一种应用富氧助燃技术节能及自动配比的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种应用富氧助燃技术节能及自动配比的装置和方法。该装置包括：自动配比模块和燃烧模块，自动配比模块包括空气引风机、空气供应管线、富氧供应管线、燃料供应管线、助燃风进料管线、混合燃料进料管线、混合器、喷射器和富氧阻火器，燃烧模块包括燃氧分配器、富氧燃烧器和窑炉。一定浓度的富氧气体与燃料在该装置的一次燃烧腔内进行初级燃烧；然后通入空气，在该装置的二次燃烧腔内进行二级燃烧；同时，高速喷射的气体，带动烟气进行自回流。本发明专利技术通过燃料的分级燃烧、浓淡燃烧与烟气自回流，实现了燃料的高效利用，提高燃烧效率的同时，减少了助燃风，降低了氮氧化合物排放量，实现了环保节能。实现了环保节能。实现了环保节能。

【技术实现步骤摘要】
一种应用富氧助燃技术节能及自动配比的装置和方法


[0001]本专利技术属于富氧燃烧领域，具体涉及一种应用富氧助燃技术节能及自动配比的装置和方法。

技术介绍

[0002]世界上最早的富冶炼技术是在1937年，也是早期工业中富氧燃烧技术研究和实践的范例，即富氧在氧气底吹转炉炼钢上的应用。苏联和东西方发达国家，在二十世纪七十年代就开始研究富氧燃烧技术，并在七十年代末八十年代初期取得了良好的应用效果。在八十年代的后期，世界上的许多国家，如：德国、法国、俄罗斯、美国、日本、加拿大、西班牙、意大利等都开始研究富氧燃烧技术的经济性比较，并在越来越广的范围内使用和推广。1973 年～1974年，日本八幡四处轧厂对使用富氧技术的均热炉进行了实验研究，研究表明富氧燃烧技术可节能20％～30％。1978年～1981年，美国联合碳化公司对使用富氧技术的均热炉进行了实验研究。
[0003]2012年11月14日～12月2日，某5000t/d水泥窑上应用了富氧燃烧技术，经测试，富氧燃烧可节煤10.19％。2013年昆明理工大学在某4000t/d水泥回转窑生产线上进行局部富氧助燃试验，结果表明，富氧燃烧节能降耗效果明显，热效率大幅度增大，具有可观的经济及社会效益。
[0004]富氧燃烧技术的节能原理：在燃烧过程中，真正参与燃烧反应的只有约占空气体积21％的氧气，而占空气体积79％的氮气和惰性气体不但不能助燃，还会在燃烧过程中带走大量的热量，所以严重制约了工业炉窑的热效率。在工业炉窑中使用富氧燃烧技术后，节省了加热部分氮气所需的燃料量，由氮气带走的热损失也大大减小，从根本上改善炉膛内部燃料的分布及燃烧状态。
[0005]富氧燃烧可以增强燃料燃烧强度，加快燃料燃尽速度，增强炉内辐射热，减少烟气排放量，降低排烟热损失，提高热效率，降低燃料消耗量，采用35％的富氧浓度，获得相当于空气预热到530℃的效果，具有明显的节能环保效益。随着氧气浓度的增加，烟气排放量、排烟热损失均不断降低，而热效率、炉内辐射热在不断提高，因此富氧燃烧的节能效率明显提高。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种应用富氧助燃技术节能及自动配比的装置，该装置将富氧气体用于燃料助燃，提高燃烧效率、降低氮氧化合物的排放，实现节能环保，还可以对氧气、空气与燃料进行自动配比调节。常规的燃烧通常采用燃料与空气进行前反馈的方式控制，即采用比例阀，控制燃料与空气的空燃比，实现燃烧控制。而本专利技术的关键点在于燃烧控制和富氧节能的结合，通过在燃料中添加25％～45％的富氧，使燃烧更为充分；并根据炉温与烟气含氧量进行后反馈控制，减少助燃空气量及排烟能量损失，燃料、氧气、助燃空气流量及富氧浓度进行自动配比调节，实现了约20％的节能率。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案来实现的：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种应用富氧助燃技术节能及自动配比的装置，该装置包括：自动配比模块和燃烧模块，所述自动配比模块包括空气引风机、空气供应管线、富氧供应管线、燃料供应管线、助燃风进料管线、混合燃料进料管线、混合器、喷射器和富氧阻火器，所述燃烧模块包括燃氧分配器、富氧燃烧器和窑炉，混合器用于富氧与空气的混配，喷射器用于燃料与富氧的混配，燃氧分配器用于富氧与燃料的均匀分配，富氧阻火器用于防止回火引起的爆炸风险；
