一种烟气卷吸型低NOx蓄热燃烧高温加热装置的制作方法

本发明涉及节能减排技术领域，特别涉及一种烟气卷吸型低nox蓄热燃烧高温加热装置。

背景技术：

蓄热式烧嘴技术又称为高温空气燃烧技术（htac），是常规空气燃烧领域效率最高的一种，在钢铁加热炉、锻造加热炉、熔铝炉等高温窑炉上均有广泛应用，与冷风烧嘴和普通预热空气型烧嘴对比，蓄热式烧嘴有40%-65%的节能空间，属于高效、节能、低污染、高效益的新型燃烧装置，在日本被誉为是21世纪的关键技术之一，具有其它型式烧嘴不可比拟的优点，带来极好的经济和社会收益。

蓄热式烧嘴预热空气温度高达1000℃，火焰温度非常高，这是其燃烧效率高和节能的主要原因，同时也是该种烧嘴最大的技术缺陷，其主要缺陷有两方面；第一是火焰温度高导致氮氧化物（nox）生成量非常高，而nox是一种污染性比co2还要严重的温室气体；第二如此高的助燃风温度和火焰温度，导致烧嘴结构寿命非常低，运行稳定性差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种烟气卷吸型低nox蓄热燃烧高温加热装置，以解决现有的蓄热式烧嘴由于燃烧温度高导致烧嘴结构寿命低，运行稳定性差，且燃烧排放物中氮氧化物含量高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种烟气卷吸型低nox蓄热燃烧高温加热装置，包括耐高温窑炉、第一蓄热燃烧器和第二蓄热燃烧器；

所述第一蓄热燃烧器和所述第二蓄热燃烧器分别安装于所述耐高温窑炉的两侧，并与所述耐高温窑炉连通；

所述第一蓄热燃烧器和所述第二蓄热燃烧器均能够进行喷射火焰加热或排出烟气，能够对所述耐高温窑炉中的金属材料进行交替加热；

所述第一蓄热燃烧器和所述第二蓄热燃烧器下端分别连接有第一蓄热装置和第二蓄热装置，所述第一蓄热装置和所述第二蓄热装置均可用于加热空气或对燃烧过后产生的高温烟气进行热量回收及降温冷却。

可选的，所述第一蓄热燃烧器包括第一烧嘴本体、第一倒流挡板、第一烧嘴砖、第一冷风管和第一燃气管；

所述第一倒流挡板安装于所述第一烧嘴本体的内部前端，用于热空气的分级输送或燃烧后烟气的通过；

所述第一烧嘴砖与所述耐高温窑炉内壁固定连接，并且末端与所述第一烧嘴本体固定连接；

所述第一冷风管穿过所述第一烧嘴本体，并与所述第一倒流挡板固定连接，用于提供燃烧所需要的助燃空气；

所述第一燃气管位于所述第一冷风管中，用于喷出天然气进行燃烧；

所述第一燃气管末端还设有第一三通管，用于连通外部供气管路。

可选的，所述第一倒流挡板两侧开有双腰型通槽，用于一次风的旋流输送和二次风的分级输送；所述第一倒流挡板上还设有点火枪、点火火焰探测器和主火焰探测器。

可选的，所述第一燃气管前端还设有第一燃气喷嘴和第一旋流片。

可选的，所述第一蓄热装置通过蓄热箱升管与所述第一蓄热燃烧器连通；所述第一蓄热装置包括第一蓄热箱体、第一网格板、第一蓄热介质；所述第一网格板位于所述第一蓄热箱体内，将所述第一蓄热箱体分为第一蓄热室和第一清灰室；

