一种热风炉系统及其对应的燃烧控制方法
【专利摘要】本发明提供一种热风炉系统，由于采用了两个阀门控制助燃风(流量调节阀和氧量调节阀)，所述流量调节风门精确调节空气与助燃天然气比15：1，确保助燃天然气充分燃烧；所述氧量调节风门根据氧量测点的反馈，控制进入系统热风氧量1％以下，既能给低温热解气燃烧提供足够的氧气，又能维持系统热风惰性氛围，防止原煤在干燥、热解过程发生自燃、爆炸风险。从而克服现有技术中热风炉燃烧的缺陷。
【专利说明】一种热风炉系统及其对应的燃烧控制方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及一种改进的热风炉系统及其对应的燃烧控制方法。
【背景技术】
[0002]褐煤是煤化程度最低的矿产煤，一种介于泥炭与浙青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。富含挥发分，易于燃烧并冒烟。褐煤由于高水分，高挥发份，低热值，且极易自燃的特点，从而不适于长期储存和长距离运输，长期被视作一种劣质煤炭资源，目前仅用做坑口电厂燃料和坑口气化原料，限制了褐煤资源的合理开发利用。如何高效转化利用褐煤等低阶煤就成了煤炭利用的一个重要问题。其中最令人感兴趣的是把褐煤转化为相对清洁的液体燃料。褐煤的有效综合利用近年来成为一个热门研究和极具开发前景的领域。
[0003]目前，国内外热风炉燃烧技术的设备较多，主要有以下几种:
[0004]顶燃式热风炉燃烧器及其控制方法(专利号CN1254761A)本发明为一种用于延长顶燃式热风炉燃烧器寿命的通风冷却装置及其控制方法，属于钢铁工业中的炼铁【技术领域】。本发明是在现有的顶燃式热风炉的助燃风环管上设一通冷风环管，所述通冷风环管通过通冷风管道和高炉冷风管道相连，在通冷风管道上设有通冷风截断阀和通冷风调节阀。本发明提供的顶燃式热风炉燃烧器的通冷风冷却装置的控制方法，可实现既不让热风进入燃烧器又不让过多的冷风进入顶燃式热风炉影响风温的目的。 [0005]热风炉燃烧机(专利号CN201787574U) —种热风炉燃烧机，由机壳、燃烧器、鼓风机组成。机壳内安装燃烧器和鼓风机，燃烧器为预混燃气燃烧器，由壳体、预混室、鼓风机连接口、燃气连接口、燃烧板、燃烧室构成，靠燃烧室一端的壳体连同燃烧室伸出机壳外，燃烧室连同机壳外的壳体伸入热风炉炉口。燃气和鼓风机输出的助燃风同时进入预混室，进行燃烧前的预混合后，经过燃烧板进入燃烧室燃烧，火焰由炉口向炉膛喷射。燃气因为有鼓风机的新鲜助燃风源持续、合理供给，更有经预混室在燃烧前的预混合，燃烧充分彻底，热效率高。
[0006]上述热风炉燃烧设备主要存在的缺点:
[0007]热风炉内可供助燃的新鲜空气只有炉口流入的部分，远远不能满足大流量燃气的助燃需求，造成大量燃气未经燃烧就被输热系统的吸热风机吸走，浪费了能源，增加了烘干成本；
[0008]煤的热解过程中产生的热解气热值低，热风炉炉膛温度低，热解气燃烧不完全，排放造成了空气污染。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种改进的热风炉系统及其燃烧控制方法，以能够克服现有技术中热风炉燃烧的缺陷。
[0010]为了实现上述目的，本发明所述的热风炉系统采用了如下结构:其包括有热风炉、助燃风机、燃烧器、风门、阀门、测量元件，所述热风炉包括有通过隔断隔开的燃烧室和混合室，所述燃烧器设置于燃烧室上，所述助燃风机变频运行精确控制助燃风量，助燃风机与燃烧器之间的管道上设置有排空阀，所述排空阀与燃烧器之间设置有快关风门，当热风炉灭火保护动作后，该快关风门快速关闭，防止炉内氧量突然上升；所述快关风门与燃烧器之间的管道分为并列的两支，分别为流量调节管道和氧量调节管道，所述流量调节管道上设置有流量调节风门，所述氧量调节管道上设置有氧量调节风门，所述流量调节风门的设置有利于热风炉点火初期精确调整风量，满足助燃风机运行最小流量要求，避免助燃风机在不稳定区域运行，调节所述流量调节风门的开度，提供足够的助燃风使得燃气能够充分燃烧，所述氧量调节风门根据氧量传感器反馈信号，精确调节热风含氧量，维持惰性氛围，满足后续工艺需要。