[0009]其中，空气引风机出口的管线分为如下两路：空气供应管线和助燃风进料管线，其中空气供应管线连接至混合器的空气进口，助燃风进料管线连接至富氧燃烧器的助燃风进口，混合器的氧气进口与富氧供应管线连接，混合器的出口与喷射器的富氧进口连接，燃料供应管线与喷射器的燃料进口连接，喷射器的出口经混合燃料进料管线依次与富氧阻火器、燃氧分配器、富氧燃烧器和窑炉连接。燃烧模块可以设置多种功率(如50kW、100kW、150kW、200kW、 300kW、500kW)，根据窑炉要求进行合理搭配。
[0010]进一步地，混合器和喷射器采用一体化设计，优选喷射器设置在混合器的内部。采用旋流与高速喷射相结合的方式，实现氧气、空气、燃料的有效混合。
[0011]进一步地，所述自动配比模块采用撬装化设计。把燃料管线、富氧管线、空气管线上的相关设备、阀门、仪表、管道管件、控制箱等集合在同一撬装底座上，设备集成度高、占地面积小、运输方便、安装快捷。
[0012]进一步地，富氧燃烧器的内部中轴处设置有一次燃烧腔，富氧燃烧器(靠近助燃风进口处)还设置有空气腔；和/或，
[0013]窑炉的内部中轴处设置有二次燃烧腔，例如为筒状腔体；优选地，二次燃烧腔的侧壁设置有若干烟气回流孔。窑炉优选为高效窑炉或高效节能窑炉。
[0014]进一步地，所述燃料供应管线上依次设置有燃料调压阀、燃料流量计和燃料流量控制阀；和/或，
[0015]所述富氧供应管线上依次设置有氧气流量计、氧气流量控制阀；和/或，
[0016]空气供应管线上设置有空气流量控制阀；和/或，
[0017]助燃风进料管线上设置有助燃风流量控制阀；和/或，
[0018]混合器与喷射器之间设置有富氧浓度分析仪；和/或，
[0019]窑炉上设置有测温仪。
[0020]进一步地，所述燃烧模块安装在窑炉的外部中轴处；和/或，
[0021]所述燃烧模块与自动配比模块通过软管(专用软管)进行连接，安装简单快捷。
[0022]进一步地，混合器的筒体的内部包括混合段和稳定段，混合段设置有旋流器，混合段和稳定段之间设置有富氧分布板，富氧分布板上设置有富氧分布孔，稳定段设置有燃料分布器，燃料分布器上设置有喷射孔，筒体的两端外侧设置有端盖法兰，方便拆卸与清洗；筒体的两端内侧设置有与端盖法兰相配合的筒体法兰；和/或，
[0023]混合器的筒体和内件采用不锈钢材质，保证混合器的清洁与长期使用。
[0024]混合器一般为气体混合器，优选为高效混合器，本专利技术的混合器优选设计成具有以下特点：1)混合器的前部筒体直径根据氧气与空气气量进行设计。内置旋流片(即旋流板)，氧气与空气进入后，在旋流片的作用下，时而左旋，时而右旋，不断的被旋流片切割并
改变流动方向，实现流体轴向上混合；同时，内外侧流体不断搅动混合，实现流体环向上的混合；通过轴向和环向上的不断“切割
‑
混合
‑
重组”，实现氧气与空气的充分混合。2)混合器的中部为稳定段，混合后的富氧空气经旋流器端部的孔板进行均布，富氧浓度分析仪用于测量富氧中氧含量。3)混合器的后部筒体直径根据燃料与富氧气量进行设计，可与前部筒体等径，也可异径设计；喷射器设置在为混合器的内部，在喷射器的后端端部及侧面均匀设置多组喷射孔(φ0.5mm～φ2mm的小孔，小孔数目为12～32个)，燃料经喷射器的前端进口进入，经喷射器的后端小孔高速喷射，撞击并剪切混合器中的富氧气体，使两种气体产生“切割
‑
旋转
ꢀ‑
重组”，达到充分混合的方式。
