專利名稱：一種用于工業(yè)爐窯的局部增氧助燃裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于工業(yè)爐窯的局部增氧助燃裝置，適用于各種燃料包括天然氣、液化氣、煤氣、煤、煤粉、水煤漿、重油、柴油、煤油、渣油等和大多數(shù)工業(yè)爐窯如煤粉爐、循環(huán)流化床鍋爐、拋煤機(jī)爐、沸騰爐、燃油爐、燃?xì)鉅t、鏈條爐、加熱爐、注汽爐、焚燒爐、熱媒爐、單元窯、馬蹄焰窯、橫火焰窯、雙碹窯、陶瓷窯和水泥窯等。
背景技術(shù)：
目前，一般工業(yè)爐窯采用的都是普通空氣助燃，這有許多不足。因?yàn)榭諝庵袃H含不到21％的氧氣，其余為惰性氣體，不但不參與助燃，反而吸收大量的熱量，從而降低工業(yè)爐窯的性能和效率等。只有沈光林等早期曾提出一種工業(yè)加熱爐膜法富氧局部氧助燃方法(CN97104465.1)，它是利用膜法制備富氧氣體代替部分空氣，其特征在于是采用局部增氧法，即用所需空氣量1-3％的富氧氣體，集中局部增氧，富氧空氣通過增壓風(fēng)機(jī)送入熱交器提高氣體溫度，再通過由設(shè)置在燃燒爐內(nèi)，與燃料層近距離(3-25cm)設(shè)置的噴嘴直接射向燃料層進(jìn)行助燃。該專利有如下不足1.氧源僅僅是膜法，實(shí)際上氧源還有VPSA法、深冷法、化學(xué)法和工業(yè)副產(chǎn)品等；2.局部增氧量比較窄，即用所需空氣量1-3％的富氧氣體，實(shí)際上可以范圍更寬，如0.5-15％，主要是看在什么比例和什么條件下，綜合效益最佳；3.增壓風(fēng)機(jī)設(shè)置不盡合理，一是增加動力消耗；二是需要日常維護(hù)，實(shí)際上在大多數(shù)情況下可以取消；4.噴嘴的設(shè)置有局限性；5.應(yīng)用的范圍比較窄。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有工業(yè)爐窯助燃方式的不足，本實(shí)用新型提供了一種用于工業(yè)爐窯的局部增氧助燃裝置。這種裝置不僅要與工業(yè)爐窯、產(chǎn)品及燃料等匹配，還要與相應(yīng)的“梯度燃燒”、“對稱燃燒”、“α型燃燒”、“S型燃燒”、“四角燃燒”、“推遲燃燒”和“分級燃燒”等高新技術(shù)即局部增氧助燃技術(shù)的匹配。
本實(shí)用新型提出的局部增氧助燃技術(shù)中的“梯度燃燒”技術(shù)專為各種玻璃窯爐開發(fā)的，它適用于單元窯、馬蹄焰窯、雙碹窯和橫火焰窯等。“梯度燃燒”技術(shù)是使噴入窯內(nèi)的火焰達(dá)到梯度助燃使火焰下部由于富氧助燃作用而使溫度升高?；鹧鏅M斷面的溫度呈梯度分布，即火焰的下部(靠近玻璃液面)是最高溫，中部是完全燃燒層，火焰的上部溫度比中部低，但卻也是完全燃燒層，即火焰中心盡可能下移，使玻璃液溫度盡可能提高，而碹頂溫度盡可能低；“對稱燃燒”技術(shù)適用于燃油和燃?xì)獾钠渌I(yè)窯爐，它不改變原有窯爐的火焰形狀，只是提高了火焰溫度和黑度，輻射熱顯著提高；“α型燃燒”、“S型燃燒”、“四角燃燒”、“推遲燃燒”、“分級燃燒”等技術(shù)適用于燃燒固體燃料的窯爐，前三者主要是用來強(qiáng)化原有窯爐的特性，使燃料在爐膛內(nèi)的停留時間更長、并在較少的助燃風(fēng)下，能及時完全地在爐膛內(nèi)充分燃燒，從而達(dá)到節(jié)能和提高窯爐綜合性能目的，而后兩者主要用來減少氮氧化物和節(jié)能，一般用于煤粉爐。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在原窯爐旁加一套局部增氧助燃裝置。該裝置包括氧源、富氧預(yù)熱器、專用富氧噴嘴和調(diào)節(jié)控制器四大部分。僅富氧預(yù)熱器和專用富氧噴嘴與窯爐接觸，對窯爐性能和安全無任何影響(來源于用戶的論文膜法富氧技術(shù)在燃煤鍋爐上的應(yīng)用.2001年第3期《膜科學(xué)與技術(shù)》)。其中氧源所提供的富氧濃度一般為22-98.5％、富氧量僅為窯爐助燃所需空氣量的0.5-15％，正如同好鋼要加在刀刃上一樣，多了有時會起副作用，如NOX加等。