降低氮氧化物排放的辐射管加热系统及方法与流程

本发明属于工业气体污染物排放控制领域，具体涉及一种降低氮氧化物排放的辐射管加热系统及方法。

背景技术：

氮氧化物(nox)是造成大气污染源的一个主要污染源之一，能够对人体、动物或植物造成致毒和损害作用，同时也是酸雨、酸雾以及光化学烟雾的主要成因之一，研究及治理氮氧化物排放也是国际污染治理领域的一个主要方向。

目前，在大型连续带钢热处理炉上，为实现工艺要求同时保证产品质量，采用辐射管进行间接加热的应用越来越多，每套辐射管都有相配套的辐射管烧嘴，辐射管烧嘴一般由燃烧和换热两个部分组成，燃烧部分负责组织燃气及空气实现完全燃烧，换热部分对辐射管排出废气进行余热回收，预热燃烧气体。辐射管烧嘴燃烧属于限制区域燃烧，由于有余热回收要求(通常辐射管烧嘴空气预热温度能够达到450℃-550℃)，同时辐射管应用炉温较高(900-1050℃)，辐射管内燃烧温度可达到接近1200℃，极易产生局部高温区，加速氮氧化物的生成，因此，在国家对氮氧化物排放指标要求越来越严格的情况下，采用辐射管的加热炉氮氧化物排放达标十分困难。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种降低氮氧化物排放的辐射管加热系统及方法，本发明实现了辐射管加热的超低氮氧化物排放，提升了辐射管和辐射管烧嘴的使用寿命，提高了辐射管加热的热效率。

本发明所采用的技术方案是：

一种降低氮氧化物排放的辐射管加热系统，包括助燃风机、排烟风机、辐射管及相配套的辐射管烧嘴，辐射管的烟气出口通过排烟管道连接至排烟风机入口，排烟风机出口一部分通过排放管道连接至烟囱、另一部分通过回收管道连接至助燃风机入口，助燃风机入口还与用于提供空气的空气管道连接，助燃风机出口通过助燃管道连接至辐射管烧嘴的混合气入口，回收管道和空气管道上分别设有烟气流量调节阀和空气流量调节阀，助燃管道上设有混合气流量调节阀。

进一步地，烟气流量调节阀和混合气流量调节阀均配合有流量孔板。

进一步地，助燃管道上设有压力检测机构和温度检测机构。

进一步地，烟气流量调节阀和空气流量调节阀相互联锁。

一种降低氮氧化物排放的辐射管加热方法，回收辐射管燃烧产生的烟气并与空气混合后形成混合气，将混合气送入辐射管，混合气先通过辐射管烧嘴换热部分预热，再在辐射管烧嘴的喷流引射作用下在辐射管内卷吸烟气，进行二次烟气掺混形成二次混合气，二次混合气在辐射管烧嘴燃烧部分与燃气燃烧，燃烧产生的烟气继续回收循环。

本发明的有益效果是：

用于助燃的空气混有废气形成混合气，混合气通过辐射管烧嘴换热部分预热后，在辐射管内部卷吸烟气，最后与燃气混合燃烧，由于二次混合后的空气里氧气含量大幅度降低，燃烧所产生的火焰拉长，辐射管烧嘴的局部高温区大幅缩小，燃烧的火焰最高温度也有明显降低，氮氧化物的产生受到有效抑制，实现了辐射管加热的超低氮氧化物排放；混合气与烟气进行二次掺混后，二次混合后的空气里氧气含量大幅度降低，火焰燃烧的强度被大幅降低，燃烧火焰也被拉长，辐射管表面温度均匀性大幅提升，有效提升辐射管和辐射管烧嘴的使用寿命；混合气与烟气进行二次掺混后，有效提高了用于助燃的空气的预热温度，提高了辐射管加热的热效率。

附图说明

图1是本发明实施例中辐射管加热系统的示意图。

图中：1-混合气流量调节阀；2-流量孔板；3-温度检测机构；4-压力检测机构；5-助燃风机；6-空气流量调节阀；7-烟气流量调节阀；8-烟囱；9-排烟风机；10-辐射管及相配套的辐射管烧嘴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种降低氮氧化物排放的辐射管加热系统，包括助燃风机5、排烟风机9、辐射管及相配套的辐射管烧嘴10，辐射管的烟气出口通过排烟管道连接至排烟风机9入口，排烟风机9出口一部分通过排放管道连接至烟囱8、另一部分通过回收管道连接至助燃风机5入口，助燃风机5入口还与用于提供空气的空气管道连接，助燃风机5出口通过助燃管道连接至辐射管烧嘴的混合气入口，回收管道和空气管道上分别设有烟气流量调节阀7和空气流量调节阀6(调节混合气各组分的含量)，助燃管道上设有混合气流量调节阀1(根据实际燃烧的需要进行调节)。本发明的原理是：回收辐射管燃烧产生的烟气并与空气混合后形成混合气，将混合气送入辐射管，混合气先通过辐射管烧嘴换热部分预热，再在辐射管烧嘴的喷流引射作用下在辐射管内卷吸烟气，进行二次烟气掺混形成二次混合气，二次混合气在辐射管烧嘴燃烧部分与燃气燃烧，燃烧产生的烟气继续回收循环。

如图1所示，在本实施例中，烟气流量调节阀7和混合气流量调节阀1均配合有流量孔板2。

如图1所示，在本实施例中，助燃管道上设有压力检测机构4和温度检测机构3，检测混合气的压力和温度。

在本实施例中，烟气流量调节阀7和空气流量调节阀6相互联锁，方便操作。

在本发明中，用于助燃的空气混有废气形成混合气，混合气通过辐射管烧嘴换热部分预热后，在辐射管内部卷吸烟气，最后与燃气混合燃烧，由于二次混合后的空气里氧气含量大幅度降低，燃烧所产生的火焰拉长，辐射管烧嘴的局部高温区大幅缩小，燃烧的火焰最高温度也有明显降低，氮氧化物的产生受到有效抑制，实现了辐射管加热的超低氮氧化物排放；混合气与烟气进行二次掺混后，二次混合后的空气里氧气含量大幅度降低，火焰燃烧的强度被大幅降低，燃烧火焰也被拉长，辐射管表面温度均匀性大幅提升，有效提升辐射管和辐射管烧嘴的使用寿命；混合气与烟气进行二次掺混后，有效提高了用于助燃的空气的预热温度，提高了辐射管加热的热效率。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种降低氮氧化物排放的辐射管加热系统及方法，原理是回收辐射管燃烧产生的烟气并与空气混合后形成混合气，将混合气送入辐射管，混合气先通过辐射管烧嘴换热部分预热，再在辐射管烧嘴的喷流引射作用下在辐射管内卷吸烟气，进行二次烟气掺混形成二次混合气，二次混合气在辐射管烧嘴燃烧部分与燃气燃烧，燃烧产生的烟气继续回收循环。本发明实现了辐射管加热的超低氮氧化物排放，提升了辐射管和辐射管烧嘴的使用寿命，提高了辐射管加热的热效率。

技术研发人员：高阳;周末;李卫杰;沈小军
受保护的技术使用者：中冶南方（武汉）热工有限公司
技术研发日：2018.09.29
技术公布日：2019.02.15