一种加热炉射流富氧助燃结构的制作方法

1.本实用新型涉及加热炉富氧领域，更具体地说是涉及一种加热炉射流富氧助燃结构。


背景技术：

2.加热炉内部分为非燃烧段、预热段、第一加热段、第二加热段以及均热段。板坯沿着加热炉的炉膛推进。
3.预热段和加热段使用了最多的燃料，且由于流入空气烧嘴的大部分是氮气，氮气浓度会影响火焰形状以及火焰温度，火焰温度低，且燃烧烟气中以氮气为主的双原子气体，相比较于二氧化碳(co2)和水(h2o)更高的辐射系数，导致空气助燃的辐射热传导会减弱，从而降低加热炉的加热效果。
4.现有技术中还未有在加热炉射流富氧的相关内容，并且，在现有的常规富氧结构中，通常为提升了加热炉的全部助燃空气中的氧浓度，且富氧浓度的上限控制均需在安全范围以内，通常不高于25％，无法将氧气更多更合理地分配至燃料使用最多的预热段和加热段区域，因此燃料消耗降低较少；同时无法消除均热段由于富氧燃烧导致的火焰变短，影响板坯均热的缺点。。
5.因此，如何提供一种加热炉射流富氧助燃结构，使其能够克服上述问题，是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型提供了一种加热炉射流富氧助燃结构。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
8.一种加热炉射流富氧助燃结构，安装在加热炉上，在所述加热炉内部自其入口至出口依次为非燃烧段、预热段、第一加热段、第二加热段以及均热段，包括：
9.烧嘴，所述烧嘴设置有多个且均等布置在所述加热炉端墙的两对侧，多个所述烧嘴均与所述预热段、所述第一加热段以及所述第二加热段位置对应，所述烧嘴包括燃料烧嘴和与所述燃料烧嘴相邻布置的射流氧枪，所述燃料烧嘴与所述加热炉外部的燃料源接通，每个所述射流氧枪均通过管路连接有一个限流孔板；
10.供氧控制管路，所述供氧控制管路的一端与多个所述限流孔板接通，另一端与所述加热炉外部的氧气控制管路接通，自所述氧气控制管路至所述限流孔板的方向上，所述供氧控制管路上依次串接有阻火器、气动球阀一以及气动球阀二；
11.安全吹扫管，所述安全吹扫管的一端与多个所述限流孔板接通，另一端与所述加热炉外部的氮气控制管路接通。
12.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种加热炉射流富氧助燃结构，本实用新型主要应用在加热炉的预热段、第一加热段以及第二加热段，提高加热炉在该燃烧加热区域的氧气浓度，在降低该区域燃料使用量的同时，改善板坯加
热质量，降低氧化烧损；射流氧枪布置在与燃料烧嘴一定间隔的空气通道内或端墙上，供氧控制管路经限流孔板与射流氧枪连接，该设置能够实现对射流氧枪的机械限流；供氧控制管路上串接有气动球阀一和气动球阀二，该设置能够实现供氧控制管路的双切断，确保该富氧助燃过程的安全运行。
13.优选的，所述烧嘴还包括空气进气管，所述燃料烧嘴的侧壁开孔并与所述空气进气管的一端连通，所述空气进气管的另一端与所述加热炉外部的空气源接通。氧气通过射流氧枪进入加热炉内，与燃料烧嘴喷入的燃料在炉内进行燃烧。
14.优选的，在每个所述射流氧枪和所述限流孔板之间连接的管路上均串接有一个金属软管。金属软管能够降低管路的组装内应力，确保管路可靠连接。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
16.图1是一种加热炉射流富氧助燃结构的局部连接示意图一；
17.图2是一种加热炉射流富氧助燃结构的局部连接示意图二；
18.图3是一种加热炉射流富氧助燃结构的局部连接示意图三；
19.图4是一种加热炉射流富氧助燃结构在加热炉中的位置示意图；
20.图5是一种加热炉射流富氧助燃结构中一种燃料烧嘴和射流氧枪的位置关系图；
21.图6是一种加热炉射流富氧助燃结构中另一种燃料烧嘴和射流氧枪的位置关系图。
22.在图中：
23.01为加热炉、010为非燃烧段、011为预热段、012为第一加热段、013为第二加热段、014为均热段、02为燃料烧嘴、03为射流氧枪、04为空气进气管、05为限流孔板、06为供氧控制管路、07为氧气控制管路、08为阻火器、09为气动球阀一、10为气动球阀二、11为安全吹扫管、12为氮气控制管路、13为空气源、14为金属软管、15为截止阀一、16为氧气管一、17为截止阀二、18为氧气管二、19为变径管一、20为截止阀三、21为截止阀四、22为止回阀一、23为变径管二、24为截止阀五、25为截止阀六、26为止回阀二、27为截止阀七、28为氮气管一、29为截止阀八、30为氮气管二、31为变径管三、32为截止阀九、33为截止阀十、34为止回阀三、35为变径管四、36为变径管五、37为截止阀十一、38为截止阀十二、39为止回阀四、40为变径管六、41为截止阀十三、42为手动球阀一、43为压力表一、44为过滤器一、45为压力表二、46为压力调节阀一、47为压力表三、48为流量计、49为流量控制阀、50为截止阀十四、51为手动球阀二、52为过滤器二、53为压力调节阀二、54为气动球阀三、55为截止阀十五、56为压力开关、57为支管、58为截止阀十六。
