[發明專利]一種高溫煙氣摻氧氣的燃燒方法

無效

• 申請號: 201210091031.3
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN103363811A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 張天賦;馬光宇;劉常鵬;李衛東;賈麗娣;張宇;王東山
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: F27D17/00
• 分類號: F27D17/00;F23L7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬燃燒技術領域，涉及煙氣的余熱的綜合利用方法，具體涉及一種利用燃燒產生的高溫煙氣和氧氣混合取代空氣作為助燃劑的高效燃燒方法。

背景技術

工業領域消耗能源占世界能源消耗總量的三分之一，CO₂排放量占世界CO₂總排放的40％。為提高能源利用效率、減少CO₂排放，必須改變能源利用方式。

在加熱爐領域，目前公知最高效的燃燒技術是蓄熱式技術。該技術可將空、煤氣預熱到800～1000℃，排煙溫度可降低到150℃左右，得到迅速推廣應用。但實踐證明，由于蓄熱式燃燒方式屬于切換回熱燃燒方式，煙氣余熱靠中間載體(蓄熱體)傳遞給空、煤氣，蓄熱體蓄熱、放熱過程的切換必須通過換向體統頻繁換向才能實現，存在下述不利因素：(1)蓄熱式換向過程為“切斷煤氣——換向——重新輸入煤氣”，每次換向都會使爐內火焰滅火三分鐘左右。火焰的頻繁滅火與著火引起爐溫頻繁波動。(2)換向過程引起爐膛壓力大幅度波動。生產實踐證明，換向切斷煤氣后爐壓一般降低至-30Pa左右，換向后迅速增加至+75Pa以上。(3)蓄熱體在高溫度下工作，由于頻繁換向而發生劇烈變化，容易受到破壞，使排煙和燃料、空氣供應受阻，嚴重影響生產。(4)換向時，換向閥與噴嘴之間管道中的煤氣會被抽出爐外，造成燃料損失，換向周期越短，燃料損失就越大。(5)自動控制難度大。

專利“一種直接回熱燃燒的火焰式加熱爐”(申請號：CN200720102321.8)公布了一種直接回熱燃燒的火焰式加熱爐，用于解決現有蓄熱式燃燒加熱爐工作狀態不斷切換的問題。但實現燃燒產物中CO₂收集難度大

專利“富氧供風的雙蓄熱式高溫貧氧燃燒器”(申請號：CN201120072025.4)公布了一種改進的蓄熱式燃燒方法，利用富氧空氣供風減少煙氣帶走余熱，加強爐內傳熱效率，利用蓄熱體回收煙氣余熱，預熱助燃空氣和燃氣，實現高溫貧氧燃燒條件，弱化工業爐內的氧化性氣氛以大幅度降低被加熱物料氧化燒損率，從而解決工業爐高能耗、低成材率及氮氧化合物排放的問題，并且使難燃燒燃料燃燒充分。該法中由于空氣持續作為助燃劑，燃料燃燒產生的熱量仍需要加熱空氣中的氮氣，還存在提高熱效率的空間，煙氣帶走的余熱仍較大，同時回用的煙氣用于爐內降溫而不是助燃，沒有更好地發揮其余熱作用。

專利“富氧、蓄熱式空氣預熱與煙氣再循環技術”(專利號：CN1360192A)公布了工業爐用富氧燃燒、蓄熱式空氣預熱與煙氣再循環的組合技術，將高溫蓄熱空氣預熱技術、富氧空氣助燃技術和煙氣再循環技術中的2～3者組合，在對舊爐改造，采用高效燃燒技術方面有一定積極作用，但同樣不能避免空氣作為助燃劑的缺點和實現燃燒產物中CO₂收集難度大的問題。

眾所周知與其它燃燒技術相比，富氧燃燒技術由于具有如下優點：減少了單純用空氣作為助燃劑時加熱空氣中的氮氣的熱量，可單純使用低熱值燃料(如：高爐煤氣)作為工業爐的燃料等。但受制氧成本的影響，應用范圍并不廣泛。但在鋼鐵企業中，今年來由于一些節能項目(如：干熄焦)的不斷投入，企業對氮氣的需求量不斷增加，產生了氮氣不足、氧氣大量過剩的氮氧不平衡的問題。如何利用好過剩氧氣成為鋼鐵企業面臨的一個難題。

發明內容

本發明的目的在于公開一種高溫煙氣摻氧氣的燃燒方法，用燃燒產生的高溫煙氣與氧氣混合取代空氣作為助燃劑，未回用的煙氣用于預熱燃料，實現高爐煤氣的高效燃燒，使煙氣余熱利用最大化，減少用空氣作助燃劑時用于加熱空氣中氮氣的熱量。

本發明的技術方案是這樣的，

用燃燒產生的高溫煙氣與氧氣混合取代空氣作為助燃劑，其工藝路徑為：高溫煙氣→配氧氣→與煤氣混合→加熱爐燃燒→高溫煙氣回用，具體工藝為：煙氣從加熱爐出口煙道處由回用煙氣引風機抽回加熱爐，與氧氣管道提供的氧氣混合，氧氣和煙氣的混合物作助燃劑與熱煤氣管道提供煤氣在加熱爐中燃燒，剩余煙氣經煤氣換熱器預熱煤氣，預熱煤氣的煙氣后經煙囪排放大大氣環境中。

本發明要求回用的高溫煙氣與氧氣的混合物中氧含量體積比為19％～70％，混合物中氧含量體積比為21％～24％時效果更佳；氧氣的量按其與煤氣的比例為1∶0.38(體積比)的比例進行配給。