一种双燃料双蓄热低NO的制作方法

一种双燃料双蓄热低no
x
烧嘴及燃烧控制方法
技术领域
1.本发明涉及冶金铸造炉窑的燃料燃烧技术领域，特别提供了一种双燃料双蓄热低nox烧嘴及燃烧控制方法。


背景技术：

2.随着国家对节能和环保的要求日益提高，我国对钢铁行业废物利用和工业炉窑的nox、so2等排放标准日趋严格，要求达到超低排放水平。为了更好的利用高炉煤气，并且降低排放废气。因此冶金铸造炉窑的节能减排设施至关重要。
3.高炉煤气是高炉生产过程中产生的废气，但其中含有co为主的可燃气体，如果直接排放会污染大气并且对这一资源也是极大的浪费。但由于高炉煤气热值比较低如果直接燃烧使用无法满足炉窑的温度要求。
4.随着大量蓄热技术的使用，高炉煤气得到了大量的应用，但随之而来的也出现了高炉煤气供应不足的问题，由于高炉煤气是高炉生产中的副产物，因此其热值和气量是很不稳定的，但用气设备很多是需要连续生产的，因此在高炉煤气供应不足时对自身的生产产量和产品质量有很大的影响。
5.燃料燃烧时生成的nox产物主要有三种：1是燃料在600-800℃时由燃料中的氮化物氧化生成，2、燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成ch自由基与空气的氮气和氧气反应生成3、助燃空气中的氮在高温下氧化产物，在1350℃以下生成量很小，随着温度的上升，其产量呈指数型增加。
6.对于蓄热烧嘴来说使用高炉煤气、焦炉煤气为主燃料，热值较低，因此燃烧时温度不会很高。并且经过蓄热也不会很低因此避免了nox的大量生成，如果采用天然气、煤层气、轻柴油等燃料作为燃料由于燃料热值高，又采用蓄热技术助燃风温度很高，造成火焰温度比较高，燃烧时高温产生nox难以控制，在我国应用天然气、煤层气、轻柴油等燃料的炉窑其nox的排放量普遍很高，超出环保要求的150mg/m3(8％含氧量)的很多倍。
7.因此需要一种可以同时燃烧两种燃料一种高炉煤气一种其他燃料的，高炉煤气和空气双蓄热的低nox烧嘴以及燃烧控制方法。


