CN101614394B - 多种类高低热值燃气稳定燃烧方法及其装置 - Google Patents
多种类高低热值燃气稳定燃烧方法及其装置 Download PDFInfo
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Abstract
多种类高低热值燃气稳定燃烧方法，根据高中低热值燃气分成四个独立燃气通道，以同心方式布置，在燃烧装置出口处各燃气通道喷口为多层间隔式布置，各燃气通道之间设置风道，风道分别以旋流、直流方式出风，配合燃气射流实现高稳定燃烧；形成多通道、独立型、多孔相交射流，实现多类型高、中、低热值燃气的高稳定燃烧。本发明解决钢铁企业在冶炼过程中，产生的多种副产品煤气的合理有效利用问题，利用多类型孔口阻力、流速差异特性的原理实现高、中、低热值多种类煤气互换高效稳定燃烧。
Description
技术领域
本发明涉及煤气燃烧技术领域，尤其是涉及多种类高低热值燃气稳定燃烧方法及其装置。
背景技术
目前，钢铁企业在冶炼过程中，产生多种副产品，其中包括高热值煤气，如焦炉煤气、中热值煤气，如转炉煤气、低热值煤气，如高炉煤气等。随着钢铁规模的不断扩大这些多种类高低热值煤气产生量也在增长，其特征是产生量和煤气热值随冶炼工艺与技术的不同而变化。
目前主要作为工业锅炉、加热炉等设备的燃料加以利用，特殊情况下被燃烧放空。当采用这些冶炼副产品作为工业用燃料时，多种类煤气在工业加热设备上混烧存在最为主要的问题：
一、各种煤气燃烧特性存在较大的差异，各种煤气掺混比例受限，对于同一燃烧设备适应各种煤气燃烧特性的能力即煤气互换性能力差，不能达到各种煤气的有效利用；
二、必须采用高热值的煤气作为燃烧设备的保安煤气，并且这部分煤气还不能用中、低热值煤气代替，在实际加热设备运行过程中，必须使高热值煤气供给量维持最小保安量以上，不然，将可能出现燃烧不稳定现象。然而，冶炼副产品多种类高低热值煤气量、热值受冶炼技术与工艺条件的影响发生不确定的波动。因此，根据多种类煤气的混合特性，要求工业燃烧设备对各类煤气应有较宽的互换性，以适应煤气特性的变化。
如何实现多种类高、低热值煤气高效稳定燃烧，进而降低同一燃烧设备对煤气气源结构的要求是当今多种煤气混烧技术亟待解决的最重要的问题之一。现有控制多种煤气混烧的燃烧方法主要有二种：一是采用高比例的高热值煤气作为稳定燃烧源，以提高燃烧设备的稳定性；二是改造原有燃烧设备以适应各类煤气的燃烧要求。
中国专利申请号01204924.7公开了一种混合煤气燃烧器喷嘴，它提供一种高压空气从内管、混合煤气从外管和内管之间的通道进入混合室，由高压空气抽混合煤气，使混合煤气与空气在混合室内充分预混。其设备包括内管、外管和混合室，内管内的前端设置螺旋叶片。虽然这种混合煤气燃烧器喷嘴技术在结构上采用了混合室内预混，增加螺旋叶片等稳燃措施，在燃烧设备设计加工时针对多种类煤气稳燃问题，需要更改原燃烧器喷嘴结构，使其具有稳燃的特性，效果比较理想。但是存在的问题是不能实现高、中、低热值煤气的互换，当煤气特性改变时需要更换原设备燃烧器、设备改造量大投入费用高，在钢铁企业内部煤气燃烧设备上推广使用存在一定的难度，经济效益低。
发明内容
本发明的目的是提供一种多种类高低热值燃气稳定燃烧方法及其装置，解决钢铁企业在冶炼过程中，产生的多种副产品煤气的合理有效利用问题，利用多类型孔口阻力、流速差异特性的原理实现高、中、低热值多种类煤气互换高效稳定燃烧。
为达到上述目的，本发明的技术方案是，
多种类高低热值燃气稳定燃烧方法，根据高中低热值燃气分成四个独立燃气通道，以同心方式布置，在燃烧装置出口处各燃气通道喷口为多层间隔式布置，各燃气通道之间设置风道，形成多通道、独立型、多孔相交射流，实现多类型高、中、低热值燃气的高稳定燃烧。
又，所述的风道分别以旋流、直流方式出风，配合燃气射流实现高稳定燃烧。
