一种全氧加热炉组合式燃烧系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种全氧加热炉组合式燃烧系统，包括设于加热炉内的全氧燃烧器；所述加热炉分为预热段、加热段及均热段；所述全氧燃烧器由烟气内回流式全氧燃烧器和氧气分级式全氧燃烧器组成；加热炉的均热段两侧侧墙、加热段两侧侧墙上均设置有烟气内回流式全氧燃烧器，加热炉的均热段炉顶及加热段炉顶均设置有氧气分级式全氧燃烧器。本实用新型专利技术克服现有技术中的缺点，采用烟气内回流式全氧燃烧器与氧气分级式全氧燃烧器组合的方式，炉墙两侧布置烟气内回流式全氧燃烧器，炉顶沿中轴线布置氧气分级式全氧燃烧器，实现节能减排的同时，还可以提高炉温均匀性，保证工件的加热质量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种全氧加热炉组合式燃烧系统


[0001]本技术涉及冶金加热炉
，尤其涉及一种全氧加热炉组合式燃烧系统。

技术介绍

[0002]加热炉是钢铁企业轧钢工序的重点耗能设备，近几年来，加热炉的节能减排和精确控制已经成为钢铁企业关注的焦点，企业要求最大限度的节约燃料，降低污染物的排放，同时还要保证钢坯加热质量。全氧燃烧技术是近代发展起来的节能燃烧技术，全氧燃烧是将传统的燃料
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空气燃烧系统改为燃料
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氧气燃烧系统，当燃料
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氧气燃烧系统中氧的纯度达到90％～100％时，即称为全氧燃烧。
[0003]国外将全氧燃烧技术应用于轧钢加热炉的起步较早，期间经历了一般全氧燃烧、分级全氧燃烧、无焰全氧燃烧三个阶段。目前已经开发出了新一代全氧无焰燃烧技术及燃烧器系列产品，广泛应用于不同行业的加热设备上，取得了良好的节能减排效果。国内的全氧燃烧技术目前主要应用于有色、玻璃等行业，如申请公布号为CN 101935145A的中国专利申请公开的一种“提高玻璃液熔解质量的方法”，用于玻璃基板熔解池炉中，是在熔解池炉上设置多组全氧燃烧器的基础上实现的。
[0004]国内在轧钢加热炉上应用全氧燃烧技术的先例很少，申请公布号为CN 114688868 A的中国专利申请公开了“一种用于轧钢加热炉的全氧燃烧系统”，包括加热炉、燃料系统、助燃系统、氮气吹扫系统、排烟系统、控制系统；加热炉包括预热段、加热段、均热段。加热段的上部加热区和下部加热区的侧墙上设置全氧无焰燃烧器，所述全氧无焰燃烧器上下分层、左右叠错布置。均热段的上部加热区和下部加热区的侧墙上设置全氧无焰燃烧器，所述全氧无焰燃烧器上下分层、左右叠错布置；所述均热段上部加热区端墙上设置全氧无焰燃烧器，水平单层布置。控制系统包括坯料跟踪系统、智能温控系统、炉膛压力控制系统、连锁报警保护系统和坯料保温待轧系统。旨在提高轧钢加热炉燃烧效率和传热效率，达到提高产能、节约燃料、减少排放及提高产品质量的目的。但全氧燃烧温度过高，使钢坯容易过烧，同时燃烧产生的烟气量大大减少，炉膛内气体流动性减弱，严重降低了加热炉炉温均匀性，进而影响工件的加热质量，严重时甚至导致轧机无法正常工作。