技术实现要素：

8.为了解决上述问题，本发明提供了一种双燃料双蓄热低no
x
烧嘴，包括燃烧腔室、气体通道及蓄热结构，
9.燃烧腔室，燃烧腔室的中间设置有燃料输送管，用于向该燃烧腔室通入燃料；
10.气体通道，包括煤气通道及空气通道，通道之间彼此独立，分别连通至燃烧腔室；
11.蓄热结构，包括多排多列蓄热蜂窝体，设置在气体通道内。
12.进一步的，还包括一保护风管，套装设置于燃料输送管道的外围，并与燃料输送管之间具有缝隙；远离燃烧腔室侧的保护风管上设置有保护风进口；所述保护风管的长度与燃料输送管道相互匹配，保护风管与燃料输送管之间具有缝隙。
13.进一步的，所述煤气通道及空气通道上均设置有与其内部蓄热结构位置匹配的舱门。
14.进一步的，腔体内，燃料输送管两侧分别设有一排烟通道。
15.进一步的，所述的蓄热蜂窝体可分为多组设置于气体通道内，相邻组之间架设有支撑砖块，该砖块的两端插接在气体通道的内壁上。
16.进一步的，燃烧腔室的侧壁上，与燃料输送管的末端喷口接触处为敞口设计。
17.进一步的，所述高炉煤气通道开口处通入高炉煤气管道，高炉煤气管道上设置有流量计；所述空气通道开口处通入空气管道；另外在空气通道的开口处设置有风机。
18.根据本发明的另一方面还提供了一种双燃料双蓄热低no
x
烧嘴燃烧控制方法，该烧嘴为成对设置在炉膛的两侧，两个烧嘴的排烟通道分别连通至中间炉膛；两个高炉煤气管道连通至一煤气总管道，该管道上设置有煤气转向阀；同理两个空气管道连通至一空气总管道，该管道上设置有空气转向阀，包括如下步骤，
19.步骤1：将燃烧腔体内点火后，通过一个烧嘴的两个通道同时向烧嘴内通入空气与高炉煤气；同时将对侧的烧嘴的通道停止通入空气及高炉煤气，开启风机将炉膛内的烟气从相对侧的气体通道吸出；
20.步骤2：开启煤气转向阀与空气转向阀门，向相对侧的烧嘴内通入空气与高炉煤气；停止向燃烧过的烧嘴内通入空气及高炉煤气，开启风机将炉膛内的烟气从燃烧过的烧嘴通道吸出；两个烧嘴燃烧间隔三分钟一切换，对蜂窝体进行蓄热及对炉膛进行加热。
21.进一步的，当流量计上的高炉煤气流量变少，则通过燃料输送管向烧嘴内通入第二种燃料，使两种燃料任意比例混合燃烧。
22.进一步的，所述第二种燃料的通入量所需的蓄热风与保护风的流量比为7：3。
23.进一步的，所述第二种燃料燃烧时通过二次加风，加入烟气两种方法降低燃烧中的氧含量，降低燃烧温度，从而减少no
x
的生成。
24.本发明的优势在于：解决了利用高炉煤气作为燃料，在高炉煤气不足或没有时可采用其他燃料正常生产的方案，使利用高炉煤气(第一种燃料)更加充分，使用高炉煤气的炉窑不受高炉煤气的供应量限制。另外，烧嘴不但实现了高炉煤气和空气双蓄热另外通过烧嘴独特的结构和燃烧控制方法，使烧嘴可以第二种燃料的同时燃烧使用，并且两种燃料可任意比例燃烧使用，也可单独使用一种燃料，燃烧时nox的排放量很低。
附图说明
25.图1为本发明的烧嘴一种实施例结构示意图；
26.图2为图1中a-a结构示意图；
27.图3为图1中b-b结构示意图；
28.图4为图2中c-c结构示意图；
29.图5为图1中后视图；
30.图6为图5中d-d结构示意图；
31.1-燃烧腔室、2-煤气通道、3-空气通道、4-蓄热蜂窝体、5-保护风管、6-燃料输送管、7-排烟通道、8-舱门、9-支撑砖块、10-第一流通区域、11-第二流通区域、12-第三流通区域、13-第四流通区域。
具体实施方式
32.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
33.参考图1-6，本发明提供了一种双燃料双蓄热低no
x
烧嘴，包括燃烧腔室1、气体通道及蓄热结构，
34.燃烧腔室1，燃烧腔室1的中间设置有燃料输送管6，用于向该燃烧腔室1通入燃料；
35.气体通道，包括煤气通道2及空气通道3，通道之间彼此独立，分别连通至燃烧腔室1；
36.蓄热结构，包括多排多列蓄热蜂窝体4，设置在气体通道内。
37.双蓄热烧嘴本体，整体外部为钢结构外壳，空气和高炉煤气的流动的气体通道的腔体由钢结构彻底分开，内部整体由钢纤维耐火浇注料一次浇注完成，蓄热体为莫来石质蜂窝体4。
