一種加熱爐低NOx煙氣循環富氧燃燒裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種加熱爐低NOx煙氣循環富氧燃燒裝置及方法，裝置包括主煙道和煙氣循環支煙道，主煙道連接加熱爐煙氣出口和煙囪，其上設有煤氣換熱器；煙氣循環支煙道從靠近加熱爐煙氣出口處的主煙道上引出，通過煙氣循環引風機連接加熱爐燒嘴；靠近燒嘴一側的煙氣循環支煙道內設氧氣噴射器，氧氣噴射器另外通過氧氣輸送管連接氧氣管網；氧氣噴射器前方的煙氣循環支煙道設截面漸擴形混合段，氧氣噴射器后方的煙氣循環支煙道上設氮氣吹掃管。本發明專利技術可減少助燃氣體中N2的供入，大幅度降低煙氣中NOx生成；將煙氣余熱回收，大幅度減少了煙氣的排放量，既可以提高燃料的利用率，又可以大大降低NOx的排放，同時富集了煙氣中CO2濃度，有利于CO2回收利用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及工業爐燃燒
，尤其涉及一種用于軋鋼加熱爐的加熱爐低NOx煙氣循環富氧燃燒裝置及方法。
技術介紹
軋鋼加熱爐排出煙氣帶出的熱量約占燃料提供熱量的40％左右，在熱損失中所占比例最大，煙氣成分主要是N2/CO2/H2O,其中N2占的比例最大，一般為60％左右，CO2/H2O是燃料燃燒化學反應的生成成分，而N2是隨著助燃空氣以79％的高比例帶入爐內的，N2為不參與燃燒的惰性氣體，進入爐內只會帶來兩方面的負面影響：一是煙氣中N2占的比例最大，帶走的熱量最大；二是高溫下與O2容易生產NOx有害物質，對大氣造成污染。如果把助燃空氣中無用的N2去除，將大大減少煙氣的體積，降低煙氣帶走的熱損失，潔凈煙氣，減輕大氣污染。從設備結構上，還可以縮小爐體尺寸，更有利于控制爐內溫度均勻性。目前加熱爐很少采用煙氣循環方式，僅有的煙氣循環技術，采用的是將煙氣通過燒嘴高速噴射形成的負壓將煙氣循環到燒嘴根部，與新鮮的燒嘴混合氣混合后，再噴入爐內，目的是淡化火焰局部可燃氣氛，降低高溫區NOx的生成，其靠自然抽力循環煙氣，仍不能使N2大量減少，加熱爐熱損失無法從根本上降低。目前加熱爐采用的富氧燃燒技術，是在助燃空氣中增加O2的濃度，稀釋了N2的濃度，提高了燃燒效率，減少了煙氣量，從一定程度上提高了燃料利用率。但助燃空氣中，O2占的比例越高，N2的含量才能越低。一般對于加熱爐最高1300℃的工藝要求，富氧率35％已經可以滿足要求，富氧率超過40％對加熱爐提高溫度、降低熱效率的效果已不明顯。這時N2的含量仍占60％左右。因而，降低助燃空氣中N2的含量，仍有很大的節能潛力。申請號為200910037908.9(申請日為2009年3月16日)的中國專利，公開了一種“煙氣循環高溫空氣節能環保燃燒技術”，采用的是將煙氣循環對助燃空氣實施摻混的方式，實現一種貧氧高溫燃燒，平抑理論火焰溫度，降低NOx生成。但由于助燃空氣直接入爐，仍有79％的N2摻入煙氣中，煙氣量沒有減少，熱損失較大。申請號為03108589.X(申請日為2003年3月31日)的中國專利，公開了名為“煙氣循環利用加熱裝置及應用”的技術方案，采用“煙氣熱泵”將煙氣循環做為加熱爐熱源，節省能量。但沒有考慮減少煙氣中N2含量，N2帶走的熱量還是比較大。《冶金能源》1995年18卷3期中發表的“煙氣直接入爐循環的節能作用”一文中，提出利用燒嘴引射爐膛煙氣直接入爐循環的可行性及節能作用。但靠燒嘴自身引射作用，煙氣量不可控，循環量有限，所以節能效果不大，也沒有解決降低煙氣中大量惰性氣體N2的問題。《工業爐》Vol.34No.1Jan.2012中發表的“煙氣自循環加熱爐內預熱空氣溫度對燃燒過程的影響”一文中，提出將煙氣直接吸入燒嘴內，用于預熱空氣溫度，爐內形成的煙氣仍然是含N2量較大，煙氣體積沒有減少，排出爐外的煙氣熱損失降低是靠降低溫度來實現的。由于加熱爐結構沒有減少，機械設備仍需要消耗較大的能量。