具體比例需要根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行優(yōu)化，使綜合效益最佳。通常氧源可通過膜法、變壓吸附法(VPSA或PSA)、深冷法(制氧機(jī))、化學(xué)法和工業(yè)副產(chǎn)品加空氣混合穩(wěn)壓控制裝置得到；富氧預(yù)熱器通過利用窯爐的廢熱來提高富氧空氣的溫度，一般溫度能提高100-700℃；調(diào)節(jié)控制器用來調(diào)節(jié)與控制富氧空氣的流量、濃度、溫度、壓力以及富氧量的分配和換向；專用富氧噴嘴則是將富氧送到窯爐最需氧的地方。關(guān)鍵是專用富氧噴嘴的設(shè)計(jì)和安裝，使局部增氧助燃技術(shù)能與相應(yīng)的窯爐、燃料和產(chǎn)品匹配專用富氧噴嘴的位置對于玻璃窯爐，一般放在燃料噴嘴的下部，而且必要時必須和燃料噴嘴同時換向；對于其它工業(yè)窯爐有燃料噴嘴時，可以放在該噴嘴的上、下、左、右、前或后，需要對稱布置；如果工業(yè)窯爐沒有噴嘴，則富氧噴嘴可放在鏈條爐排下(拋煤機(jī)爐、鏈條爐)或二次風(fēng)、三次風(fēng)位置或四角或其上、下、左、右(煤粉爐)；形狀可以是圓形、環(huán)形或扁形；材質(zhì)可以是金屬、非金屬或特殊材料如陶瓷鋼管；擴(kuò)散角一般在±60°之間；富氧線速一般為10-200m/s；富氧壓力一般在2-50KPa，主要與爐型、爐況、燃料和產(chǎn)品等匹配。使燃料在較少的助燃風(fēng)下，及時充分完全地燃燒，從而達(dá)到節(jié)能、提高窯爐綜合性能和從根本上消除污染等目的，一般幾個月就能收回全部投資。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是一種用于工業(yè)爐窯的局部增氧助燃裝置示意圖。
圖中1.氧源，2.富氧預(yù)熱器，3.專用富氧噴嘴，4.調(diào)節(jié)控制器，5.窯爐。
圖2是一種膜法富氧裝置的氧源示意圖。
圖中6.空氣過濾器，7.通風(fēng)機(jī)，8.水環(huán)式真空泵，9.調(diào)節(jié)閥，10.真空表，11.膜富氧發(fā)生器，12.氣水分離器，13.水循環(huán)系統(tǒng)。
實(shí)施例1，窯爐是燃煤鏈條爐，工藝流程分別見附
圖1和附圖2。
大約是富氧量7-11倍的空氣經(jīng)過空氣過濾器(6)濾去0.1μ以上的塵埃后由通風(fēng)機(jī)(7)增壓到4000±1000Pa進(jìn)入膜富氧發(fā)生器(11)進(jìn)行分離，得到的富氧量約占助燃風(fēng)量的0.7-3.8％、富氧濃度29±2％的富氧空氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥(10)調(diào)節(jié)壓力來控制富氧濃度和流量、真空表(10)顯示壓力，由水環(huán)式真空泵(8)抽出，再經(jīng)過氣水分離器(12)分離后通過富氧預(yù)熱器(2)，利用鍋爐煙氣的余熱預(yù)熱到100-300℃后，最后通過專用富氧噴嘴(3)將富氧空氣送進(jìn)鍋爐(5)的后拱[如果后拱布置了二次風(fēng)，則專用富氧噴嘴(3)可布置在前拱、側(cè)墻或四角]。專用富氧噴嘴(3)大約6-10支，材料為Φ30±10MM的耐熱鋼管，頭部是扁形，擴(kuò)散角40±15°，向下傾斜30±20°，富氧線速大約70±30m/s，一般安裝需要停爐2-5天。
通入富氧后，20噸燃煤鏈條爐的助燃風(fēng)量大約下降1/3至1/9，而且每個風(fēng)室的風(fēng)量均要調(diào)到最佳，一般采用“α型燃燒”或“S型燃燒”技術(shù)來強(qiáng)化火焰特性，使燃料在爐膛中停留時間更長，得到完全燃燒，從而放出更多的有效熱量，同時火焰中心溫度能提高50-150℃，增強(qiáng)了火焰剛性。和普通空氣助燃相比，平均節(jié)煤一般5-18％，通風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)每年節(jié)電5-15％，蒸汽量調(diào)節(jié)更靈活，一般可提高5-20％，而且還具有穩(wěn)定鍋爐工況，減少大氣污染、延長鍋爐壽命等效果。