38.作为方案的改进，还包括一保护风管5，套装设置于燃料输送管6道的外围，并与燃料输送管6之间具有缝隙；远离燃烧腔室1侧的保护风管5上设置有保护风进口；所述保护风管5的长度与燃料输送管6道相互匹配，保护风管5与燃料输送管6之间具有缝隙。燃烧腔室1内，燃料输送管6两侧分别设有一个排烟通道7。燃料输送管6用于输送第二种燃料，输送至喷嘴内的燃烧腔室1内，在燃烧腔室1内末端形成一个火焰喷口。喷口左右两侧为排烟通道7中间为蓄热后的高炉煤气和助燃风燃烧喷口，一侧高炉煤气进入，一侧助燃风进入，最中间为第二种燃料烧嘴及其保护风管5，通过燃烧时喷口外喷产生的负压将炉内的烟气带入燃烧火焰中从而减低焰心温度减少nox的量，第二种燃料的燃烧通过一次风的加入和烟气的带入，使火焰分段燃烧逐步释放热量，从而减低焰心温度减少nox的量并且更充分的燃烧利于达到节能减排的效果。
39.作为方案的改进，所述煤气通道2及空气通道3上均设置有与其内部蓄热结构位置匹配的舱门8。可以在后方设计为双舱门8，方便更换蓄热体。
40.作为方案的改进，所述的蓄热蜂窝体4可分为多组设置于气体通道内，相邻组之间架设有支撑砖块9，该砖块9的两端插接在气体通道的内壁上。本方案种的蓄热蜂窝体4吸收炉膛内排出烟气的热量，对经由的高炉煤气进行加热，加热前的高炉煤气热值低，燃烧温度低，通过蓄热蜂窝体4加热后再进行燃烧的高炉煤气温度可达1200度以上。因此采用了蓄热烧嘴，不但提高了火焰温度和刚度还大量回收烟气中80％的热能不但废物利用还可节能减排。
41.作为方案的改进，燃烧腔室1的侧壁上，与燃料输送管6的末端喷口接触处为敞口设计，即为圆台状开口，便于火苗的喷射，接触更多的空气。
42.作为方案的改进，所述高炉煤气通道2开口处通入高炉煤气管道，高炉煤气管道上设置有流量计，便于随时观察高炉煤气的供应量；所述空气通道3开口处通入空气管道；另外在空气通道的开口处分别设置有风机。该风机的作用是，当烧嘴燃烧的时候，通过风机向烧嘴内吹入助燃空气，当烧嘴停止燃烧的时候，向外排烟吸收热量对蓄热体进行加热。
43.根据本发明的另一方面还提供了一种双燃料双蓄热低no
x
烧嘴燃烧控制方法，该烧嘴为成对设置在炉膛的两侧，两个烧嘴的排烟通道7分别连通至中间炉膛；两个高炉煤气
管道连通至一煤气总管道，该管道上设置有煤气转向阀；同理两个空气管道连通至一空气总管道，该管道上设置有空气转向阀，包括如下步骤，
44.步骤1：将燃烧腔体内点火后，通过一个烧嘴的两个通道同时向烧嘴内通入空气与高炉煤气；同时将对侧的烧嘴的通道停止通入空气及高炉煤气，开启风机将炉膛内的烟气从相对侧的气体通道吸出；
45.步骤2：开启煤气转向阀与空气转向阀门，向相对侧的烧嘴内通入空气与高炉煤气；停止向燃烧过的烧嘴内通入空气及高炉煤气，开启风机将炉膛内的烟气从燃烧过的烧嘴通道吸出；两个烧嘴燃烧间隔三分钟一切换，对蜂窝体4进行蓄热及对炉膛进行加热。
46.作为方案的改进，当流量计上的高炉煤气流量变少，则通过燃料输送管6向烧嘴内通入第二种燃料，使两种燃料任意比例混合燃烧。
47.作为方案的改进，所述第二种燃料的通入量与保护风的流量比为7：3。这一比例是经过理论计算和多年实际使用总结出的能最有效降低no
x
的生成。
48.作为方案的改进，所述第二种燃料燃烧时通过二次加风，加入烟气两种方法降低燃烧中的氧含量，降低燃烧温度，从而减少no
x
的生成。
49.作为方案的改进，本方案中将烧嘴内的进气与排烟的通道划分四个截面不同的行走区域，分别为第一流通区域10、第二流通区域11、第三流通区域12、第四流通区域13；其中第四流通区域13截面为矩形状，与第三流通区域12连通，第三流通区域12俯视截面为不规则四边形，且为远离第四流通逐渐变窄，第二流通区域11俯视截面包括上部倾斜的弯折部及竖直部，其中弯折部分别与第三流通区域12与第一流通区域10连接，第一流通区域10与第二流通区域11连接处的截面宽度小于第二流通区域11的宽度，各处截面积不同，控制各位置风速压力不同。调整进气和出气不走同一条路。进气时风(煤气)有压力气体流动有很高的速度，风顺着第四流通区域13、第三流通区域12、经由第二流通区域11的弯折部、第一流通区域10直线进入。排烟时是吸力，吸力没有方向，哪个流通区域的面积大就吸谁的。因此第二流通区域11的截面面积大于第一流通区域10的面积很多，大部分的烟气从第二流通区域11进入第三流通区域12、第四流通区域13排出。这样排烟可以有效保护第二种燃料的供应管和保护风管。