具体实施方式
24.下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施
例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.本实用新型公开了一种加热炉射流富氧助燃结构，本实用新型主要应用在加热炉01的预热段011、第一加热段012以及第二加热段013，能够提高加热炉01在该区域的氧化物浓度，在降低该区域燃料的使用量的同时，加热炉01的加热效果好；该区域的氮气浓度降低，使得在绝热火焰温度方面，该区域可以达到更高的火焰温度，随着火焰温度的升高和辐射物浓度的增加，辐射传热得到了极大的增强；射流氧枪03与限流孔板05连接，该设置能够实现对射流氧枪03的机械限流，保证其流量可控；供氧控制管路06上串接有气动球阀一09和气动球阀二10，该设置能够实现供氧控制管路06的双切断，再与阻火器08搭配应用，使得该富氧结构能够安全运行。
26.实施例
27.参见附图1-6为本实用新型的一种实施方式的整体和部分结构示意图，本实用新型具体公开了一种加热炉射流富氧助燃结构，安装在加热炉01上，在加热炉01内部自其入口至出口依次为非燃烧段010、预热段011、第一加热段012、第二加热段013以及均热段014，本技术中的富氧结构应用在预热段011，富氧率能够达到40％，该富氧结构包括：
28.烧嘴，烧嘴设置有多个且均等布置在加热炉01内部的两对侧，多个烧嘴均与预热段011、第一加热段012以及第二加热段013位置对应，烧嘴包括燃料烧嘴02和与燃料烧嘴02相邻布置的射流氧枪03，燃料烧嘴02与射流氧枪03之间的间隔距离以及二者的喷射夹角需根据加热炉01以及燃料烧嘴02的实际结构来确定，燃料烧嘴02与加热炉01外部的燃料源接通，每个射流氧枪03均通过管路连接有一个限流孔板05，限流孔板05主要是利用机械限流的方式对氧气进行流量控制；
29.供氧控制管路06，供氧控制管路06的一端与多个限流孔板05接通，另一端与加热炉01外部的氧气控制管路07接通，自氧气控制管路07至限流孔板05的方向上，供氧控制管路06上依次串接有阻火器08、气动球阀一09以及气动球阀二10；设置气动球阀一09以及气动球阀二10的目的是实现对供氧控制管路06的双切断控制，确保氧气能可靠断供。
30.安全吹扫管11，安全吹扫管11的一端与多个限流孔板05接通，另一端与加热炉01外部的氮气控制管路12接通。
31.进一步具体的，烧嘴还包括空气进气管04，燃料烧嘴02的侧壁开孔并与空气进气管04的一端连通，空气进气管04的另一端与加热炉01外部的空气源13接通。
32.进一步具体的，在每个射流氧枪03和限流孔板05之间连接的管路上均串接有一个金属软管14。
33.进一步具体的，还包括截止阀一15、氧气管一16、截止阀二17以及氧气管二18；
34.截止阀一15的一端与供氧控制管路06远离氧气控制管路07的一端接通，氧气管一16设置有多个，多个氧气管一16的一端均与截止阀一15的另一端接通，与同位于加热炉01内部一侧的多个射流氧枪03对应的多个限流孔板05各自与多个氧气管一16的另一端接通；自截止阀一15至限流孔板05的方向上，每个氧气管一16上均依次串接有变径管一19、截止阀三20、截止阀四21以及止回阀一22；
35.截止阀二17的一端与供氧控制管路06远离氧气控制管路07的一端接通，氧气管二18设置有多个，多个氧气管二18的一端均与截止阀二17的另一端接通，与同位于加热炉01
内部另一侧的多个射流氧枪03对应的多个限流孔板05各自与多个氧气管二18的另一端接通；自截止阀二17至限流孔板05的方向上，每个氧气管二18上均依次串接有变径管二23、截止阀五24、截止阀六25以及止回阀二26。
36.进一步具体的，还包括截止阀七27、氮气管一28、截止阀八29以及氮气管二30；
