一种富氧助燃应用系统的制作方法

本发明涉及工业炉窑节能技术领域，特别涉及一种富氧助燃应用系统。

背景技术：

富氧气体指氧气含量大于20.93％的气体。富氧助燃技术是一项新兴的节能技术，即采用富氧气体作为工业炉窑的助燃空气参与燃烧。实践证明，富氧助燃技术能有效提高燃料燃烧效率和燃尽率，减少燃料热损失节约燃料，具有显著的节能效果，适用于各种工业炉窑，尤其适用于采用气体燃料的工业炉窑。理论上讲，工业炉窑的助燃空气全部由富氧气体代替能获得最佳的节能效果，但由于工业炉窑的助燃空气消耗量巨大，而目前制备和储存富氧气体的技术尚不成熟，富氧气体的制取设备造价较高，电能消耗较大，使富氧气体的单位制造成本居高不下，极大地限制了富氧助燃技术的发展和应用。因此，在保证提高燃料燃烧效率、节约燃料的基础上有效减少富氧气体的消耗量、降低富氧助燃技术的应用成本，同时可按不同温度、气氛要求精确调整助燃空气、富氧气体、燃气的进气比例以使燃气恰好充分燃烧，成为目前富氧助燃技术推广、应用的关键。另外，采用富氧气体作为助燃空气的工业炉窑，因富氧气体改变了原燃气与实际助燃剂——氧气的比例，在操作不当时，还极易发生回火、火灾、爆炸等事故，存在重大安全隐患。

预混燃烧Premixed Combustion指燃料和助燃空气预先混合成均匀的可燃预混合气，并在燃烧器内进行着火、燃烧的过程，包括完全预混式燃烧和 部分预混式燃烧。实践证明，部分预混式燃烧可在有效提高燃料燃烧速度、降低不完全燃烧程度、节约燃料用量、减少NO_x排放量的同时，在一定程度上避免完全预混式燃烧设备造价高、结构复杂、空气/燃料比调节范围小等不足，是目前较常用的预混燃烧方式。但部分预混式燃烧由于存在燃烧速度快、火焰短、易混合不均、易局部缺氧等特点，而较易出现脱火、回火、碳烟、火焰不稳定、炉内温度不均匀等情况，在实际工业应用环境下较难广泛推广。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的一种富氧助燃应用系统，它以富氧气体与燃料尤其是气体燃料混合成均匀的富氧可燃预混气进入燃烧器中二次混合助燃空气进行燃烧的方法，可有效减少富氧气体消耗量、降低富氧助燃技术应用成本，具有显著的节能减排效果；采用的富氧气体止回阀和阻火器可消除安全隐患。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明所述的一种富氧助燃应用系统，它包括一燃烧器，该燃烧器设置有两个进气口和一个火焰喷出口，该两个进气口为助燃空气进气口和燃气进气口A，该助燃空气进气口连接有助燃空气管道，该燃气进气口A连接有预混气体管道；所述预混气体管道左侧上设置有预混器，该预混器通过预混气体管道与燃烧器相连；所述燃烧器通过电缆与富氧专用点火、熄火控制器相连；所述燃烧器与预混器之间的预混气体管道上设置有阻火器；所述预混器设置有两个进气口和一个预混气出口，该两个进气口为富氧气体进气口和燃气进气口B，该燃气进气口B连接有燃气管道，该富氧气体进气口连接有富氧气体管道；所述富氧气体管道上，预混器左侧依次设置有富氧气体止回阀、富氧 气体比例阀和富氧气体电磁阀；所述燃气管道上，预混器左侧依次设置有燃气比例阀和燃气电磁阀；所述富氧气体比例阀和燃气比例阀分别通过空气取样管道与助燃空气管道相连通；所述富氧气体电磁阀和燃气电磁阀通过电缆分别与富氧专用点火、熄火控制器相连。

