一種能夠?qū)崿F(xiàn)煤氣完全燃燒的蓄熱式燒嘴的制作方法
【專利摘要】一種能夠?qū)崿F(xiàn)煤氣完全燃燒的蓄熱式燒嘴，屬于蓄熱式加熱爐設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，用于將殘存在蓄熱式燒嘴中的煤氣完全燃燒。其技術(shù)方案是：蓄熱式燒嘴采用空氣和煤氣雙蓄熱結(jié)構(gòu)，在煤氣三通閥的下部設(shè)置了氮?dú)獯祾哐b置，在蓄熱式燃燒過程結(jié)束后，氮?dú)獯祾吖艿郎系牡獨(dú)饪烨虚y打開，用氮?dú)鈱⒚簹馊ㄩy至煤氣蓄熱式燒嘴本體之間殘存的煤氣吹掃至爐內(nèi)，并根據(jù)殘存的煤氣量調(diào)整吹掃時(shí)間，實(shí)現(xiàn)完全燃燒。在蓄熱過程中，氮?dú)饪烨虚y關(guān)閉，蓄熱式燒嘴正常蓄熱。本發(fā)明能夠提高加熱爐的熱效率，減少未燃的一氧化碳排放到環(huán)境中，消除了蓄熱式燃燒中的安全隱患，并減輕燃燒過程中一氧化碳直接排放到大氣中所造成的環(huán)境污染，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【專利說明】一種能夠?qū)崿F(xiàn)煤氣完全燃燒的蓄熱式燒嘴

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種蓄熱式加熱爐用的空氣和煤氣蓄熱式燒嘴，屬于蓄熱式加熱爐設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]蓄熱式燃燒技術(shù)是從上個(gè)世紀(jì)九十年代發(fā)展起來的一種高效燃燒技術(shù)，該技術(shù)以陶瓷蜂窩體或陶瓷小球作為蓄熱載體，首先將加熱爐內(nèi)高溫?zé)煔獬槌霾崃總鬟f給蓄熱體，使蓄熱體的溫度升高至1000°c以上，其次通過換向閥進(jìn)行狀態(tài)切換，將燃燒所需的冷空氣或冷煤氣送至蓄熱式燒嘴內(nèi)，并與熾熱的蓄熱體進(jìn)行再次熱交換，使冷空氣或冷煤氣的溫度提升至1000°c以上，并進(jìn)入爐膛燃燒，由于煙氣與空氣或煤氣之間采用的是直接換熱方式，熱阻小，因此蓄熱式燃燒的熱效率非常高，能夠最大限度的回收煙氣中的余熱，節(jié)能效果顯著，因此該技術(shù)自出現(xiàn)之后就得到迅速推廣使用，目前國(guó)內(nèi)絕大部分的軋鋼加熱爐都采用了蓄熱式燃燒技術(shù)。
[0003]蓄熱式燃燒的一個(gè)顯著特點(diǎn)是在同一個(gè)或者同一組燒嘴內(nèi)交替進(jìn)行蓄熱和放熱，由設(shè)置燒嘴管路上的三通換向閥來控制蓄熱和放熱的進(jìn)程，通常三通閥分成空氣或煤氣的進(jìn)口通道和煙氣的排出通道，以及從三通閥到蓄熱體及爐膛的共用通道，蓄熱式燃燒的狀態(tài)是:三通閥空氣或煤氣側(cè)的閥板打開，煙氣側(cè)的三通閥板關(guān)閉，空氣或煤氣通過三通閥進(jìn)入共同通道，并進(jìn)入蓄熱式燒嘴內(nèi)，熱交換后進(jìn)入爐膛燃燒。蓄熱的狀態(tài)是:三通閥煙氣側(cè)的閥板打開，空氣側(cè)或者煤氣側(cè)閥板關(guān)閉，高溫?zé)煔鈴臓t內(nèi)進(jìn)入蓄熱式燒嘴內(nèi)，熱交換后進(jìn)入共用管道，并通過三通閥排出。
[0004]在蓄熱式燒嘴的燃燒過程結(jié)束后，隨著三通閥煤氣側(cè)閥板的關(guān)閉，煤氣不再會(huì)從三通閥進(jìn)入爐膛內(nèi)，但原先滯留在共用管道內(nèi)以及燒嘴內(nèi)的煤氣會(huì)隨著煙氣側(cè)閥板的打開，會(huì)被抽到煙氣管道中，并排放到大氣中，這種方式造成以下的后果:
1、從蓄熱式燒嘴排出的煙氣中，未完全燃燒的一氧化碳等燃料，直接排放到大氣中，其濃度能夠達(dá)到2?5%以上，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，泄漏到周圍環(huán)境中，易造成人員中毒。
