[發明專利]一種空氣/燃氣雙預熱的連續式自身蓄熱無焰燃燒器

在審

• 申請號: 201711329698.1
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN107906516A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 侯煜;董杰;蔣乃富;江華
• 申請（專利權）人: 中冶京誠（揚州）冶金科技產業有限公司
• 主分類號: F23D14/22
• 分類號: F23D14/22;F23D14/66;F23D14/46;F27D99/00
• 代理公司: 南京申云知識產權代理事務所(普通合伙)32274
• 代理人: 邱興天

技術領域

本發明屬于無焰燃燒器技術領域，具體涉及一種空氣/燃氣雙預熱的連續式自身蓄熱無焰燃燒器。

背景技術

20世紀末，日本工業界提出高溫空氣燃燒的概念（High Temperature Air Combustion）。它打破了傳統的燃燒概念，即在蓄熱室中把空氣預熱到高溫，把爐膛中O₂含量降低到很低的狀態（≤15%），實行高溫低氧狀態下的燃燒，這種工藝不但能夠實現良好的余熱回收效果，提高熱效率，而且能夠降低NOx的生成量，同時實現了節能和環保的效果。

目前冶金工業爐廣泛采用基于高溫空氣燃燒技術的切換式蓄熱燃燒系統，至少包括兩組燃燒器及蓄熱器，一個換向閥。當一側燃燒器利用蓄熱體里的熱能預熱助燃空氣進行燃燒時，另一側燃燒器利用抽煙風機抽出爐內煙氣并通過相連蓄熱體儲存熱能，熱量蓄足后，換向閥工作，兩個燒嘴的功能進行互換，完成一個周期的熱循環。

該型蓄熱式燃燒器體積龐大，要求有較大的布置空間；在工作過程中換向周期為20～300s，頻繁切換易造成爐溫、爐壓的波動，換向瞬間會造成燃燒不連續，影響爐溫均勻性，從而導致加熱質量降低；同時，該型燃燒器在實際應用時換向閥啟動頻繁，容易損壞；煙氣和預熱空氣或燃氣共用一個通道，容易造成“脫火”（燃氣供應不暢使火焰斷續甚至熄滅）及“回火”（火焰回流后在通道內燃燒）問題。

受此影響，采用該型蓄熱式燃燒器的加熱爐在實際生產過程中，未收到應有的節能效果，且對加熱工藝制度要求比較嚴格的產品，綜合經濟效益跟常規加熱爐相比，優勢不明顯。

另外，針對上述切換式高溫空氣燃燒器的不足，業內開發出了自蓄熱式燃燒器，通過合理的氣流組織與控制方式實現單臺燃燒器的連續燃燒，又能達到蓄熱節能目的的燃燒裝置。

在[自蓄熱式高溫空氣燃燒技術的開發，張建軍，鄒得球，肖睿，高日新，馮自平，《工業爐》，2009，31 (4) :1-4]一文中，分析了切換式蓄熱燃燒系統的優點與不足，并開發了可連續燃燒的自蓄熱高溫空氣燃燒器。其燃燒器采用陶瓷-金屬蜂窩蓄熱體以及蓄熱燃燒專用高溫切換閥技術，可以實現高溫煙氣余熱的“極限穩定回收”以及高溫貧氧空氣的“連續燃燒”。但受結構限制，仍不可避免的使用多處換向機構，管線布置復雜，對控制系統和日常維護都提出較高要求，不利于工業化應用。

發明內容：

發明目的：針對現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種空氣/燃氣雙預熱的連續式自身蓄熱無焰燃燒器，具有結構設計更合理，NOx排放量低，能夠實現空氣/燃氣雙預熱等特點。

技術方案：為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種空氣/燃氣雙預熱的連續式自身蓄熱無焰燃燒器，包括貫穿爐墻內外的一次燃氣管路、二次燃氣管路、空氣通道和煙氣通道；在所述的一次燃氣管路上設有燃氣/低溫煙氣換熱器，在所述的空氣通道和煙氣通道上設有空氣/高溫煙氣換熱器；所述的二次燃氣管路、空氣通道和煙氣通道均圍繞一次燃氣管路設置，且在徑向位置上相互隔開，一次燃氣管路的燃氣噴口、二次燃氣管路的二次燃氣噴口、空氣通道的空氣噴口和煙氣通道的煙氣入口在軸向位置上相互隔開。

所述的一次燃氣管路：常溫燃氣由一次燃氣入口進入，通過燃氣/低溫煙氣換熱器，被末段煙氣預熱至設計溫度；預熱后的燃氣通過燃氣噴口高速噴出，與空氣通道噴出的預熱空氣混合后燃燒。

所述的二次燃氣管路：常溫燃氣由二次燃氣入口進入，分流至燃燒器兩側，通過二次燃氣噴口高速噴出，與一次燃氣形成分級燃燒。

所述的空氣通道：常溫空氣由空氣入口進入，通過空氣集管分流至多組空氣/高溫煙氣換熱器，被初段煙氣預熱至設計溫度；預熱后的空氣通過空氣噴口高速噴出，與燃氣通道噴出的預熱燃氣混合后燃燒。

所述的煙氣通道：高溫煙氣通過煙氣入口進入空氣/高溫煙氣換熱器，與空氣換熱后進入煙氣集管，然后匯合后進入燃氣/低溫煙氣換熱器，與燃氣換熱后進入煙氣出口。

所述的煙氣入口為陶瓷噴管入口，設置有若干進氣孔，高溫煙氣通過陶瓷噴管入口進入空氣/高溫煙氣換熱器，陶瓷噴管入口與燃氣、空氣出口保持一定距離，燃氣、空氣出口向爐墻內伸入，而煙氣入口則向爐墻縮進，可以防止吸入未燃燒的煤氣發生短路現象。

所述的二次燃氣管路和空氣/高溫煙氣換熱器均圍繞一次燃氣管路設置，通過燒嘴磚相互固定。

所述的燃氣噴口、二次燃氣噴口、空氣噴口均采用陶瓷燃氣/空氣噴口，均設置為多個。