技術實現思路
本專利技術提供了一種加熱爐低NOx煙氣循環富氧燃燒裝置及方法，將加熱爐排出的一部分煙氣進行循環，同時摻入氧氣進行混合形成氧含量為21％～30％的混合氣體送入燃燒器作為助燃氣體，經過幾次循環，助燃氣體中N2的濃度比例逐漸降低，最后基本排空；本專利技術可減少助燃氣體中N2的供入，大幅度降低了煙氣中的NOx生成；由于煙氣循環利用，大幅度減少了煙氣的排放量，將煙氣余熱回收，既可以提高燃料的利用率，又可以大大降低NOx的排放，同時富集了煙氣中CO2濃度，有利于CO2回收利用。為了達到上述目的，本專利技術采用以下技術方案實現：一種加熱爐低NOx煙氣循環富氧燃燒裝置，包括主煙道和煙氣循環支煙道，所述主煙道連接加熱爐煙氣出口和煙囪，其上設有煤氣換熱器；煙氣循環支煙道從靠近加熱爐煙氣出口處的主煙道上引出，通過煙氣循環引風機連接加熱爐燒嘴；靠近燒嘴一側的煙氣循環支煙道內設氧氣噴射器，氧氣噴射器另外通過氧氣輸送管連接氧氣管網；氧氣噴射器前方的煙氣循環支煙道設截面漸擴形混合段，氧氣噴射器后方的煙氣循環支煙道上設氮氣吹掃管。所述氧氣輸送管自氧氣噴射器一端向氧氣管網方向依次設有氧氣盲板切斷閥、流量調節閥、流量孔板、兩級減壓閥組、過濾器和氧氣截止閥。所述煙氣循環引風機前的煙氣循環支煙道上設煙氣切換調節閥。所述氧氣噴射器設有拉瓦爾噴嘴。所述煙氣循環支煙道內設有耐高溫保溫材料的內襯。基于一種加熱爐低NOx煙氣循環富氧燃燒裝置的煙氣循環富氧燃燒方法，包括如下步驟：1)從加熱爐煙氣出口排出的煙氣分成兩路，一路煙氣進入主煙道，并經煤氣換熱器與煤氣換熱后從煙囪排出；另一路煙氣在煙氣循環引風機的作用下從主煙道上的入口進入煙氣循環支煙道，通過煙氣切換調節閥調節流量后，送往加熱爐燒嘴一側；2)從鋼鐵廠內的氧氣管網輸出的氧氣，經過濾器過濾后，由兩級減壓閥組將壓力降到0.1～0.12MPa，再由氧氣流量調節閥調節流量，通過氧氣噴射器的拉瓦爾噴嘴噴入循環煙氣中，氧氣在混合段與煙氣進行充分混合后，形成含氧量在21％～30％的混合氣體，再送入燒嘴作為助燃風與煤氣混合進行燃燒；3)氧氣噴射器后方的氧氣輸送管上設有氮氣吹掃管，當氧氣停止供入時，通入低溫氮氣進行保護。由煙氣循環引風機引入循環支煙道的煙氣量為加熱爐排出總煙氣量的50％～60％。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：1)將加熱爐排出的一部分煙氣進行循環利用，同時利用鋼鐵廠內富裕的氧氣補充煙氣的含氧量，煙氣摻入氧氣進行混合后形成氧含量為21％～30％的混合氣體送入燃燒器作為助燃氣體使用；2)降低了常規助燃空氣中N2的含量，避免爐內在高溫下生成大量的NOx，經過幾次循環，助燃氣體中N2的濃度比例逐漸降低，最后基本排空(N2的含量降為1％以下)；3)通過煙氣循環利用及富氧燃燒過程，大幅度減少了煙氣的排放量，將煙氣余熱回收，既可以提高加熱爐燃料的利用率，又可以大大降低加熱爐煙氣中NOx的排放量，減少大氣污染；同時富集了煙氣中CO2濃度，有利于CO2回收利用。