进一步地，所述助燃空气管道上安装有助燃空气流量计和助燃空气执行器，该助燃空气流量计和助燃空气执行器形成助燃空气组合控制器。

进一步地，在助燃空气管道上安装有助燃空气组合控制器的基础上，可在富氧气体管道上安装有富氧气体流量计和富氧气体执行器，该富氧气体流量计和富氧气体执行器形成富氧气体组合控制器，使用富氧气体组合控制器替代富氧气体比例阀。

进一步地，在助燃空气管道上安装有助燃空气组合控制器的基础上，在燃气管道上安装有燃气流量计和燃气执行器，该燃气流量计和燃气执行器形成燃气组合控制器，使用燃气组合控制器替代燃气比例阀。

进一步地，所述富氧气体管道安装有能够利用余热加热富氧气体的富氧气体同步加热器。

进一步地，所述助燃空气管道安装有能够利用余热加热助燃空气的助燃空气同步加热器。

采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种富氧助燃应用系统，它以富氧气体与燃料尤其是气体燃料混合成均匀的富氧可燃预混气进入燃烧器中二次混合助燃空气进行燃烧的方法，可有效减少富氧气体消耗量、降低富氧助燃技术应用成本，具有显著的节能减排效果；采用的富氧气体止回阀和阻火器可消除安全隐患。

附图说明

图1是本发明一实施例的结构示意图；

图2是本发明另一实施例的结构示意图。

附图标记说明：

11-助燃空气管道，15-助燃空气流量计，16-助燃空气执行器，21-富氧气体管道，22-富氧气体电磁阀，23-富氧气体比例阀，24-富氧气体止回阀，25-富氧气体流量计，26-富氧气体执行器，31-燃气管道，32-燃气电磁阀，33-燃气比例阀，35-燃气流量计，36-燃气执行器，41-助燃空气同步加热器，42-富氧气体同步加热器，5-预混器，6-预混气体管道，7-阻火器，8-燃烧器，9-富氧专用点火、熄火控制器，10-空气取样管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1、图2所示，本发明所述的一种富氧助燃应用系统，它包括一燃烧器8，该燃烧器8设置有两个进气口和一个火焰喷出口，该两个进气口为助燃空气进气口和燃气进气口A，该助燃空气进气口连接有助燃空气管道11，该燃气进气口A连接有预混气体管道6；所述预混气体管道6左侧上设置有预混器5，该预混器5通过预混气体管道6与燃烧器8相连；所述燃烧器8通过电缆与富氧专用点火、熄火控制器9相连；所述燃烧器8与预混器5之间的预混气体管道6上设置有阻火器7；所述预混器5设置有两个进气口和一个预混气出口，该两个进气口为富氧气体进气口和燃气进气口B，该燃气进气口B连接有燃气管道31，该富氧气体进气口连接有富氧气体管道21；所述富氧气体管道21上，预混器5的左侧依次设置有富氧气体止回阀24、富氧气体比例阀 23和富氧气体电磁阀22；所述燃气管道31上，预混器5左侧依次设置有燃气比例阀33和燃气电磁阀32；所述富氧气体比例阀23和燃气比例阀33分别通过空气取样管道10与助燃空气管道11相连通；所述富氧气体电磁阀22和燃气电磁阀32通过电缆分别与富氧专用点火、熄火控制器9相连。

作为本发明的一种优选，所述助燃空气管道11上安装有助燃空气流量计15和助燃空气执行器16，该助燃空气流量计15和助燃空气执行器16形成助燃空气组合控制器。

作为本发明的一种优选，在助燃空气管道11上安装有助燃空气组合控制器的基础上，可在富氧气体管道21上安装有富氧气体流量计25和富氧气体执行器26，该富氧气体流量计25和富氧气体执行器26形成富氧气体组合控制器，使用富氧气体组合控制器替代富氧气体比例阀23。