[0005]2、一氧化碳是可燃物，在隨煙氣排放過程中，遇到火星(引風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生)會(huì)發(fā)生燃爆事故。
[0006]3、一氧化碳等燃料沒有燃燒即被排走，造成能源浪費(fèi)。
[0007]4、在燃燒與蓄熱轉(zhuǎn)換過程中，殘存在蓄熱式燒嘴內(nèi)的煤氣會(huì)發(fā)生二次燃燒，縮短蜂窩體的壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的是技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)煤氣完全燃燒的蓄熱式燒嘴，這種蓄熱式燒嘴能夠保留原有蓄熱式技術(shù)的蓄熱溫度高、節(jié)能、能源利用率高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)將殘存在換向閥至蓄熱式燒嘴之間的煤氣全部利用并充分燃燒，解決蓄熱式燃燒中一氧化碳超量排放的問題，從而實(shí)現(xiàn)蓄熱式燃燒中煙氣的達(dá)標(biāo)排放，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于現(xiàn)有的蓄熱式加熱爐的節(jié)能改造。
[0009]解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
一種能夠?qū)崿F(xiàn)煤氣完全燃燒的蓄熱式燒嘴，它由空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴組成，空氣蓄熱式燒嘴包括空氣三通閥、空氣蓄熱式燒嘴本體，空氣三通閥的一端與空氣管道相連接，另一端與空煙管道相連接，空氣三通閥下部與空氣蓄熱式燒嘴本體相連接，煤氣蓄熱式燒嘴包括煤氣三通閥、煤氣蓄熱式燒嘴本體，煤氣三通閥的一端與煤氣管道相連接，另一端與煤煙管道相連接，煤氣三通閥下部與煤氣蓄熱式燒嘴本體相連接，其改進(jìn)之處是，煤氣三通閥的下部與氮?dú)獯祾吖艿老噙B接，在氮?dú)獯祾吖艿郎显O(shè)置氮?dú)饪烨虚y、氮?dú)庵够亻y和氮?dú)饬勘O(jiān)測(cè)孔板。
[0010]上述能夠?qū)崿F(xiàn)煤氣完全燃燒的蓄熱式燒嘴，所述空氣蓄熱式燒嘴的空氣蓄熱式燒嘴本體有多個(gè)，空氣三通閥的下部連接空氣共同管道，空氣共同管道與多個(gè)空氣蓄熱式燒嘴本體相連接。
[0011]上述能夠?qū)崿F(xiàn)煤氣完全燃燒的蓄熱式燒嘴，所述煤氣蓄熱式燒嘴的煤氣蓄熱式燒嘴本體有多個(gè)，煤氣三通閥的下部連接煤氣共同管道，煤氣共同管道與多個(gè)煤氣蓄熱式燒嘴本體相連接。
[0012]上述能夠?qū)崿F(xiàn)煤氣完全燃燒的蓄熱式燒嘴，在蓄熱式加熱爐的爐壁上，多個(gè)空氣蓄熱式燒嘴本體與多個(gè)煤氣蓄熱式燒嘴本體間隔布置。
[0013]上述能夠?qū)崿F(xiàn)煤氣完全燃燒的蓄熱式燒嘴，在煤氣的煤煙管道上，增加一氧化碳監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明充分保留了蓄熱式燃燒技術(shù)中燃燒效率高、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在蓄熱燃燒的末期，用惰性氣體(氮?dú)?將殘存在煤氣蓄熱燒嘴共用管道至燒嘴中的煤氣，吹掃至加熱爐內(nèi)，實(shí)現(xiàn)完全燃燒，殘留在三通閥與燒嘴之間共用管道內(nèi)的不再是煤氣，而是氮?dú)?。氮?dú)馐嵌栊詺怏w，不能夠燃燒，而且隨著燃燒周期的結(jié)束，這部分氮?dú)鈺?huì)被排到大氣中，也不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，從根本上解決蓄熱式燃燒過程中一氧化碳超標(biāo)排放的問題。氮?dú)獯祾邥r(shí)間與殘存在管道中的煤氣量有對(duì)應(yīng)關(guān)系，共用管道中殘存的煤氣量大，則吹掃的時(shí)間會(huì)相應(yīng)延長(zhǎng)。氮?dú)鈱?duì)殘存煤氣的吹掃過程，也是蓄熱式燒嘴的燃燒過程，是前一個(gè)燃燒周期的延續(xù)，因此整個(gè)蓄熱式的燃燒的過程穩(wěn)定，不會(huì)對(duì)燒嘴間以及加熱爐的爐膛溫度造成影響。