[0025]进一步地，富氧分布板上设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用富氧助燃技术节能及自动配比的装置，其特征在于，该装置包括：自动配比模块和燃烧模块，所述自动配比模块包括空气引风机(1)、空气供应管线(L03)、富氧供应管线(L02)、燃料供应管线(L01)、助燃风进料管线(L04)、混合燃料进料管线(L05)、混合器(2)、喷射器(9)和富氧阻火器(3)，所述燃烧模块包括燃氧分配器(4)、富氧燃烧器(5)和窑炉(10)，混合器(2)用于富氧与空气的混配，喷射器(9)用于燃料与富氧的混配，燃氧分配器(4)用于富氧与燃料的均匀分配；其中，空气引风机(1)出口的管线分为如下两路：空气供应管线(L03)和助燃风进料管线(L04)，其中空气供应管线(L03)连接至混合器(2)的空气进口，助燃风进料管线(L04)连接至富氧燃烧器(5)的助燃风进口，混合器(2)的氧气进口与富氧供应管线(L02)连接，混合器(2)的出口与喷射器(9)的富氧进口连接，燃料供应管线(L01)与喷射器(9)的燃料进口连接，喷射器(9)的出口经混合燃料进料管线(L05)依次与富氧阻火器(3)、燃氧分配器(4)、富氧燃烧器(5)和窑炉(10)连接。2.一种应用富氧助燃技术节能及自动配比的装置，其特征在于，该装置包括：自动配比模块和燃烧模块，所述自动配比模块包括空气引风机(1)、空气供应管线(L03)、富氧供应管线(L02)、燃料供应管线(L01)、助燃风进料管线(L04)、混合燃料进料管线(L05)、混合器(2)、喷射器(9)和富氧阻火器(3)，所述燃烧模块包括燃氧分配器(4)、富氧燃烧器(5)和窑炉(10)，混合器(2)用于富氧与空气的混配，喷射器(9)用于燃料与富氧的混配，燃氧分配器(4)用于富氧与燃料的均匀分配；其中，空气引风机(1)出口的管线分为如下两路：空气供应管线(L03)和助燃风进料管线(L04)，其中空气供应管线(L03)连接至混合器(2)的空气进口，助燃风进料管线(L04)连接至富氧燃烧器(5)的助燃风进口，混合器(2)的氧气进口与富氧供应管线(L02)连接，混合器(2)和喷射器(9)采用一体化设计，优选喷射器(9)设置在混合器(2)的内部，燃料供应管线(L01)与喷射器(9)的燃料进口连接，喷射器(9)的出口经混合燃料进料管线(L05)依次与富氧阻火器(3)、燃氧分配器(4)、富氧燃烧器(5)和窑炉(10)连接。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述自动配比模块采用撬装化设计。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的装置，其特征在于，富氧燃烧器(5)的内部中轴处设置有一次燃烧腔(501)，富氧燃烧器(5)还设置有空气腔(502)；和/或，富氧燃烧器(5)为单支或多支；和/或，窑炉(10)的内部中轴处设置有二次燃烧腔(1001)；优选地，二次燃烧腔(1001)的侧壁设置有若干烟气回流孔(1003)。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的装置，其特征在于，所述燃料供应管线(L01)上依次设置有燃料调压阀(V01)、燃料流量计(F01)和燃料流量控制阀(V02)；和/或，所述富氧供应管线(L02)上依次设置有氧气流量计(F02)、氧气流量控制阀(V03)；和/或，空气供应管线(L03)上设置有空气流量控制阀(V04)；和/或，助燃风进料管线(L04)上设置有助燃风流量控制阀(V05)；和/或，混合器(2)与喷射...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长建，李震，张海涛，邓拓，杨洪娟，陈立坤，王凤，张椅，赵金录，朱树越，冯相明，徐久立，李红亮，郭昊，
申请(专利权)人：新地能源工程技术有限公司，
类型：发明
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