一种多级参混式低氮热风炉的制作方法

2021-03-04 09:03:46|

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本发明涉及工业用燃气烟气热风炉，特别是一种参混式低氮热风炉，主要用途是为钢厂、冶炼厂、水泥生产、化工、粮食烘干行业等企业提供烘干或者加热的烟气热源。

背景技术：

热风炉作为热动力机械，于20世纪70年代末在我国开始广泛应用，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。热风炉品种多、系列全，以加煤方式分为手烧、机烧两种，以燃料种类分为煤、油、气炉等。随着节能减排的进行，传统的燃煤式热风炉逐渐被燃气式热风炉所取代。发展资源节约型、环境友好型经济已逐渐成为经济发展的主要方向，因此，国家对于供暖锅炉氮氧化物排放标准越来越严格，目前也有不少省市都出台了是用于本地的标准，如北京、郑州等地要求氮氧化物排放不能超过30mg，在工业上，现有的燃气烟气热风炉大都为200mg，已经不能满足排放要求了。为了在源头上降低nox排放，有必要开发出一种排放不超过30mg的超低氮排放的燃气烟气热风炉。

技术实现要素：

针对行业热风炉排放nox超标的问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、维修简单的超低氮排放的燃气烟气热风炉，该燃气烟气热风炉利用了火焰切割、氧浓淡、分级燃烧等技术，热风排放温度为100~900℃，热风中nox浓度在30mg/m³以下，完全符合国家环保对nox最苛刻的排放要求。

本发明采用的技术方案是：一种多级参混式低氮热风炉，由燃烧器、炉膛、旋流装置、风箱、炉壳和热风炉出口组成，所述的燃烧器为浓淡燃烧器，所述炉膛为多级阶梯炉膛，其中各级炉膛的长度沿燃烧方向逐级变短，各级炉膛的直径沿燃烧方向逐级增大；所述旋流装置为多级旋流装置，所述旋流装置设置在所述炉膛的阶梯处，所述炉膛和所述炉壳之间的间隙为风道。

所述旋流装置为径向旋流装置。

所述风道由带有开口的环形隔板分成多级风道。

多级阶梯炉膛的级数为2－10级。

多级阶梯炉膛的具体级数由出口温度确定，出口温度900℃时为2级炉膛；出口温度每降低100℃则增加一级炉膛，出口温度100℃时为10级炉膛。

本发明的工作原理描述如下：稀释风可以是回收烟气或者常温空气，通过位于炉头的风道进入炉壳内，再通过多级配风的旋流装置，分别进入多级阶梯炉膛内胆，进入每级炉膛内胆的部分稀释风和没有燃烧的高温燃气混合进行弥散性燃烧。首先在燃烧器的1级炉膛内对燃烧器配风量进行精确控制使得燃烧器初步燃烧区氧含量低，进行贫氧燃烧，部分没有燃烧的燃气和进入该级炉膛里面的稀释风被燃烧的火焰进行了加温同时也是对火焰的降温，被加热后的混合气体进入2级炉膛继续弥散性燃烧，同时通过多级配风的旋流装置的稀释风，掺混到正在燃烧的火焰烟气里面，对火焰再次降温，没有燃烧完成燃气继续进入3级炉膛，这样通过几个回合保证燃料被燃尽，由于燃烧温度低破坏掉了氮氧化物的产生条件，又由于多级阶梯炉膛设计，确保了燃烧温度场足够，使得火焰温度不会一下子突然下降而产生燃烧不完全的情况。最后燃烧完成的烟气和稀释风掺混在一起的工艺烟气通过热风炉出口提供给后续设备。

本发明稀释风通过热风炉窑头进入热风炉本体内，通过多次级配风的旋流装置进入多级阶梯炉膛内胆，配合多级燃烧的燃烧器，燃气在炉膛内半弥散性燃烧，使得整个炉膛内胆里面火焰温度场的温度均匀，火焰温度不偏高、这样氮氧化物产生的条件被破坏掉了，这样一来热风炉的氮氧化物排放相当低了。

本发明的优点是：结构简单，维修方便，通过燃气、烟气多级掺混，在炉膛内部燃烧火焰温度低，烟气温均匀下降，有效控制局部温度过高的现象，因而产生的nox排放大大的减少达到排放标准要求。