附圖說明圖1是本專利技術所述裝置的結構示意圖。圖中：1.加熱爐2.煤氣換熱器3.主煙道4.煙囪5.煙氣循環支煙道6.煙氣切換調節閥7.煙氣循環引風機8.燒嘴9.氧氣管網10.兩級減壓閥組11.氧氣截止閥12.過濾器13.流量孔板14.流量調節閥15.氧氣盲板切斷閥16.氧氣噴射器17.混合段18.氮氣吹掃管19.煤氣管道具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式作進一步說明：見圖1，是本專利技術所述裝置的結構示意圖，本專利技術所述一種加熱爐低NOx煙氣循環富氧燃燒裝置，包括主煙道和煙氣循環支煙道，所述主煙道連接加熱爐煙氣出口和煙囪，其上設有煤氣換熱器；煙氣循環支煙道從靠近加熱爐煙氣出口處的主煙道上引出，通過煙氣循環引風機連接加熱爐燒嘴；靠近燒嘴一側的煙氣循環支煙道內設氧氣噴射器，氧氣噴射器另外通過氧氣輸送管連接氧氣管網；氧氣噴射器前方的煙氣循環支煙道設截面漸擴形混合段，氧氣噴射器后方的煙氣循環支煙道上設氮氣吹掃管。所述氧氣輸送管自氧氣噴射器一端向氧氣管網方向依次設有氧氣盲板切斷閥、流量調節閥、流量孔板、兩級減壓閥組、過濾器和氧氣截止閥。所述煙氣循環引風機前的煙氣循環支煙道上設煙氣切換調節閥。所述氧氣噴射器設有拉瓦爾噴嘴本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種加熱爐低NOx煙氣循環富氧燃燒裝置，其特征在于，包括主煙道和煙氣循環支煙道，所述主煙道連接加熱爐煙氣出口和煙囪，其上設有煤氣換熱器；煙氣循環支煙道從靠近加熱爐煙氣出口處的主煙道上引出，通過煙氣循環引風機連接加熱爐燒嘴；靠近燒嘴一側的煙氣循環支煙道內設氧氣噴射器，氧氣噴射器另外通過氧氣輸送管連接氧氣管網；氧氣噴射器前方的煙氣循環支煙道設截面漸擴形混合段，氧氣噴射器后方的煙氣循環支煙道上設氮氣吹掃管。

【技術特征摘要】
1.一種加熱爐低NOx煙氣循環富氧燃燒裝置，其特征在于，包括主煙道和煙氣循環支煙道，所述主煙道連接加熱爐煙氣出口和煙囪，其上設有煤氣換熱器；煙氣循環支煙道從靠近加熱爐煙氣出口處的主煙道上引出，通過煙氣循環引風機連接加熱爐燒嘴；靠近燒嘴一側的煙氣循環支煙道內設氧氣噴射器，氧氣噴射器另外通過氧氣輸送管連接氧氣管網；氧氣噴射器前方的煙氣循環支煙道設截面漸擴形混合段，氧氣噴射器后方的煙氣循環支煙道上設氮氣吹掃管。2.根據權利要求1所述的一種加熱爐低NOx煙氣循環富氧燃燒裝置，其特征在于，所述氧氣輸送管自氧氣噴射器一端向氧氣管網方向依次設有氧氣盲板切斷閥、流量調節閥、流量孔板、兩級減壓閥組、過濾器和氧氣截止閥。3.根據權利要求1所述的一種加熱爐低NOx煙氣循環富氧燃燒裝置，其特征在于，所述煙氣循環引風機前的煙氣循環支煙道上設煙氣切換調節閥。4.根據權利要求1所述的一種加熱爐低NOx煙氣循環富氧燃燒裝置，其特征在于，所述氧氣噴射器設有拉瓦爾噴嘴。5.根據權利要求1所述的一種加熱爐低NOx煙氣循環富氧燃燒裝置，其特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賈麗娣，于海斌，郝博，劉強，張禹，馬光宇，趙愛華，徐大勇，李衛東，劉常鵬，
申請(專利權)人：鞍鋼股份有限公司，
類型：發明
國別省市：遼寧;21