进一步，本发明多种类高低热值燃气稳定燃烧方法，根据高中低热值燃气分成四个独立燃气通道，其中，第一个燃气通道为中心管，通高热值燃气，中心管出口端设置中心喷口及环绕中心喷口设置的周界喷口，周界喷口燃气射流稳定中心喷口的燃气射流；中心管外环设周向燃气通道为通低热值燃气的第二个燃气通道，该周向燃气通道出口端沿圆周方向设燃气喷口，从该燃气喷口射出燃气射流受中心管周界喷口燃气射流作用稳定燃烧；周向燃气通道外套设通低热值燃气的第三个燃气通道，其为圆环型燃气通道；第四个燃气通道位于第三个燃气通道内，圆环型燃气通道喷出的 燃气射流受第四个燃气通道燃气射流作用稳定燃烧；各燃气通道喷出的各股燃气射流最终进入炉膛在同一燃烧装置上实现高稳定燃烧。
所述的第一个燃气通道与第二个燃气通道之间设置中心风道；第二个燃气通道与第三个燃气通道之间设置内置风道；第三个燃气通道外侧设置外置风道。
所述的内置风道的内置风和外置风道的外置风以旋流形式喷出。
所述的周界喷口为扩压型结构。
所述的第四个燃气通道的喷口为矩形喷口，该矩形喷口为错列设置。
更进一步，本发明多种类高低热值燃气稳定燃烧装置，其包括，中心管，为通高热值燃气的第一个燃气通道，中心管出口端设置中心喷口及环绕中心喷口设置的周界喷口；周向燃气通道，环设于中心管外，为通低热值燃气的第二个燃气通道，该周向燃气通道出口端沿圆周方向设燃气喷口；圆环型燃气通道，套设于周向燃气通道外，为通低热值燃气的第三个燃气通道；第四个燃气通道，位于第三个燃气通道内。
另外，所述的第一个燃气通道与第二个燃气通道之间设置中心风道；第二个燃气通道与第三个燃气通道之间设置内置风道；第三个燃气通道外侧设置外置风道。
所述的中心风道、内置风道、外置风道为套管结构。
所述的内置风道和外置风道设置叶轮。
所述的周界喷口为扩压型结构。
所述的第四个燃气通道的喷口为矩形喷口；矩形喷口为错列设置。
上述所述的燃气包括高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、熔融还原COREX煤气、水煤气、发生炉煤气、天然气或液化石油气。
本发明依据稳定燃烧、高效互换的原则，燃气供给方式为多孔型、异孔径、间隔多层喷口，用小孔异径燃气喷口射流稳定大孔径燃气喷口射流；中心风直流、内置风和外置风为旋流，旋转射流与直流射流形成相交射流。高热值燃气或中热值燃气通过中心管喷口燃烧送入炉膛；低热值燃气通过中间环形通道进入炉膛；内设置中热值燃气喷口，以稳定低热值煤气燃烧。
本发明的有益效果
本发明充分利用多孔喷口之间存在阻力、流速特性差异的原理，结合 通风采用旋转射流以及间隔式喷口，加强空气扰动，提高中心管内燃气的稳定燃烧，并且能够用中热值煤气替换高热值煤气，实现多种类高低热值煤气在同一燃烧装置上的高稳定燃烧。本发明可以充分利用冶金、化工、石油冶炼等行业生产过程中产生的多种类燃气，减少直接排放，有助于提高能源利用率和保护大气环境。同时也为性质各异的各类燃气的高效合理利用、减少燃气直接排放、提高能源利用率和保护大气环境等都起到了积极的促进作用。
附图说明
图1为本发明燃烧器的结构剖视图；
图2为图1的侧视图。
具体实施方式
参见图1、图2，本发明多种类高低热值燃气稳定燃烧方法，根据高中低热值燃气分成四个独立燃气通道，以同心方式布置，在燃烧装置出口处各燃气通道喷口为多层间隔式布置，各燃气通道之间设置风道，形成多通道、独立型、多孔相交射流，实现多类型高、中、低热值燃气的高稳定燃烧。
具体地，本发明多种类高低热值燃气稳定燃烧装置，其包括，中心管1，为通高热值燃气的第一个燃气通道，中心管1出口端设置中心喷口11及环绕中心喷口设置的周界喷口12，该周界喷口12为扩压型结构；周向燃气通道2，环设于中心管1外，为通低热值燃气的第二个燃气通道，该周向燃气通道出口端沿圆周方向设燃气喷口21；圆环型燃气通道3，套设于周向燃气通道2外，为通低热值燃气的第三个燃气通道；第四个燃气通道4，位于第三个燃气通道--圆环型燃气通道3内，其喷口41为矩形喷口，该矩形喷口为错列设置。
另外，所述的四个燃气通道之间设置风道，依次包括中心风道5、内置风道6和外置风道7；所述的风道为套管结构；内置风道6和外置风道7设置叶轮8、8’。