實(shí)施例2，窯爐是生產(chǎn)玻璃纖維的燃油單元窯玻璃纖維是一種電絕緣性能好、耐高溫、耐腐蝕、抗拉強(qiáng)度高的無機(jī)非金屬新型材料，廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、航空航天、石化、建筑等領(lǐng)域。所以玻璃纖維工業(yè)是近半個世紀(jì)以來發(fā)展最為迅猛的產(chǎn)業(yè)之一，而采用單元窯生產(chǎn)玻璃纖維是最先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，具有生產(chǎn)規(guī)模大、效率高、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好等特點(diǎn)。
有關(guān)工藝流程和富氧指標(biāo)同實(shí)施例1，則是富氧量約占助燃風(fēng)量的3-15％，富氧空氣通過單元窯的高溫大碹來預(yù)熱到200-500℃，專用富氧噴嘴(3)的數(shù)量比較多，一般10到26支，通常采用“梯度燃燒”技術(shù)，將富氧通過專用富氧噴嘴(3)送到油槍正下方10±3cm的地方，大約向上傾斜4±2°，富氧線速大約80±20m/s。專用富氧噴嘴(3)的材料為Φ30±10MM的耐熱鋼管，頭部是扁形，擴(kuò)散角40±15°，安裝不需要停爐。
通入富氧后，助燃風(fēng)量下降了1/3-1/8，風(fēng)壓降低20-60％，節(jié)油一般在12-40％之間，成絲率一般提高2-5％，而且大碹溫度一般下降25-90℃，玻璃液溫度上升10-40℃，排煙溫度降低40-100℃。
實(shí)施例3，燃用發(fā)生爐煤氣玻璃池爐目前由于能源日趨緊張，燃油改燃用發(fā)生爐煤氣的玻璃池爐越來越多，這種爐采用局部增氧助燃裝置后效果同樣顯著。
有關(guān)工藝流程和富氧指標(biāo)同實(shí)施例1，則是富氧量約占助燃風(fēng)量的1-4.5％，富氧必須和助燃風(fēng)及煤氣同時換向。專用富氧噴嘴(3)的數(shù)量比較少，一般2支或4支。專用富氧噴嘴(3)需要和煤氣及助燃風(fēng)同步換向，其它同實(shí)施例2。一般安裝不需要停爐，除非玻璃窯和蓄熱室之間的距離太窄或由于保溫差，溫度太高，人無法進(jìn)去施工。
通入富氧后，助燃風(fēng)量一般下降1/4-1/7，節(jié)煤一般在10-30％之間，玻璃質(zhì)量有所提高，而且大碹溫度一般下降20-90℃，玻璃液溫度上升10-40℃，窯況更穩(wěn)定，窯壓也有所下降，排煙溫度降低40-100℃。
實(shí)施例4，拋煤機(jī)倒轉(zhuǎn)鏈條爐拋煤機(jī)倒轉(zhuǎn)鏈條爐燃料適應(yīng)性好，調(diào)節(jié)靈敏，但排煙林格曼黑度高，熱效率偏低，本實(shí)施例就是要從根本上解決這些問題。該實(shí)施例中的工藝流程同
圖1，氧源采用膜法，見圖2。富氧量一般約占助燃風(fēng)量0.5-3.5％，富氧濃度29±2％，一般采用“α型燃燒”、“S型燃燒”或“四角燃燒”和“推遲燃燒”技術(shù)。專門設(shè)計(jì)的帶一定擴(kuò)散角(0-40°)的專用富氧噴嘴(3)將富氧空氣從鍋爐兩側(cè)，與拋煤機(jī)的拋煤方向垂直，但高度要比拋煤機(jī)形成的拋物線高0.1-1米，壓頭為2000-25000Pa，流速為30-150m/s，分6-12組向爐膛對吹，進(jìn)入燃燒覆蓋區(qū)，并使火焰形成旋渦。富氧空氣本身作為二次風(fēng)既有利于揮發(fā)份或飛灰殘?zhí)嫉亩稳紵?，同時專門設(shè)計(jì)的噴嘴保證富氧風(fēng)有足夠的動能，足以擾動煙氣使之形成爐內(nèi)渦流，達(dá)到揮發(fā)份和飛灰殘?zhí)既急M的目的。
和普通空氣助燃相比，節(jié)煤一般在5-20％之間，通風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)每年節(jié)電5-15％，蒸汽量調(diào)節(jié)更靈活，一般可提高5-30％，排煙林格曼黑度從3-4級平均能降到一級以下，而且還具有穩(wěn)定鍋爐工況，延長鍋爐壽命等綜合效果。