作为本发明的一种优选，在助燃空气管道11上安装有助燃空气组合控制器的基础上，在燃气管道31上安装有燃气流量计35和燃气执行器36，该燃气流量计35和燃气执行器36形成燃气组合控制器，使用燃气组合控制器替代燃气比例阀33。

作为本发明的一种优选，所述富氧气体管道21安装有能够利用余热加热富氧气体的富氧气体同步加热器42。

作为本发明的一种优选，所述助燃空气管道11安装有能够利用余热加热助燃空气的助燃空气同步加热器41。

具体实施例一，其工作过程如下：

如图1所示，本发明由燃烧器8、预混器5、阻火器7、与所述燃烧器8相通并输送助燃空气的助燃空气管道11、与所述预混器5相通并输送富氧气体的富氧气体管道21、与所述预混器5相通并输送燃气的燃气管道31以及用 于执行点火动作、监测火焰并控制富氧气体与燃气通、断及通、断时机的富氧专用点火、熄火控制器9组成；所述富氧气体管道21与所述预混器5连通，所述富氧气体管道21中安装有能够利用余热加热富氧气体的富氧气体同步加热器42、能够自动切断富氧气体的富氧气体电磁阀22、能够自动调整富氧气体流量以保持富氧气体与助燃空气的比例恒定的富氧气体比例阀23、能够防止燃气回流的富氧气体止回阀24，该所述富氧气体止回阀24位于所述富氧气体管道21的末端与所述预混器5之间；所述燃气管道31与所述预混器5连通，所述燃气管道31中安装有能够自动切断燃气的燃气电磁阀32、能够自动调整燃气流量以保持燃气与助燃空气的比例恒定的燃气比例阀33；所述预混器5通过预混气体管道6与所述燃烧器8相连通，该所述预混气体管道6中还安装有所述阻火器7，该所述阻火器7位于所述预混器5及所述燃烧器8之间，且该所述预混气体管道6的长度应尽量短；所述富氧气体比例阀23及所述燃气比例阀33分别通过空气取样管道10与所述助燃空气管道11相连通；所述富氧气体比例阀23及所述燃气比例阀33可根据不同温度、气氛要求而使燃气恰好充分燃烧所制定的参数调整富氧气体、燃气与助燃空气的进气比例；所述富氧专用点火、熄火控制器9控制所述燃烧器8执行点火动作并监测火焰，以及控制所述富氧气体电磁阀22及所述燃气电磁阀32的通、断及通、断时机，通过电缆分别与所述燃烧器8、所述富氧气体电磁阀22、所述燃气电磁阀32相连接。在所述助燃空气管道11中还安装有能够利用余热加热助燃空气的助燃空气同步加热器41。

其工作过程是：助燃空气经助燃空气同步加热器41加热后，通过助燃空气管道11输送给燃烧器8，并通过空气取样管道10将助燃空气的压力分别传递给富氧气体比例阀23和燃气比例阀33；富氧气体比例阀23和燃气比例阀 33由工作人员根据不同温度、气氛要求而使燃气恰好充分燃烧所制定的参数分别设定好比例，并根据助燃空气压力分别自动调整富氧气体管道21和燃气管道31向预混器5输送的富氧气体和燃气的流量。点火时，首先由工作人员打开富氧专用点火、熄火控制器9的开关，富氧专用点火、熄火控制器9开始执行点火动作、检测火焰信号，并于α秒后自动打开燃气电磁阀32，此时，燃气由燃气比例阀33自动调整为恰当的流量后，通过燃气管道31输送至预混器5，并通过预混气体管道6直接输送给燃烧器8，在燃烧器8中混合由助燃空气管道11输送的经助燃空气同步加热器41加热的助燃空气进行燃烧；富氧专用点火、熄火控制器9检测到火焰信号正常，于β秒后自动打开富氧气体电磁阀22，此时，经富氧气体同步加热器42加热的富氧气体由富氧气体比例阀23调整为恰当的流量后，通过富氧气体管道21输送给预混器5；在预混器5中，富氧气体和燃气均匀混合成富氧可燃预混气，并通过预混气体管道6输送给燃烧器8，在燃烧器8中富氧可燃预混气二次混合由助燃空气管道11输送的经助燃空气同步加热器41加热的助燃空气继续燃烧，装置进入正常工作状态；当火焰出现异常时，富氧专用点火、熄火控制器9可自动控制富氧气体电磁阀22和燃气电磁阀32切断富氧气体和燃气；当发生回火现象时，阻火器7可熄灭回火火焰。而在非工作状态下，富氧气体止回阀24将自动关闭，防止燃气回流。须说明的是：本过程中所述的α秒和β秒可按照不同应用需求在所述富氧专用点火、熄火控制器9中进行设定。