附图说明

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明一种多级参混式低氮热风炉的结构图；

图2是图1的侧面结构图；

图中，1、人孔；2、观察孔；3、燃烧器；4、炉膛；5、旋流装置；6、风箱；7、炉壳；8、热风炉出口；9、防爆阀。

具体实施方式

从图1、图2可知，本发明是一种多级参混式低氮热风炉，由人孔1、观察孔2、燃烧器3、炉膛4、旋流装置5、风箱6、炉壳7、热风炉出口8与防爆阀9组成。炉膛为多级阶梯炉膛，其中各级炉膛的长度沿燃烧方向逐级变短，各级炉膛的直径沿燃烧方向逐级增大，多级阶梯炉膛的级数为2－10级，具体级数由出口温度确定，出口温度900℃时为2级炉膛，二级炉膛低氮排放控制是将二级炉膛尺寸设计足够大，通过在第一级炉膛掺入大量稀释风，这一部分稀释风参与燃烧器燃烧，将燃烧器的火焰温度控制在1000℃以下，没有燃烧完的气体进入二级炉膛，由于二级炉膛尺寸足够大，使得没有燃烧完的燃料在本级炉膛可以全部弥散性燃烧完，这时炉膛出口温度控制在900℃，同时实现nox浓度在30mg/m3以下；出口温度每降低100℃则增加一级炉膛，这时相应减少二级炉膛的尺寸，同时将第一级炉膛的稀释风部分分到增加的炉膛，从而降低炉膛出口和实现nox浓度在30mg/m3以下；出口温度100℃时为10级炉膛。

旋流装置为多级旋流装置，旋流装置设置在炉膛的阶梯处，即一级旋流装置设置在炉膛的第一阶梯处，二级旋流装置设置在炉膛的第二阶梯处，三级旋流装置设置在炉膛的第三阶梯处，炉膛和炉壳之间的间隙为风道，风道由带有开口的环形隔板分成多级风道。每级炉膛的长度沿燃烧方向逐渐变短。旋流装置为径向旋流装置。

人孔1用于炉膛检修时候，人能够进入炉膛内部进行查看检修。

观察孔2用于观察炉内火焰燃烧情况和炉内工作情况。

防爆阀9是炉膛内在炉压超过规定压力时候打开，释放炉内压力，确保设备安全运行。

本发明的工作原理描述如下：稀释风通过位于炉头的风道进入炉壳内，再通过多级配风的旋流装置，分别进入多级阶梯炉膛内胆，进入每级炉膛内胆的部分稀释风和没有燃烧的高温燃气混合进行弥散性燃烧。首先在燃烧器的1级炉膛内对燃烧器配风量进行精确控制使得燃烧器初步燃烧区氧含量低，进行贫氧燃烧，部分没有燃烧的燃气和进入该级炉膛里面的稀释风被燃烧的火焰进行了加温同时也是对火焰的降温，被加热后的混合气体进入2级炉膛继续弥散性燃烧，同时通过多级配风的旋流装置的稀释风，掺混到正在燃烧的火焰烟气里面，对火焰再次降温，没有燃烧完成燃气继续进入3级炉膛，这样通过几个回合保证燃料被燃尽，由于燃烧温度低破坏掉了氮氧化物的产生条件，又由于多级阶梯炉膛设计，确保了燃烧温度场足够，使得火焰温度不会一下子突然下降而产生燃烧不完全的情况。最后燃烧完成的烟气和稀释风掺混在一起的工艺烟气通过热风炉出口提供给后续设备。

本发明的工作过程描述如下：燃料和助燃空气通过燃烧器3进入多级阶梯炉膛4，稀释风经过风箱6和多级旋流装置5进入多级阶梯炉膛4，燃料和助燃空气被燃烧器点燃，与稀释风一起在多级阶梯炉膛4进行混合燃烧然，后通过热风炉出口8排出。

本发明的优点是：结构简单，维修方便，通过燃气、烟气多级掺混，在炉膛内部燃烧火焰温度低，烟气温均匀下降，有效控制局部温度过高的现象，因而产生的nox排放大大的减少达到排放标准要求。本发明的热风排放温度为100~900℃，热风中nox浓度在30mg/m³以下，完全符合国家环保对nox最苛刻的排放要求。

本发明对新乡长城集团年产量60万吨矿粉示范生产线进行了改进，生产线使用了本发明多级参混式低氮热风炉，炉膛为8级炉膛，通过实际生产运行测试，通过改造后，热风排放温度为300℃，氮氧化物排放浓度低于30mg/m³（改造前100mg/m³）；生产线废气排放量由18万nm³/h降至5万nm³/h，使成品矿粉天然气耗量降至8.2m³/t（改造前12.6m³/t）。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

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