37.截止阀七27的一端与安全吹扫管11远离氮气控制管路12的一端接通，氮气管一28设置有多个，多个氮气管一28的一端均与截止阀七27的另一端接通，与同位于加热炉01内部一侧的多个射流氧枪03对应的多个限流孔板05各自与多个氮气管一28的另一端接通；自截止阀七27至限流孔板05的方向上，每个氮气管一28上均依次串接有变径管三31、截止阀九32、截止阀十33、止回阀三34以及变径管四35；
38.截止阀八29的一端与安全吹扫管11远离氮气控制管路12的一端接通，氮气管二30设置有多个，多个氮气管二30的一端均与截止阀八29的另一端接通，与同位于加热炉01内部另一侧的多个射流氧枪03对应的多个限流孔板05各自与多个氮气管二30的另一端接通；自截止阀八29至限流孔板05的方向上，每个氮气管二30上均依次串接有变径管五36、截止阀十一37、截止阀十一38、止回阀四39以及变径管六40。
39.进一步具体的，自氧气控制管路07至截止阀一15的方向上，供氧控制管路06上还依次串接有截止阀十三41、手动球阀一42、压力表一43、过滤器一44、压力表二45、压力调节阀一46、压力表三47、流量计48以及流量控制阀49，截止阀十三41、手动球阀一42、压力表一43、过滤器一44、压力表二45、压力调节阀一46以及压力表三47限位在阻火器08和气动球阀一09之间，流量计48和流量控制阀49依次布置在气动球阀二10远离气动球阀一09的一侧。
40.进一步具体的，自氮气控制管路12至截止阀七27的方向上，安全吹扫管11上依次串接有截止阀十四50、手动球阀二51、过滤器二52、压力调节阀二53、气动球阀三54、截止阀十五55以及压力开关56。
41.进一步具体的，供氧控制管路06上连接有两个支管57，一个支管57限位在阻火器08和截止阀十三41之间，另一个支管57限位在截止阀十三41和手动球阀一42之间，两个支管57上各自串接有一个截止阀十六58。
42.关于富氧助燃控制的计算：
43.q
fuel_sp
＝(((q
air_pv
*20.95％)+q
o2_pv
)/ratio)/λ
44.q
air_sp1
＝((q
fuel_sp
*ratio*λ)/c
o2％
)*(100-c
o2％
)/0.791
45.q
air_sp2
＝((q
fuel_pv
*ratio*λ)/c
o2％
)*(100-c
o2％
)/0.791
46.q
o2_sp
＝(q
fuel_pv
*ratio*λ)-(q
air_pv
*20.95)
47.其中：
48.c
o2％
:富氧助燃控制氧浓度
49.λ:燃烧过剩系数
50.q
fuel_sp
:燃气设定流量
51.q
fuel_pv
:燃气实际流量
52.q
o2_sp
:氧气设定流量
53.q
o2_pv
:氧气实际流量
54.ratio:氧燃比
55.q
air_sp1
:助燃空气设定流量
56.q
air_sp2
:助燃空气设定流量
57.q
air_pv
:助燃空气实际流量
58.氧气实际流量q
o2_pv
是通过加热炉富氧结构中的流量计48测得。
59.关于该加热炉富氧结构的控制，加热炉富氧结构作为加热炉01原有工艺操作制度的一个辅助系统，其控制操作将整合至现有的加热炉l1级控制系统内。
60.富氧结构是否对加热炉01进行供氧，其主要是根据加热炉01物料、产量工况等决定，当加热炉01产量较低且烧嘴出力较低时，向加热炉01内提供氧气会导致助燃空气调节困难，存在恶化从烧嘴处喷出的火焰的可能性，此时该富氧结构不会进行供氧操作。
61.燃气流量控制仍采用加热炉01现有的l2级控制系统的控制，富氧的投入将对l2的计算带来一定的偏差，可在富氧调试过程进行修正。
62.氧气流量的控制需要跟随燃料烧嘴02的喷射流量，在预设富氧率、氧燃比、过剩系数条件下，氧气量增加的同时，逐步降低助燃空气流量，直至达到目标富氧率；
63.富氧结构对加热炉01供氧的正常退出过程与投入过程相反，逐步提高助燃空气流量的同时，逐步降低氧气量，直至氧气完全切除。
64.射流氧枪03的控制与现有的燃料烧嘴02的控制形式一致，甚至可适配脉冲控制，除紧急情况下，射流氧枪03的启停与燃料烧嘴02同步。
65.为避免过量的氧气对燃烧控制及氧气管路带来的影响，富氧上限控制采用机械限流和程序控制限流两种形式，分别在每个射流氧枪03前安装对应的限流孔板05，以及在l1控制程序上限制最大氧气输出。
66.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
67.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。