具体实施例二，其工作过程如下：

如图2所示，与实施例一不同的是，在富氧气体管道21上，富氧气体电磁阀22左右两侧分别安装有富氧气体流量计25和富氧气体执行器26，用富氧气体流量计25和富氧气体执行器26形成富氧气体组合控制器，使用该富 氧气体组合控制器来替代富氧气体比例阀23。

在燃气管道31上，燃气电磁阀32的左右两侧分别安装有燃气流量计35和燃气执行器36，用燃气流量计35和燃气执行器36形成燃气组合控制器，使用该燃气组合控制器来替代燃气比例阀33。

在助燃空气管道11、富氧气体管道21和燃气管道31这三个管道上，可以安装流量计和执行器的组合形成组合控制器，使用该流量计和执行器的组合形成的组合控制器代替所述比例阀，该流量计和执行器的组合形成的组合控制器至少安装一组。

本发明具有如下具体优点：

本发明提供的富氧助燃应用系统是以富氧气体与燃料尤其是气体燃料混合成均匀的富氧可燃预混气进入燃烧器中二次混合助燃空气进行燃烧的方法，可有效减少富氧气体消耗量、降低富氧助燃技术应用成本，具有显著的节能减排效果。该应用方法及相关装置以富氧气体代替部分预混式燃烧中的预混空气与燃料进行预混，可有效提高可燃预混合气中的氧气浓度、缓解局部高温缺氧现象、减少碳烟和NO_x的产生，同时以较少的富氧气体消耗量即可达到提高燃料燃烧效率和速率、降低不完全燃烧程度、减少燃料热损失、节约燃料的目的；控制助燃空气以恰当的速度吹进燃烧器与富氧可燃预混气二次混合，可有效减少回火现象的发生，并形成稳定长焰利于炉内温度均匀；采用的预混器可均匀混合富氧气体及燃气，可使燃烧区内的温度保持稳定、分布均匀，提高点火成功率，并减少脱火现象的发生；采用的助燃空气及富氧气体同步加热器可利用工业炉窑的余热加热助燃空气和富氧气体，在节约燃料的同时可有效减少碳排放；采用的比例阀或流量计和执行器的组合形成的组合控制器可精确控制助燃空气、富氧气体、燃气的进气比例，使燃气恰 好充分燃烧的同时，可针对不同制品和应用对温度、气氛的要求做出相应调整，并进一步减少脱火、回火现象的发生；采用的富氧气体止回阀和阻火器，可有效防止燃气回流和回火、火灾、爆炸等事故的发生，消除安全隐患；采用的富氧专用点火、熄火控制器除控制燃烧器执行点火动作、监测火焰外，还可根据富氧助燃技术的应用特点控制富氧气体及燃气的通、断和通、断时机，在进一步消除安全隐患的同时，全自动控制也降低了工作人员的劳动强度。

本发明所述的一种富氧助燃应用系统，它以富氧气体与燃料尤其是气体燃料混合成均匀的富氧可燃预混气进入燃烧器中二次混合助燃空气进行燃烧的方法，可有效减少富氧气体消耗量、降低富氧助燃技术应用成本，具有显著的节能减排效果；采用的富氧气体止回阀和阻火器可消除安全隐患。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。