技术实现思路

[0005]本技术提供了一种全氧加热炉组合式燃烧系统，克服现有技术中的缺点，采用烟气内回流式全氧燃烧器与氧气分级式全氧燃烧器组合的方式，炉墙两侧布置烟气内回流式全氧燃烧器，炉顶沿中轴线布置氧气分级式全氧燃烧器，实现节能减排的同时，还可以提高炉温均匀性，保证工件的加热质量。
[0006]为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案实现：
[0007]一种全氧加热炉组合式燃烧系统，包括设于加热炉内的全氧燃烧器；所述加热炉分为预热段、加热段及均热段；所述全氧燃烧器由烟气内回流式全氧燃烧器和氧气分级式
全氧燃烧器组成；加热炉的均热段两侧侧墙、加热段两侧侧墙上均设置有烟气内回流式全氧燃烧器，加热炉的均热段炉顶及加热段炉顶均设置有氧气分级式全氧燃烧器；全氧燃烧器的燃料气接口通过燃料气管道连接燃料气气源，燃料气管道上设有燃料气流量调节阀；全氧燃烧器的氧气接口通过对应的氧气支管道连接氧气主管道，氧气主管道通过氧气气源管道连接氧气气源，氧气主管道与氧气气源管道之间设氧气阀组；各条氧气支管道上分别设有氧气流量调节阀。
[0008]所述烟气内回流式全氧燃烧器上下分层、左右叠错布置。
[0009]所述氧气分级式全氧燃烧器沿炉顶的中轴线均匀布置。
[0010]所述烟气内回流式全氧燃烧器包括烧嘴Ⅰ及烧嘴砖Ⅰ；烧嘴Ⅰ由中心氧气通道及燃料气通道Ⅰ组成，燃料气通道Ⅰ与中心氧气通道同轴设置于中心氧气通道的外围；烧嘴Ⅰ的喷口一端固定在烧嘴砖Ⅰ的中心孔中，中心氧气通道的对应端设中心氧气喷口，燃料气通道Ⅰ的对应端设多个燃料气喷口Ⅰ；中心氧气通道的另一端设中心氧气进口，燃料气通道Ⅰ的另一端设燃料气进口Ⅰ；烧嘴Ⅰ外围的喷嘴砖Ⅰ中设多个二次氧气通道Ⅰ及对应的烟气循环通道；二次氧气通道Ⅰ在对应烧嘴Ⅰ的喷口一端设二次氧气喷口Ⅰ，二次氧气通道Ⅰ的另一端设二次氧气进口Ⅰ；二次氧气通道Ⅰ的中部设二次氧气缩颈段，烟气循环通道的一端连接二次氧气缩颈段的收缩部，烟气循环通道的另一端在对应烧嘴Ⅰ的喷口一端设烟气吸入口。
[0011]所述二次氧气通道Ⅰ的轴线与烧嘴Ⅰ的轴线平行，并且沿烧嘴Ⅰ的周向均匀设置。
[0012]所述烟气循环通道由直段及斜段组成，直段的一端连接二次氧气缩颈段的收缩部，直段的另一端连接斜段的一端，斜段的另一端远离二次氧气通道Ⅰ。
[0013]所述氧气分级式全氧燃烧器包括烧嘴Ⅱ及烧嘴砖Ⅱ；烧嘴Ⅱ由燃料气通道Ⅱ及一次氧气通道组成，一次氧气通道与燃料气通道Ⅱ同轴设置于燃料气通道Ⅱ的外围；烧嘴Ⅱ的喷口一端固定在烧嘴砖Ⅱ的中心孔中，燃料气通道Ⅱ的对应端设燃料气喷口Ⅱ，一次氧气通道的对应端设一次氧气喷口；燃料气通道Ⅱ的另一端设燃料气进口Ⅱ，一次氧气通道的另一端设一次氧气进口；烧嘴Ⅱ外围的喷嘴砖Ⅱ中设多个二次氧气通道Ⅱ；二次氧气通道Ⅱ在对应烧嘴Ⅱ的喷口一端设二次氧气喷口Ⅱ，二次氧气通道Ⅱ的另一端设二次氧气进口Ⅱ。
[0014]所述烧嘴砖Ⅱ的中心孔由直孔及扩张段组成，烧嘴Ⅱ置于直孔中，扩张段是向烧嘴Ⅱ的喷口一端扩大的锥形孔。
[0015]所述二次氧气通道Ⅱ沿烧嘴Ⅱ的周向均匀设置。
[0016]所述二次氧气通道Ⅱ的轴线与烧嘴Ⅱ的轴线具有一个夹角，且二次氧气通道Ⅱ的二次氧气喷口Ⅱ一端靠近烧嘴Ⅱ的轴线。