[0011]进一步地，本发明所述的热风炉系统其还包括有设置于助燃天然气管道上的快关阀，所述快关阀与所述燃烧器之间的天然气管道分为两支，分别为助燃天然气管道和点火天然气管道，所述助燃天然气管道上还设置有助燃天然气调节阀，所述点火天然气管道上还设置有点火天然气调节阀，根据炉膛温度调节上述两个阀，始终保持炉膛温度在800到950摄氏度之间，点火天然气调节阀常开，起到长明灯作用。
[0012]进一步地，燃烧器的喷口沿圆周布置，助燃天然气均匀布置在内圆周，低热值热解气均匀布置在外圆周，当燃烧室温度下降时，开大助燃天然气阀门，关小低热值低温热解气阀门，提高燃烧室温度 ，确保低热值温热解气充分混合燃烧。
[0013]进一步地，本发明所述的热风炉系统，低热值热解气通过热解气管道进入热风炉的燃烧器，所述热解气管道上设置有调节风门，所述热风炉的燃烧室中设置有燃烧室温度测点，用于监测燃烧室温度，保持燃烧室温度在800到950摄氏度之间，根据燃烧室温度测点的反馈及时调整进入炉膛的热解气量，防止燃烧室温度过低热风炉熄火。
[0014]进一步地，本发明所述的热风炉系统，混合风通过混合风管道进入热风炉的混合室，所述混合风管道上设置有调节风门，所述热风炉的混合室中设置有系统热风温度测点，以监测进入系统热风温度，使进入系统热风温度满足煤干燥、热解工艺需要，根据进入系统热风温度测点的温度显示精确调整进入系统热风的温度。
[0015]进一步地，一种与上述热风系统对应的燃烧控制方法，步骤一，热风炉点火，通过启动助燃风机，开启快关风门、天然气快关阀，开启流量调节风门和点火天然气调节阀，启动点火器点火；步骤二，热风炉升温，调节助燃天然气调节阀开始升温，调节流量调节风门精确调节空气与助燃天然气比15:1 ;步骤三，稳定燃烧，当系统热风温度达到设计温度后，根据系统热风温度测点反馈温度调节混合风调节风门维持系统热风温度稳定。
[0016]进一步地，如上所述的热风炉燃烧控制方法，在步骤三中，随着燃烧的进行，系统热风温度会上升，并且逐渐有低温热解气产生，逐步开启所述低温热解气调节风门，根据燃烧室温度测点温度反馈开大助燃天然气调节阀和流量调节风门保证燃烧稳定。
[0017]进一步地，如上所述的热风炉燃烧控制方法，根据氧量测点的反馈，通过调节氧量调节风门控制系统热风氧量在1%以下。
[0018]进一步地，如上所述的热风炉燃烧控制方法，随着主装置低温热解气产量的增加，逐步开大低温热解气调节风门，助燃天然气调节阀、流量调节风门、氧量调节风门以增加热风炉热负荷直至主装置满负荷运行。
[0019]本发明所述的热风炉系统，由于采用了两个阀门控制助燃风(流量调节阀和氧量调节阀)，所述流量调节风门精确调节空气与助燃天然气比15:1，确保助燃天然气充分燃烧；所述氧量调节风门根据氧量测点的反馈，控制进入系统热风氧量1%以下，既能给低温热解气燃烧提供足够的氧气，又能维持系统热风惰性氛围，防止原煤在干燥、热解过程发生自燃、爆炸风险。
[0020]采用了上述控制方法后，能够使得燃烧室温度始终维持在800°C以上，以确保低热值热解气充分完成燃烧，精确调节燃烧助燃风，使得氧量既能满足燃气充分燃烧需要，又能维持热风惰性氛围，避免原料煤在干燥热解过程中自燃发生。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明所述热风炉燃烧控制方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0022]为了更好的理解本发明的目的，下面结合背景、附图以及实际工况，对本发明所述的热风炉系统及其对应的燃烧控制方法工艺进行详细描述。