50.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种双燃料双蓄热低no
x
烧嘴，其特征在于：包括燃烧腔室、气体通道及蓄热结构，燃烧腔室，燃烧腔室的中间设置有第二种燃料输送管，用于向该燃烧腔室通入第二种燃料；气体通道，包括煤气通道及空气通道，通道之间彼此独立，分别连通至燃烧腔室；蓄热结构，包括多多排多列蓄热蜂窝体，设置在气体通道内。2.如权利要求1所述的一种双燃料双蓄热低no
x
烧嘴，其特征在于：还包括一保护风管，所述保护风管的长度与燃料输送管道相互匹配，套装设置于燃料输送管道的外围，并与燃料输送管之间具有缝隙；远离燃烧腔室侧的保护风管上设置有保护风进口。3.如权利要求1所述的一种双燃料双蓄热低no
x
烧嘴，其特征在于：所述煤气通道及空气通道上均设置有与其内部蓄热结构位置匹配的舱门。4.如权利要求2所述的一种双燃料双蓄热低no
x
烧嘴，其特征在于：腔体内，燃料输送管两侧分别设有一排烟通道。5.如权利要求1所述的一种双燃料双蓄热低no
x
烧嘴，其特征在于：所述蓄热蜂窝体可分为多组设置于气体通道内，相邻组之间架设有支撑砖块，该砖块的两端插接在气体通道的内壁上。6.如权利要求1所述的一种双燃料双蓄热低no
x
烧嘴，其特征在于：燃烧腔室的侧壁上，与燃料输送管的末端喷口接触处为敞口设计。7.如权利要求1所述的一种双燃料双蓄热低no
x
烧嘴，其特征在于：所述高炉煤气通道开口处通入高炉煤气管道，高炉煤气管道上设置有流量计；所述空气通道开口处通入空气管道；另外在空气通道的开口处设置有风机。8.一种双燃料双蓄热低no
x
烧嘴燃烧控制方法，该烧嘴为成对设置在炉膛的两侧，两个烧嘴的排烟通道分别连通至中间炉膛；两个高炉煤气管道连通至一煤气总管道，该管道上设置有煤气转向阀；同理两个空气管道连通至一空气总管道，该管道上设置有空气转向阀，包括如下步骤：步骤1：将燃烧腔体内点火后，通过一个烧嘴的两个通道同时向烧嘴内通入空气与高炉煤气；同时将对侧的烧嘴的通道停止通入空气及高炉煤气，开启风机将炉膛内的烟气从相对侧的气体通道吸出；步骤2：开启煤气转向阀与空气转向阀门，向相对侧的烧嘴内通入空气与高炉煤气；停止向燃烧过的烧嘴内通入空气及高炉煤气，开启风机将炉膛内的烟气从燃烧过的烧嘴通道吸出；两个烧嘴燃烧间隔三分钟一切换，对蜂窝体进行蓄热及对炉膛进行加热。9.如权利要求8所述的一种双燃料双蓄热低no
x
烧嘴燃烧控制方法，其特征在于：当流量计上的高炉煤气流量变少，则通过燃料输送管向烧嘴内通入第二种燃料维持设定炉温，使两种燃料任意比例混合燃烧。10.如权利要求9所述的一种双燃料双蓄热低no
x
烧嘴燃烧控制方法，其特征在于：所述第二种燃料的通入量所用蓄热风与保护风的流量比为7：3；所述第二种燃料燃烧时二次加风、加入烟气两种方法。

技术总结
本发明涉及冶金铸造炉窑的燃料燃烧技术领域，特别提供了一种双燃料双蓄热低NOX烧嘴，包括燃烧腔室、气体通道及蓄热结构，燃烧腔室，燃烧腔室的中间设置有第二种燃料输送管，用于向该燃烧腔室通入第二种燃料；气体通道，包括煤气通道及空气通道，通道之间彼此独立，分别连通至燃烧腔室；蓄热结构，包括多排多列蓄热蜂窝体，设置在气体通道内。解决了利用高炉煤气作为燃料，在高炉煤气不足或没有时可采用其他燃料正常生产的方案，使高炉煤气在炉窑中应用更加自由和广泛，使用高炉煤气的炉窑不受高炉煤气的供应量限制。炉煤气的供应量限制。炉煤气的供应量限制。


技术研发人员：贾春阳 李志龙 冯振刚 强子聪 李岩松 李鹏宇 李彦方 孙新 孙伟 孟德凤
受保护的技术使用者：沈阳亚特重型装备制造有限公司
技术研发日：2023.03.13
技术公布日：2023/7/12