所述第一蓄热介质位于所述第一蓄热室并放置于所述第一网格板上；

所述第一蓄热箱体上还设有第一填充盖、第一出球门和第一清灰门；

所述第一填充盖位于所述第一蓄热箱体上表面，用于补充所述第一蓄热介质；

所述第一出球门位于所述第一蓄热室的侧壁，用于取出所述第一蓄热介质；

所述第一清灰门位于所述第一清灰室侧壁，用于清除烟气中沉淀下来的灰烬。

可选的，所述第二蓄热燃烧器包括第二烧嘴本体、第二倒流挡板、第二烧嘴砖、第二冷风管和第二燃气管；

所述第二倒流挡板安装于所述第二烧嘴本体的内部前端，用于热空气的分级输送或燃烧后烟气的通过；

所述第二烧嘴砖与所述耐高温窑炉内壁固定连接，并且末端与所述第二烧嘴本体固定连接；

所述第二冷风管穿过所述第二烧嘴本体，并与所述第二倒流挡板固定连接，用于提供燃烧所需要的助燃空气；

所述第二燃气管位于所述第二冷风管中，用于喷出天然气进行燃烧；

所述第二燃气管末端还设有第二三通管，用于连通外部供气管路。

可选的，所述第二燃气管前端还设有第二燃气喷嘴和第二旋流片。

可选的，所述第二蓄热装置通过蓄热箱升管与所述第二蓄热燃烧器连通；所述第二蓄热装置包括第二蓄热箱体、第二网格板、第二蓄热介质；

所述第二网格板位于所述第二蓄热箱体内，将所述第二蓄热箱体分为第二蓄热室和第二清灰室；

所述第二蓄热介质位于所述第二蓄热室并放置于所述第二网格板上；

所述第二蓄热箱体上还设有第二填充盖、第二出球门和第二清灰门；

所述第二填充盖位于所述第二蓄热箱体上表面，用于补充所述第二蓄热介质；

所述第二出球门位于所述第二蓄热室的侧壁，用于取出所述第二蓄热介质；

所述第二清灰门位于所述第二清灰室侧壁，用于清除烟气中沉淀下来的灰烬。

可选的，所述第一蓄热装置和所述第二蓄热装置之间通过排烟管连通，所述排烟管上安装有第一空气阀、第二空气阀、第一烟气阀和第二烟气阀；

所述第二空气阀和所述第二烟气阀分别用于所述第一蓄热燃烧器的进气和排烟；

所述第一空气阀和所述第一烟气阀分别用于所述第二蓄热燃烧器的进气和排烟。

可选的，所述第一蓄热装置和所述第二蓄热装置末端分别设有鼓风机和排烟风机，所述鼓风机和所述排烟风机均可用于助燃或排烟。

在本发明中提供了一种烟气卷吸型低nox蓄热燃烧高温加热装置，包括耐高温窑炉、第一蓄热燃烧器和第二蓄热燃烧器；所述第一蓄热燃烧器和所述第二蓄热燃烧器分别安装于所述耐高温窑炉的两侧，并与所述耐高温窑炉连通；所述第一蓄热燃烧器和所述第二蓄热燃烧器均能够进行喷射火焰加热或排出烟气，能够对所述耐高温窑炉中的金属材料进行交替加热；所述第一蓄热燃烧器和所述第二蓄热燃烧器前端分别设有第一烧嘴砖和第二烧嘴砖，利用二次燃烧区火焰速度在烧嘴砖喇叭口四周形成强烈文丘里负压效应，产生的负压将有效卷吸所述耐高温窑炉内低氧含量的烟气回流至二次燃烧区，这些低氧含量的烟气和二次燃烧区内的空气进行再次混合，使得该区域的助燃风氧气含量降低8%左右，这些低氧气含量的助燃风和燃气完成的二次燃烧的强度会大大降低，从而降低火焰温度，有效抑制了氮氧化物的生成量，火焰温度降低的另外益处就是能有效降低火焰对烧嘴本体部件的高温热辐射损坏，有利于延迟烧嘴的使用寿命。

附图说明

图1是本发明提供的一种烟气卷吸型低nox蓄热燃烧高温加热装置的整体结构示意图；

图2是本发明提供的一种烟气卷吸型低nox蓄热燃烧高温加热装置第一蓄热燃烧器的结构示意图；

图3是本发明提供的一种烟气卷吸型低nox蓄热燃烧高温加热装置第一倒流挡板的结构示意图；

图4是本发明提供的一种烟气卷吸型低nox蓄热燃烧高温加热装置第一倒流挡板的轴测图；

图5是本发明提供的一种烟气卷吸型低nox蓄热燃烧高温加热装置第二蓄热燃烧器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种烟气卷吸型低nox蓄热燃烧高温加热装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供了一种烟气卷吸型低nox蓄热燃烧高温加热装置，如图1所示，包括耐高温窑炉1、第一蓄热燃烧器2和第二蓄热燃烧器3；所述第一蓄热燃烧器2和所述第二蓄热燃烧器3分别安装于所述耐高温窑炉1的两侧，并与所述耐高温窑炉1连通；所述第一蓄热燃烧器2和所述第二蓄热燃烧器3均能够进行喷射火焰加热或排出烟气，能够对所述耐高温窑炉1中的金属材料进行交替加热；所述第一蓄热燃烧器2和所述第二蓄热燃烧器3下端分别连接有第一蓄热装置4和第二蓄热装置5，所述第一蓄热装置4和所述第二蓄热装置5均可用于加热空气或对燃烧过后产生的高温烟气进行热量回收及降温冷却。