[0023]本发明所述的热风炉系统包括有:热风炉14、助燃风机1、燃烧器15、多个风门、多个阀门、多个测量元件，所述热风炉14包括有通过隔断隔开的燃烧室和混合室，所述燃烧器15设置于燃烧室的侧部，所述助燃风机I变频运行精确控制助燃风量，助燃风机I与燃烧器15之间的管道上设置有排空阀2，所述排空阀2与燃烧器15之间设置有快关风门3，当热风炉灭火保护动作后，该快关风门3快速关闭，防止炉内氧量突然上升；所述快关风门3与燃烧器之间的管道分为并列的两支，分别为流量调节管道和氧量调节管道，所述流量调节管道上设置有流 量调节风门4，所述氧量调节管道上设置有氧量调节风门5，所述流量调节风门4的设置有利于热风炉点火初期精确调整风量，满足助燃风机运行最小流量要求，避免助燃风机在不稳定区域运行，调节所述流量调节风门4的开度，提供足够的助燃风使得燃气能够充分燃烧，所述氧量调节风门5根据氧量传感器12反馈信号，精确调节热风含氧量，维持惰性氛围，满足后续工艺需要。
[0024]助燃天然气通过助燃天然气管道进入燃烧器15，所述助燃天然气管道上设快关阀6，热风炉灭火保护动作后快速关闭，防止灭火后大量天然气进入热风炉，进而发生爆炸；所述快关阀6与所述燃烧器15之间的天然气管道分为两支，分别为助燃天然气管道和点火天然气管道，所述助燃天然气管道上还设置有助燃天然气调节阀7，所述点火天然气管道上还设置有点火天然气调节阀8，根据炉膛温度调节上述两个阀，始终保持炉膛温度在800到950摄氏度之间，点火天然气调节阀8常开，起到长明灯作用。
[0025]低温热解气通过热解气管道进入热风炉的燃烧室，所述热解气管道上设置有调节风门9，所述热风炉的燃烧室中设置有燃烧室温度测点11，用于监测燃烧室温度，保持燃烧室温度在800到950摄氏度之间，根据燃烧室温度测点11的反馈，及时调整进入炉膛的热解气量，防止燃烧室温度过低热风炉熄火；混合风通过混合风管道进入热风炉的混合室，所述混合风管道上设置有调节风门10，所述热风炉的混合室中设置有系统热风温度测点13，以监测进入系统热风温度，使进入系统热风温度满足煤干燥、热解工艺需要，根据进入系统热风温度测点13的温度显示精确调整进入系统热风的温度。
[0026]进一步地，所述热风炉内部通过砌耐火砖将炉膛隔断为两个腔室，前部燃烧室维持足够高的温度(800°C~950°C )，保证低温热解气充分燃烧；后部混合室通过调节混合风阀门10的开度，精确调节进入系统热风温度(300°C~550°C )，满足原煤干燥、热解需要。
[0027]下面结合上述燃气热风炉的结构，详细的介绍一下该燃气热风炉的燃烧控制方法。系统氮气置换完毕，热风炉氧含量在1%以下，启动助燃风机1，开启快关风门3、天然气快关阀6，开启流量调节风门4和点火天然气调节阀8，启动点火器点火。燃烧室着火后调开助燃天然气调节阀7开始升温，调节流量调节风门4精确调节空气与助燃天然气比15:1，当系统热风温度达到设计温度后，根据系统热风温度测点13反馈温度调节混合风调节风门10维持系统热风温度稳定。
[0028]随着系统热风温度上升，逐渐有低温热解气产生，逐步开启低温热解气调节风门9，因低温热解气热值低，炉膛温度会开始下降，根据燃烧室温度测点11温度反馈开大助燃天然气调节阀7和流量调节风门4(始终维持空气与助燃天然气比15:1)保证燃烧稳定。根据氧量测点12的反馈调节氧量调节风门5控制系统热风氧量在1%以下。按照上述方法随着主装置低温热解气产量的增加，逐步开大低温热解气调节风门9，助燃天然气调节阀
7、流量调节风门4、氧量调节风门以增加热风炉热负荷直至主装置满负荷运行。