[0015]本發(fā)明能夠?qū)埓嬖诿簹庑顭崾綗熘械拿簹鈱?shí)現(xiàn)完全燃燒，因此提高了加熱爐的熱效率，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
[0016]本發(fā)明減少未燃的一氧化碳排放到環(huán)境中，消除了蓄熱式燃燒中的安全隱患，并減輕由于一氧化碳直接排放所造成的環(huán)境污染，具有極大的社會(huì)效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是煤氣蓄熱式燒嘴的左視圖。
[0018]圖中標(biāo)記如下:煤氣管道1、煤煙管道2、煤氣三通閥3、氮?dú)獯祾吖艿?、氮?dú)庵够亻y5、氮?dú)饪烨虚y6、氮?dú)饬勘O(jiān)測(cè)孔板7、一氧化碳監(jiān)測(cè)點(diǎn)8、空氣管道9、空煙管道10、空氣三通閥11、煤氣共同管道12、空氣共同管道13、空氣蓄熱式燒嘴本體14、煤氣蓄熱式燒嘴本體
15。

【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明是一種能夠?qū)崿F(xiàn)煤氣完全燃燒的蓄熱式燒嘴，它的工作原理為:在燃燒后期，關(guān)閉煤氣的三通閥板，自動(dòng)打開氮?dú)獯祾唛y門，繼續(xù)進(jìn)行蓄熱式燃燒的燃燒過程，保證燃燒過程的連續(xù)性，正常的燃燒及吹掃燃燒結(jié)束后，開始蓄熱式燃燒的排煙過程，燃燒與排煙以及吹掃置換過程全部由自動(dòng)控制裝置實(shí)現(xiàn)。
[0020]本發(fā)明由氮?dú)獯祾哐b置、空氣蓄熱式燒嘴、煤氣蓄熱式燒嘴等幾部分組成，氮?dú)獯祾哐b置由氮?dú)夤艿?、氮?dú)庵够亻y5、氮?dú)饪烨虚y6、一氧化碳監(jiān)測(cè)點(diǎn)8、氮?dú)饬勘O(jiān)測(cè)孔板7等組成；空氣蓄熱式燒嘴由空氣三通閥11、空氣蓄熱式燒嘴本體14、空氣共同管道13組成；煤氣蓄熱式燒嘴由煤氣三通閥3、煤氣蓄熱式燒嘴本體15、煤氣共同管道12組成。
[0021]圖中顯示，空氣蓄熱式燒嘴中的空氣蓄熱式燒嘴本體14有多個(gè)，空氣三通閥11的一端與空氣管道9相連接，另一端與空煙管道10相連接，空氣三通閥下部與空氣共同管道13相連接，并通過空氣共同管道13與多個(gè)空氣蓄熱式燒嘴本體14相連接，實(shí)現(xiàn)一組空氣三通閥11控制一個(gè)或者數(shù)個(gè)空氣蓄熱式燒嘴本體14。
[0022]圖中顯示，煤氣蓄熱式燒嘴中的煤氣蓄熱式燒嘴本體15有多個(gè)，煤氣三通閥3的一端與煤氣管道I相連接，另一端與煤煙管道2相連接，煤氣三通閥3下部與煤氣共同管道12相連接，并通過煤氣共同管道12與多個(gè)煤氣蓄熱式燒嘴本體15相連接，實(shí)現(xiàn)一組煤氣三通閥3控制一個(gè)或者數(shù)個(gè)煤氣蓄熱式燒嘴本體15。
[0023]圖中顯示，在蓄熱式加熱爐的爐壁上，多個(gè)空氣蓄熱式燒嘴本體14與多個(gè)煤氣蓄熱式燒嘴本體15間隔布置。
[0024]圖中顯示，在煤氣三通閥3的下部連接氮?dú)獯祾吖艿?，在氮?dú)獯祾吖艿?上安裝有氮?dú)庵够亻y5和氮?dú)饪烨虚y6，打開氮?dú)饪烨虚y6利用氮?dú)鈱⒚簹夤餐艿?2以及煤氣蓄熱式燒嘴本體15中存留的煤氣全部吹掃到加熱爐內(nèi)，自動(dòng)燃燒程序可以調(diào)整氮?dú)饪烨虚y5開閉時(shí)間，依據(jù)氮?dú)獾膲毫凸灿霉艿赖娜莘e確定。
[0025]本發(fā)明的工作過程如下:
本發(fā)明中蓄熱式燒嘴的工作原理為:將整個(gè)蓄熱式燒嘴的燃燒過程分成燃燒、吹掃、排煙蓄熱等三個(gè)過程。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將蓄熱式燒嘴的燃燒過程設(shè)定為45秒，吹掃過程為5秒，而排煙過程為50秒。在蓄熱式燒嘴燃燒狀態(tài)下，煤氣三通閥3中的煤氣側(cè)打開，煤煙側(cè)關(guān)閉，氮?dú)饪烨虚y6關(guān)閉，常溫煤氣通過煤氣管道I進(jìn)入煤氣三通閥3，之后通過煤氣共同管道12進(jìn)入到煤氣蓄熱式燒嘴本體15內(nèi)，完成熱交換后，進(jìn)入加熱爐內(nèi)，該過程從煤氣閥板打開到關(guān)閉持續(xù)時(shí)間為45秒。
[0026]與此同時(shí)，蓄熱式燒嘴中空氣三通閥11中的空氣側(cè)打開，空煙側(cè)關(guān)閉，常溫空氣通過空氣管道9進(jìn)入空氣三通閥11，之后通過空氣共同管道13進(jìn)入到空氣蓄熱式燒嘴本體14內(nèi)，完成熱交換后,進(jìn)入加熱爐內(nèi)，與煤氣混合燃燒。該過程中，從煤氣閥板打開到關(guān)閉持續(xù)時(shí)間為50秒。
[0027]在燃燒周期結(jié)束后，便開始蓄熱式燃燒的吹掃過程，煤氣三通閥3中的煤氣側(cè)關(guān)閉，煤氣管道I中的煤氣不再進(jìn)入加熱爐內(nèi)燃燒，但同時(shí)，氮?dú)獯祾吖艿?上的氮?dú)饪烨虚y6打開，低壓氮?dú)?本實(shí)施例中，氮?dú)鈮毫Σ捎眉訜釥t常用的吹掃氮?dú)?，壓力?.5MPa)從煤氣三通閥3的下部進(jìn)入煤氣共同管道12，并進(jìn)入煤氣蓄熱式燒嘴本體15，將煤氣共同管道12以及煤氣蓄熱式燒嘴本體15中存留的煤氣全部吹掃到加熱爐內(nèi)，與蓄熱式燒嘴中的空氣混合后繼續(xù)燃燒，氮?dú)獯祾哐b置中的氮?dú)饪烨虚y6的打開到關(guān)閉的持續(xù)時(shí)間為5秒，氮?dú)獯祾哌^程也是蓄熱式燒嘴的燃燒過程。
[0028]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，氮?dú)獾膲毫?.5MPa，而煤氣的壓力為0.013MPa，因此在氮?dú)饪烨虚y6打開后，氮?dú)馔耆軌驅(qū)埓嬖诿簹夤餐艿?2及煤氣蓄熱式燒嘴本體15中的煤氣吹掃到加熱爐內(nèi)，實(shí)現(xiàn)煤氣的完全燃燒。
[0029]氮?dú)獯祾哌^程是用等體積的氮?dú)庵脫Q共用煤氣管道12和蓄熱式煤氣燒嘴15中的煤氣量，為保證氮?dú)獾拇祾咝Ч叭紵姆€(wěn)定性，在吹掃過程中所消耗的氮?dú)怏w積量:
v氮?dú)?KV煤氣
Vsn:吹掃過程所消耗的氮?dú)饬浚琋mVh ；
K:吹掃完全系數(shù)，取l.fl.2
Vffin:共用煤氣管道和燒嘴中殘存的煤氣量，Nm3/h。
[0030]吹掃時(shí)間與V^^直接關(guān)聯(lián)，V越大，則吹掃時(shí)間久越長(zhǎng)，在本實(shí)施例中，吹掃時(shí)間選擇5秒。
[0031]吹掃過程結(jié)束后，開始進(jìn)行蓄熱式燒嘴的排煙蓄熱過程，此時(shí)，氮?dú)饪烨虚y6關(guān)閉，煤氣三通閥3中的煤氣側(cè)繼續(xù)關(guān)閉，而煤煙側(cè)打開，依靠加熱爐引風(fēng)機(jī)的抽力，加熱爐燃燒所產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥幸徊糠诌M(jìn)入煤氣蓄熱式燒嘴本體15內(nèi)，完成熱交換后，溫度在150°C的廢氣通過煤氣共同管道12進(jìn)入煤氣三通閥3，進(jìn)入煤煙管道2中，最終排放到大氣中，由于此時(shí)共同管道12殘存的是氮?dú)舛皇敲簹猓虼?，可以將煙氣直接排放?br> [0032]同時(shí)，空氣三通閥11中的空氣側(cè)關(guān)閉，空煙側(cè)打開，加熱爐燃燒所產(chǎn)生的高溫?zé)煔馐Ｓ嗖糠诌M(jìn)入空氣蓄熱式燒嘴本體14內(nèi)，完成熱交換后，溫度在150°C的廢氣通過空氣共同管道13進(jìn)入空氣三通閥11，進(jìn)入空煙管道10中，最終排放到大氣中，空氣管道中沒有一氧化碳，因此能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。