[0017]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0018]1)采用烟气内回流式全氧燃烧器与氧气分级式全氧燃烧器组合的方式，炉墙两侧布置烟气内回流式全氧燃烧器，炉顶沿中轴线布置氧气分级式全氧燃烧器，实现节能减排的同时，还可以提高炉温均匀性，保证工件的加热质量；
[0019]2)在加热段和均热段的炉顶沿中轴线布置氧气分级式全氧燃烧器，对炉膛中部进行补热，避免了采用常规全氧燃烧系统的加热炉由于燃烧烟气量减少、烟气对炉膛内部的扰动效果变差，而出现的炉膛中部温度偏低、影响炉膛温度均匀性的问题；同时，采用氧气分级燃烧技术的全氧燃烧器可使燃料气处于贫氧环境中燃烧，有效控制燃烧温度，避免NO
X
排放超标问题；
[0020]3)在炉墙两侧布置烟气内回流式全氧燃烧器，采用烟气回流技术的全氧燃烧器可使燃烧产生的烟气量有所增加，强化烟气对炉膛内部扰动效果，使火焰体积增加，有利于保证炉膛温度的均匀性；
[0021]4)采用烟气内回流式全氧燃烧器与氧气分级式全氧燃烧器组合方式的全氧燃烧炉，燃烧温度降低，钢坯不易过烧，同时避免了局部高温火焰对耐火材料造成严重冲刷以及形成大量NO
X
的问题。
附图说明
[0022]图1是本技术所述一种全氧加热炉组合式燃烧系统的结构示意图。
[0023]图2是本技术所述全氧加热炉炉膛内燃烧器布置情况示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全氧加热炉组合式燃烧系统，包括设于加热炉内的全氧燃烧器；所述加热炉分为预热段、加热段及均热段；其特征在于，所述全氧燃烧器由烟气内回流式全氧燃烧器和氧气分级式全氧燃烧器组成；加热炉的均热段两侧侧墙、加热段两侧侧墙上均设置有烟气内回流式全氧燃烧器，加热炉的均热段炉顶及加热段炉顶均设置有氧气分级式全氧燃烧器；全氧燃烧器的燃料气接口通过燃料气管道连接燃料气气源，燃料气管道上设有燃料气流量调节阀；全氧燃烧器的氧气接口通过对应的氧气支管道连接氧气主管道，氧气主管道通过氧气气源管道连接氧气气源，氧气主管道与氧气气源管道之间设氧气阀组；各条氧气支管道上分别设有氧气流量调节阀。2.根据权利要求1所述的一种全氧加热炉组合式燃烧系统，其特征在于，所述烟气内回流式全氧燃烧器上下分层、左右叠错布置。3.根据权利要求1所述的一种全氧加热炉组合式燃烧系统，其特征在于，所述氧气分级式全氧燃烧器沿炉顶的中轴线均匀布置。4.根据权利要求1或2所述的一种全氧加热炉组合式燃烧系统，其特征在于，所述烟气内回流式全氧燃烧器包括烧嘴Ⅰ及烧嘴砖Ⅰ；烧嘴Ⅰ由中心氧气通道及燃料气通道Ⅰ组成，燃料气通道Ⅰ与中心氧气通道同轴设置于中心氧气通道的外围；烧嘴Ⅰ的喷口一端固定在烧嘴砖Ⅰ的中心孔中，中心氧气通道的对应端设中心氧气喷口，燃料气通道Ⅰ的对应端设多个燃料气喷口Ⅰ；中心氧气通道的另一端设中心氧气进口，燃料气通道Ⅰ的另一端设燃料气进口Ⅰ；烧嘴Ⅰ外围的喷嘴砖Ⅰ中设多个二次氧气通道Ⅰ及对应的烟气循环通道；二次氧气通道Ⅰ在对应烧嘴Ⅰ的喷口一端设二次氧气喷口Ⅰ，二次氧气通道Ⅰ的另一端设二次氧气进口Ⅰ；二次氧气通道Ⅰ的中部设二次氧气缩颈段，烟气循环通道的一端连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏元，谢国威，张世煜，徐阳，门传政，
申请(专利权)人：中钢集团鞍山热能研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：