[0029]本发明所述的改进的热风炉燃烧控制方法，能够使得燃烧室温度始终维持在800°C以上，以确保低热值热解气充分完成燃烧，精确调节燃烧助燃风，使得氧量既能满足燃气充分燃烧需要，又能维持热风惰性氛围，避免原料煤在干燥热解过程中自燃发生。 [0030]以上所述仅是本发明所述热风炉系统以及其燃烧控制方法的一种【具体实施方式】，应当指出，对于相关领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，做出的细微变型和改进，也应视为属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种热风炉系统，其包括有热风炉(14)、助燃风机(I)、燃烧器(15)、风门、测量元件，所述热风炉(14)的内部设置有隔断将热风炉分为燃烧室和混合室，所述燃烧器(15)设置于燃烧室上；所述助燃风机(I)与燃烧器(15)之间的管道上设置有排空阀(2)，所述排空阀(2)与燃烧器(15)之间设置有快关风门(3)，当热风炉灭火保护动作后，该快关风门(3)快速关闭，防止炉内氧量突然上升；所述快关风门(3)与燃烧器之间的管道分为并列的两支，分别为流量调节管道和氧量调节管道，所述流量调节管道上设置有流量调节风门(4)，所述氧量调节管道上设置有氧量调节风门(5)。
2.如权利要求1所述的热风炉系统，其还包括有设置于助燃天然气管道上的快关阀(6)，所述快关阀(6)与所述燃烧器(15)之间的天然气管道分为两支，分别为助燃天然气管道和点火天然气管道，所述助燃天然气管道上还设置有助燃天然气调节阀(7)，所述点火天然气管 道上还设置有点火天然气调节阀(8)，根据炉膛温度调节上述两个阀，始终保持炉膛温度在800到950摄氏度之间，点火天然气调节阀⑶常开，起到长明灯作用。
3.如权利要求2所述的热风炉系统，热解气通过热解气管道进入燃烧器，所述热解气管道上设置有调节风门(9)，所述热风炉的燃烧室中设置有燃烧室温度测点(11)，用于监测燃烧室温度，保持燃烧室温度在800到950摄氏度之间，根据燃烧室温度测点(11)的反馈及时调整进入炉膛的热解气量，防止燃烧室温度过低热风炉熄火。
4.如权利要求2所述的热风炉系统，混合风通过混合风管道进入热风炉的混合室，所述混合风管道上设置有调节风门(10)，所述热风炉的混合室中设置有系统热风温度测点(13)，以监测进入系统的热风温度，使进入系统的热风温度满足煤干燥、热解工艺需要，根据进入系统热风温度测点13的温度显示精确调整进入系统热风的温度。
5.一种根据前述任一权利要求所述热风系统的燃烧控制方法，步骤一，热风炉点火，通过启动助燃风机(I)，开启快关风门(3)、天然气快关阀(6)，开启流量调节风门(4)和点火天然气调节阀(8)，启动点火器点火；步骤二，热风炉升温，调节助燃天然气调节阀(7)开始升温，调节流量调节风门(4)精确调节空气与助燃天然气比15:1 ;步骤三，稳定燃烧，当系统热风温度达到设计温度后，根据系统热风温度测点(13)反馈温度调节混合风调节风门(10)维持系统热风温度稳定。
6.如权利要求5所述的热风炉燃烧控制方法，在步骤三中，随着燃烧的进行，系统热风温度会上升，并且逐渐有低温热解气产生，逐步开启所述低温热解气调节风门(9)，根据燃烧室温度测点(11)温度反馈开大助燃天然气调节阀(7)和流量调节风门(4)保证燃烧稳定。
7.如权利要求6所述的热风炉燃烧控制方法，根据氧量测点(12)的反馈，通过调节氧量调节风门(5)控制系统热风氧量在1%以下。
8.如权利要求6所述的热风炉燃烧控制方法，随着主装置低温热解气产量的增加，逐步开大低温热解气调节风门(9)，助燃天然气调节阀(7)、流量调节风门(4)、氧量调节风门(5)以增加热风炉热负荷直至主装置满负荷运行。
【文档编号】C21B9/00GK103981319SQ201410227557
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】何俊兵, 谢永兴, 张检飞, 李曙光 申请人:湖南华银能源技术有限公司