[0033]在蓄熱式燃燒的自動(dòng)控制過程中，系統(tǒng)將檢測(cè)每次吹掃過程的實(shí)際使用氮?dú)饬?，在本案例中，氮?dú)獗O(jiān)測(cè)裝置選用了氮?dú)饬勘O(jiān)測(cè)孔板7，氮?dú)獗O(jiān)測(cè)結(jié)果與實(shí)際的共用煤氣管道體積相比較，從而設(shè)定氮?dú)獾拇祾邥r(shí)間。
[0034]為保證蓄熱式燒嘴燃燒后的最終效果，需定期檢查煤煙管道2中一氧化碳的含量，在燃燒過程中，打開煤煙管道2上的一氧化碳監(jiān)測(cè)點(diǎn)8，檢測(cè)煙氣中一氧化碳的含量，最終一氧化碳的排放量必須小于2000PPM以下，必須符合國(guó)家有關(guān)工業(yè)爐窯排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明能夠通過自動(dòng)控制程序來調(diào)整氮?dú)獯祾唛y6的吹掃時(shí)間，從而保證最終的吹掃效果，這樣就能夠消除傳統(tǒng)的蓄熱式燃燒時(shí)殘存的一氧化碳排放對(duì)環(huán)境的污染，具有極佳的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【權(quán)利要求】
1.一種能夠?qū)崿F(xiàn)煤氣完全燃燒的蓄熱式燒嘴，它由空氣蓄熱式燒嘴、煤氣蓄熱式燒嘴組成，空氣蓄熱式燒嘴包括空氣三通閥(11)、空氣蓄熱式燒嘴本體(14)，空氣三通閥(11)的一端與空氣管道(9)相連接，另一端與空煙管道(10)相連接，空氣三通閥(11)下部與空氣蓄熱式燒嘴本體(14)相連接，煤氣蓄熱式燒嘴包括煤氣三通閥(3)、煤氣蓄熱式燒嘴本體(15)，煤氣三通閥(3)的一端與煤氣管道(I)相連接，另一端與煤煙管道(2)相連接，煤氣三通閥(3)下部與煤氣蓄熱式燒嘴本體(15)相連接，其特征在于:煤氣三通閥(3)的下部與氮?dú)獯祾吖艿?4)相連接，在氮?dú)獯祾吖艿?4)上設(shè)置氮?dú)饪烨虚y(6)、氮?dú)庵够亻y(5)和氮?dú)饬勘O(jiān)測(cè)孔板(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠?qū)崿F(xiàn)煤氣完全燃燒的蓄熱式燒嘴，其特征在于:所述空氣蓄熱式燒嘴的空氣蓄熱式燒嘴本體(14)有多個(gè)，空氣三通閥(11)的下部連接空氣共同管道(13)，空氣共同管道(13)與多個(gè)空氣蓄熱式燒嘴本體(14)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能夠?qū)崿F(xiàn)煤氣完全燃燒的蓄熱式燒嘴，其特征在于:所述煤氣蓄熱式燒嘴的煤氣蓄熱式燒嘴本體(15)有多個(gè)，煤氣三通閥(3)的下部連接煤氣共同管道(12)，煤氣共同管道(12)與多個(gè)煤氣蓄熱式燒嘴本體(15)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能夠?qū)崿F(xiàn)煤氣完全燃燒的蓄熱式燒嘴，其特征在于:在蓄熱式加熱爐的爐壁上，多個(gè)空氣蓄熱式燒嘴本體(14)與多個(gè)煤氣蓄熱式燒嘴本體(15)間隔布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能夠?qū)崿F(xiàn)煤氣完全燃燒的蓄熱式燒嘴，其特征在于:在煤氣的煤煙管道(2)上增加一氧化碳監(jiān)測(cè)點(diǎn)(8)。
【文檔編號(hào)】F23C5/08GK104266178SQ201410496292
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】宋嗣海, 丁國(guó)偉, 張兆利, 趙文靜, 王春峰, 鞠凱, 魏東明, 李宏軍, 胥強(qiáng), 張洪芬, 楊森, 張艷龍, 馬中杰, 鄭婷婷 申請(qǐng)人:河北鋼鐵股份有限公司唐山分公司