中心管1上开有圆形中心喷口11和周界喷口12，周界喷口12均匀分 布在中心喷口11周围。相对高热值煤气(焦炉煤气COG，调节范围0％～20％)通过中心管1从中心喷口11、周界喷口12喷出燃烧进入炉膛，周界喷口12喷出的煤气火焰能够利用大小直径喷口出口速度差的原理稳定火焰跟部，对来自中心喷口11主煤气起到进一步助燃的作用，加快主煤气的燃烧速度并促进其高效稳定燃烧。基于这一设计，可以用中热值煤气(转炉煤气LDG)替换高热值煤气。
圆环型燃气通道3，套设于周向燃气通道2外，第四个燃气通道4，位于第三个燃气通道内，沿圆周方向均匀布置、错列设置矩形喷口41，中热值煤气(转炉煤气LDG)从这里喷出形成自由射流，低热值煤气(高炉煤气BFG)通过圆环型燃气通道3喷出与中热值煤气(转炉煤气LDG)射流相交燃烧进入炉膛。燃烧器中心管1喷出的燃烧火焰、燃气通道4与圆环型燃气通道3喷出的燃烧火焰相交耦合，最终形成内外稳定的燃烧火焰，使多种类高、低热值煤气在同一燃烧器上实现高效宽调节比稳定燃烧。
Claims (13)
1.多种类高低热值燃气稳定燃烧方法，根据高低热值燃气分成四个独立燃气通道，以同心方式布置，第一个燃气通道为中心管，通高热值燃气，中心管出口端设置中心喷口及环绕中心喷口设置的周界喷口，周界喷口燃气射流稳定中心喷口的燃气射流；中心管外环设周向燃气通道为通低热值燃气的第二个燃气通道，该周向燃气通道出口端沿圆周方向设燃气喷口，从该燃气喷口射出燃气射流受中心管周界喷口燃气射流作用稳定燃烧；周向燃气通道外套设通低热值燃气的第三个燃气通道，其为圆环型燃气通道；第四个燃气通道位于第三个燃气通道内，圆环型燃气通道喷出的燃气射流受第四个燃气通道燃气射流作用稳定燃烧；各燃气通道喷出的各股燃气射流最终进入炉膛在同一燃烧装置上实现高稳定燃烧；同时，在燃烧装置出口处各燃气通道喷口为多层间隔式布置，所述的第一个燃气通道与第二个燃气通道之间设置中心风道；第二个燃气通道与第三个燃气通道之间设置内置风道；第三个燃气通道外侧设置外置风道；形成多通道、独立型、多孔相交射流，实现多种类高低热值燃气的高稳定燃烧。
2.如权利要求1所述的多种类高低热值燃气稳定燃烧方法，其特征是：所述的中心风道以直流方式出风，内、外置风道分别以旋流方式出风，配合燃气射流实现高稳定燃烧。
3.如权利要求1所述的多种类高低热值燃气稳定燃烧方法，其特征是：燃气包括高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、熔融还原COREX煤气、水煤气、发生炉煤气、天然气或液化石油气。
4.如权利要求1所述的多种类高低热值燃气稳定燃烧方法，其特征是：所述的周界喷口为扩压型结构。
5.如权利要求1所述的多种类高低热值燃气稳定燃烧方法，其特征是：所述的第四个燃气通道的喷口为矩形喷口。
6.如权利要求5所述的多种类高低热值燃气稳定燃烧方法，其特征是：所述的第四个燃气通道的矩形喷口为错列设置。
7.一种多种类高低热值燃气稳定燃烧装置，其特征是：包括，中心管，为通高热值燃气的第一个燃气通道，中心管出口端设置中心喷口及环绕中心喷口设置的周界喷口；
周向燃气通道，环设于中心管外，为通低热值燃气的第二个燃气通道，该周向燃气通道出口端沿圆周方向设燃气喷口；
圆环型燃气通道，套设于周向燃气通道外，为通低热值燃气的第三个燃气通道；
第四个燃气通道，位于第三个燃气通道内。
8.如权利要求7所述的多种类高低热值燃气稳定燃烧装置，其特征是：所述的第一个燃气通道与第二个燃气通道之间设置中心风道；第二个燃气通道与第三个燃气通道之间设置内置风道；第三个燃气通道外侧设置外置风道。
9.如权利要求8所述的多种类高低热值燃气稳定燃烧装置，其特征是：所述的中心风道、内置风道、外置风道为套管结构。
10.如权利要求9所述的多种类高低热值燃气稳定燃烧装置，其特征是：所述的内置风道和外置风道设置叶轮。
11.如权利要求7所述的多种类高低热值燃气稳定燃烧装置，其特征是：所述的周界喷口为扩压型结构。
12.如权利要求7所述的多种类高低热值燃气稳定燃烧装置，其特征是：所述的第四个燃气通道的喷口为矩形喷口。
13.如权利要求12所述的多种类高低热值燃气稳定燃烧装置，其特征是：所述的第四个燃气通道的矩形喷口为错列设置。
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