的纯氧，使超低热值燃料在富氧环境中燃烧，以保障超低热值燃料的燃烧温度，从而提高燃烧效率。这样，该热风炉既能够适用于燃烧不同热值、特别是超低热值的燃料，又能确保不同热值的燃料均能充分、稳定燃烧，增加了热风炉燃料源的多样性，有效回收利用了现有的低热值能源。 [0043] 另外，还可合理设计副燃烧室112的结构，主要是对容积的设计，以延长燃料的停留时间，确保燃料的充分燃烧。 [0044] 具体地，可以在纯氧接管41上设置氧流量调节阀(图中未示出)，以根据具体燃料种类和实际燃烧情况等调节该燃烧区域的氧含量，提高可控性和可操作性。 [0045] 具体的方案中，超低热值燃料源通过超低热值燃料接管22与二级燃料接口A2、三级燃料接口A3连通，更具体地，超低热值燃料接管22可以设为三通管，其第一个接管连通超低热值燃料源，第二个接管连通二级燃料接口A2，第三个接管连通三级燃料接口A3，这样能够简化管路设置，节省空间。 [0046] 进一步地，三通管与二级燃料接口A2连接的支管或与三级燃料接口连接的支管上设置有流量控制阀，通过该流量控制阀分配进入二级燃料接口A2、三级燃料接口A3的燃料量。 [0047] 当然，超低热值燃料源通过两条独立的接管分别与二级燃料接口A2、三级燃料接口A3连通也是可行的，具体可根据实际应用场合和需要调整。 [0048] 具体的方案中，一级助燃风接管31、二级助燃风接管32和三级助燃风接管33可以来源自一个总管路，该总管路与助燃风机连接。当然，也可有其他多样管路连接方式，具体如图1中所示，二级助燃风接管32和三级助燃风接管33为一条管路分出的两条支路。 [0049] 具体地，助燃风机可以选用离心风机，在各助燃风接管上可分别设置控制阀，以控制进入各燃烧区域的空气配给量。 [0050] 具体的方案中，该热风炉的外层圆筒为换热器12，前述二级助燃风接口B2、三级助燃风接口B3均开设于换热器12上，并分别通过接管13、14与内层圆筒11的内腔连通。也就是说，二、三级助燃风先进入换热器12内换热，再经接管13、14进入主燃烧室111、副燃烧室112。 [0051] 如此设计，二级助燃风和三级助燃风在进入燃烧室内助燃前，先进入换热器12进行预热升温，有助于后续进入燃烧室内的燃烧，提高燃烧效率。同时，该换热器12还能够起到降低热风炉的外表温度，提高作业现场安全性的作用。 [0052] 更具体地，换热器12可以设为旋流式换热器，具有较高的换热效率；具体的方案中，主燃烧室111、副燃烧室112设有内衬，也就是在内层圆筒11的内壁设置内衬，以起到保温和隔热的效果，具体地，内衬为多层复合耐火材料。 |
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