實(shí)施例5，浮法玻璃窯浮法玻璃窯采用局部增氧助燃裝置后效果更顯著由于浮法玻璃窯需要氮?dú)獗Ｗo(hù)，故一般均有大量的副產(chǎn)品—富氧空氣放空。其中富氧濃度在30-48％，流量約占助燃風(fēng)量的8-15％，完全滿足局部增氧助燃的要求。
通常浮法玻璃窯并不是所有燃料噴槍的下部均加專用富氧噴嘴(3)，主要根據(jù)產(chǎn)品的性能和溫度制度選擇性地加，一般專用富氧噴嘴(3)的數(shù)量大約占燃料噴槍數(shù)量的1/2到2/3，即10到30支。專用富氧噴嘴(3)需要和燃料噴槍同步換向，一般安裝不需要停爐，正常情況下也不需要配增壓風(fēng)機(jī)。
使用局部增氧助燃裝置后，節(jié)能在3-15％之間，成品率提高1-5％，產(chǎn)量提高2-15％，煙塵減少5-35％，排煙溫度下降15-60℃。
權(quán)利要求1.一種用于工業(yè)爐窯的局部增氧助燃裝置，即在工業(yè)爐窯旁加一套局部增氧助燃裝置，該裝置包括氧源(1)、富氧預(yù)熱器(2)、專用富氧噴嘴(3)和調(diào)節(jié)控制器(4)四大部分，其特征在于氧源(1)、富氧預(yù)熱器(2)和專用富氧噴嘴(3)依次連接，僅富氧預(yù)熱器(2)和專用富氧噴嘴(3)與窯爐(5)接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于工業(yè)爐窯的局部增氧助燃裝置，其特征在于專用富氧噴嘴(3)的形狀可以是圓形、環(huán)形或扁形；材質(zhì)可以是金屬、非金屬或特殊材料如陶瓷鋼管；擴(kuò)散角一般在±60°之間；上下傾斜一般在±90°之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于工業(yè)爐窯的局部增氧助燃裝置，其特征在于專用富氧噴嘴(3)的位置，對于玻璃窯爐，一般放在燃料噴嘴的下部，位置在燃料噴嘴的正下方10±3cm的地方，如果燃料噴嘴需要換向，則專用富氧噴嘴(3)需要同步換向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于工業(yè)爐窯的局部增氧助燃裝置，其特征在于專用富氧噴嘴(3)的位置，對于燃油和燃?xì)獾钠渌I(yè)窯爐(玻璃窯爐除外)，可以放在燃料噴嘴的上、下、左、右、前或后，需要對稱布置；對于拋煤機(jī)爐、鏈條爐，專用富氧噴嘴(3)可放在鏈條爐排下或二次風(fēng)；對于煤粉爐，專用富氧噴嘴(3)可放三次風(fēng)位置、四角或其上、下、左、右。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于工業(yè)爐窯的局部增氧助燃裝置，其特征在于氧源(1)可以是膜法、也可以是變壓吸附法、深冷法、化學(xué)法或工業(yè)副產(chǎn)品，所提供的富氧量一般為窯爐(5)助燃所需空氣量的0.5-15％、富氧濃度一般為22-98.5％、富氧線速一般為10-200m/s、富氧壓力一般為2-50Kpa。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于工業(yè)爐窯的局部增氧助燃裝置，該裝置放在原窯爐旁，包括氧源、富氧預(yù)熱器、專用富氧噴嘴和調(diào)節(jié)控制器四部分。僅富氧預(yù)熱器和富氧噴嘴與窯爐接觸，適用于各種燃料和工業(yè)爐窯。采用局部增氧、專用富氧噴嘴和與工業(yè)爐窯、產(chǎn)品及燃料匹配的“梯度燃燒”、“對稱燃燒”、“α型燃燒”、“S型燃燒”、“四角燃燒”、“推遲燃燒”和“分級燃燒”等高新技術(shù)，所需富氧量僅為窯爐助燃風(fēng)量的0.5－15％，使燃料在較少的助燃風(fēng)下，及時充分完全地燃燒，從而達(dá)到節(jié)能、提高窯爐綜合性能和減少污染的目的。
文檔編號F23L7/00GK2769705SQ20042001400
公開日2006年4月5日 申請日期2004年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月22日
發(fā)明者于軒 申請人:于軒