具体的，如图1和图2所示，所述第一蓄热燃烧器2包括第一烧嘴本体6、第一倒流挡板7、第一烧嘴砖8、第一冷风管9和第一燃气管10；所述第一倒流挡板7安装于所述第一烧嘴本体6的内部前端，用于热空气的分级输送或燃烧后烟气的通过；所述第一烧嘴砖8与所述耐高温窑炉1内壁固定连接，并且末端与所述第一烧嘴本体6固定连接，所述第一烧嘴砖8前端为喇叭口状，利用二次燃烧区火焰速度在所述第一烧嘴砖8喇叭口四周形成强烈文丘里负压效应，产生的负压将有效卷吸所述耐高温窑炉1内低氧含量的烟气回流至二次燃烧区，这些低氧含量的烟气和二次燃烧区内的空气进行再次混合，使得该区域的助燃风氧气含量能降低8%左右，这些低氧气含量的助燃风和燃气完成的二次燃烧的强度会大大降低，从而降低火焰温度，有效抑制了氮氧化物的生成量，火焰温度降低的另外益处就是能有效降低火焰对所述第一蓄热燃烧器2本体部件的高温热辐射损坏，有利于延长所述第一蓄热燃烧器2的使用寿命；所述第一冷风管9穿过所述第一烧嘴本体6，并与所述第一倒流挡板7固定连接，用于提供燃烧所需要的助燃空气；所述第一燃气管10位于所述第一冷风管9中，用于喷出天然气进行燃烧；所述第一燃气管10末端还设有第一三通管11，用于连通外部供气管路；所述第一燃气管10前端还设有第一燃气喷嘴101和第一旋流片102，所述第一燃气喷嘴101和所述第一燃气管10将燃气以设计的速度和角度输送至燃烧区，同时所述第一燃气管10前端的所述第一旋流片102能将一次风有效旋流输送至一次燃烧区，这些旋流输送的一次风与燃气形成初步混合并完成一次燃烧，形成火焰的根部，均有很好的稳定火焰左右，同时一次风也能对所述第一燃气管10、所述第一燃气喷嘴101和所述第一旋流片102起到很好的冷却保护作用。

进一步的，如图3和图4所示，所述第一倒流挡板7两侧开有双腰型通槽71，用于一次风的旋流输送和二次风的分级输送，有效减缓了所述第一蓄热燃烧器2火焰的燃烧强度，有效降低了火焰温度，从而抑制了氮氧化物的生成量，同时所述倒流挡板7对高温火焰具有极好的屏蔽隔热作用，能极大降低高温火焰对第一冷风管9、第一燃气管10等内部部件的热辐射影响，延长这些部件的使用寿命；所述第一倒流挡板7上还设有点火枪39、点火火焰探测器40和主火焰探测器41，所述点火枪39用于形成点火火焰，从而点燃主火焰，所述点火火焰探测器40安装在所述点火枪39的尾部，中心线和所述点火枪39中心线重合，主要作用是随时监测所述点火枪39火焰，确保点火火焰的安全性，而所述主火焰探测器41则安装在所述第一烧嘴本体6的侧壁，随时监测主火火焰的是否存在，确保主火焰的安全性。

具体的，请继续参阅图2，所述第一蓄热装置4通过蓄热箱升管与所述第一蓄热燃烧器2连通；所述第一蓄热装置4包括第一蓄热箱体12、第一网格板13、第一蓄热介质14；所述第一网格板13位于所述第一蓄热箱体12内，将所述第一蓄热箱体12分为第一蓄热室和第一清灰室；所述第一蓄热介质14位于所述第一蓄热室并放置于所述第一网格板13上；所述第一蓄热箱体12上还设有第一填充盖15、第一出球门16和第一清灰门17；所述第一填充盖15位于所述第一蓄热箱体12上表面，用于补充所述第一蓄热介质14；所述第一出球门16位于所述第一蓄热室的侧壁，用于取出所述第一蓄热介质14；所述第一清灰门17位于所述第一清灰室侧壁，用于清除烟气中沉淀下来的灰烬。

具体的，如图1和图5所示，所述第二蓄热燃烧器3包括第二烧嘴本体20、第二倒流挡板21、第二烧嘴砖22、第二冷风管23和第二燃气管24；所述第二倒流挡板21安装于所述第二烧嘴本体20的内部前端，用于热空气的分级输送或燃烧后烟气的通过；所述第二烧嘴砖22与所述耐高温窑炉1内壁固定连接，并且末端与所述第二烧嘴本体20固定连接；所述第二烧嘴砖22前端为喇叭口状，利用二次燃烧区火焰速度在所述第二烧嘴砖22喇叭口四周形成强烈文丘里负压效应，产生的负压将有效卷吸所述耐高温窑炉1内低氧含量的烟气回流至二次燃烧区，这些低氧含量的烟气和二次燃烧区内的空气进行再次混合，使得该区域的助燃风氧气含量能降低8%左右，这些低氧气含量的助燃风和燃气完成的二次燃烧的强度会大大降低，从而降低火焰温度，有效抑制了氮氧化物的生成量，火焰温度降低的另外益处就是能有效降低火焰对所述第二蓄热燃烧器3本体部件的高温热辐射损坏，有利于延长所述第二蓄热燃烧器3的使用寿命；所述第二冷风管23穿过所述第二烧嘴本体20，并与所述第二倒流挡板21固定连接，用于提供燃烧所需要的助燃空气；所述第二燃气管24位于所述第二冷风管23中，用于喷出天然气进行燃烧；所述第二燃气管24末端还设有第二三通管25，用于连通外部供气管路；所述第二燃气管24前端还设有第二燃气喷嘴241和第二旋流片242；所述第二燃气喷嘴241和所述第二燃气管24将燃气以设计的速度和角度输送至燃烧区，同时所述第二燃气管24前端的所述第二旋流片242能将一次风有效旋流输送至一次燃烧区，这些旋流输送的一次风与燃气形成初步混合并完成一次燃烧，形成火焰的根部，均有很好的稳定火焰左右，同时一次风也能对所述第二燃气管24、所述第二燃气喷嘴241和所述第二旋流片242起到很好的冷却保护作用；所述第二倒流挡板21的结构和功能作用与所述第一倒流挡板7完全相同。

进一步的，所述第二蓄热装置5通过蓄热箱升管与所述第二蓄热燃烧器3连通；所述第二蓄热装置5包括第二蓄热箱体26、第二网格板27、第二蓄热介质28；所述第二网格板27位于所述第二蓄热箱体26内，将所述第二蓄热箱体26分为第二蓄热室和第二清灰室；所述第二蓄热介质28位于所述第二蓄热室并放置于所述第二网格板27上；所述第二蓄热箱体26上还设有第二填充盖29、第二出球门30和第二清灰门31；所述第二填充盖29位于所述第二蓄热箱体26上表面，用于补充所述第二蓄热介质28；所述第二出球门30位于所述第二蓄热室的侧壁，用于取出所述第二蓄热介质28；所述第二清灰门31位于所述第二清灰室侧壁，用于清除烟气中沉淀下来的灰烬。

具体的，请继续参阅图1，所述第一蓄热装置4和所述第二蓄热装置5之间通过排烟管32连通，所述排烟管32上安装有第一空气阀33、第二空气阀34、第一烟气阀35和第二烟气阀36；所述第二空气阀34和所述第二烟气阀36分别用于所述第一蓄热燃烧器2的进气和排烟；所述第一空气阀33和所述第一烟气阀35分别用于所述第二蓄热燃烧器3的进气和排烟；所述第一蓄热装置4和所述第二蓄热装置5末端分别设有鼓风机37和排烟风机38，所述鼓风机37和所述排烟风机38均可用于助燃或排烟。

具体的，在对所述耐高温窑炉1内的金属进行加热时，首先由第一蓄热燃烧器2喷射出燃气并有所述点火枪39对燃气进行点燃，形成主火焰18，燃烧形成的烟气19由于受到所述第一烧嘴砖8喇叭口形状的影响，在所述第一烧嘴砖8前端形成文丘里负压效应，从而被再次卷吸到燃烧区，所述烟气19与燃烧区的空气进行混合，降低燃烧区的氧含量，降低燃烧强度，从而降低温度和减少氮氧化物的排放；燃烧完全的烟气流向所述第二蓄热燃烧器3，经由所述第二倒流挡板21进入所述第二蓄热装置5，所述烟气在穿过所述第二蓄热介质28时，热量将被大量吸附，此时所述第二空气阀34和所述第一烟气阀35处于开启状态，所述第一空气阀33和所述第二烟气阀36处于关闭状态，冷却后的烟气在所述排烟风机38的作用下排放到大气中；所述鼓风机37同时处于开启状态，外部空气通过所述鼓风机37将空气推入所述第一蓄热装置4，经由所述第一倒流挡板7进入燃烧区助燃；所述第一蓄热燃烧器2和所述第二蓄热燃烧器3为交替工作，一般交替时间为40-60秒，在交替过程中两个蓄热燃烧器始终保持一个燃烧一个排烟，如此往复，保证所述耐高温窑炉1中持续保持高温。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。