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CN108131671A - 工业炉用脱硝蓄热式烧嘴 - Google Patents

工业炉用脱硝蓄热式烧嘴 Download PDF

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Abstract

本发明公开了工业炉用脱硝蓄热式烧嘴，在烧嘴本体上设置有贯穿式气体通道，在气体通道上，沿着助燃气体的进气方向，前后设置有蜂窝陶瓷体和蓄热体，蜂窝陶瓷体具有若干细小孔洞，在蜂窝陶瓷体的孔洞内，设置有脱硝反应的触媒；蜂窝陶瓷体与蓄热体之间有一定距离，形成混合腔；在烧嘴本体上设置有脱硝还原剂送入孔，脱硝还原剂送入孔与混合腔连通，将脱硝还原剂输入到混合腔内。本发明的烧嘴，在烧嘴的气体通道内，设置蜂窝陶瓷体，蜂窝陶瓷体的孔洞内沉淀有脱硝触媒，在烧嘴的气体通道向外排出高温烟气时，通入脱硝还原剂，利用SCR脱硝技术，脱硝还原剂“有选择性”地与烟气中的氮化物(NOx)反应，生成无毒无污染的氮气和水，大幅度降低了氮化物的排放量。

Description

工业炉用脱硝蓄热式烧嘴
技术领域
本发明涉及工业炉的附属部件，尤其是采用天然气、液化气等作为燃料的工业炉用脱硝蓄热式烧嘴。
背景技术
采用天然气、煤气或燃料油作为燃料的工业炉，如加热炉和热处理炉等，其工作原理是将待加热工件放置在炉膛内，加热升温达到工艺要求的温度，保温或均温。工业炉在加热中，都要配用烧嘴，通过烧嘴将助燃气体（空气）和燃料单独通入炉膛，或者在烧嘴内混合后通入炉膛。对于蓄热式燃烧的烧嘴，其内设置的气体通道既作为助燃气体的输入通道，也作为高温烟气的排出通道，设置在气体通道内的蓄热体在排出高温烟气时吸收热量，与高温烟气进行热交换，升高蓄热体的温度并降低高温烟气的温度；在输入助燃气体时放出热量，与助燃气体进行热交换，降低蓄热体的温度并升高助燃气体的温度，蓄热体轮流蓄热和放热。
工业炉在燃烧过程中，炉内温度通常在1200℃左右的高温，在这个温度范围内，容易产生大量的反应型氮化物(NOx)，氮化物是一种大气污染物，排入大气后对空气的污染较大；从环境保护角度，国家和地方政府都制定了相应排放标准，对工业炉、工业窑炉的氮化物(NOx)排放进行限定，规定了较严格的排放量。而且，随着环保要求的进一步提高，对氮化物(NOx)排放标准会越来越严，必须对工业炉、工业窑炉的燃烧进行进一步的控制，以减少氮化物(NOx)排放，满足国家和地方政府的排放要求，绿色生产以保护环境。
发明内容
本发明针对现有技术中工业炉在加热过程中，产生的氮化物(NOx)较多、不能满足国家和地方政府的排放要求、对大气的污染较大等不足，提供一种降低氮化物(NOx)的工业炉用脱硝蓄热式烧嘴。
本发明的技术方案：工业炉用脱硝蓄热式烧嘴，包括烧嘴本体，在烧嘴本体上设置有气体通道，气体通道是贯穿式，作为外部的助燃气体进入工业炉炉膛的通道以及工业炉炉膛内高温烟气排出的通道；其特征在于：在气体通道上，沿着助燃气体的进气方向，前后设置有蜂窝陶瓷体和蓄热体，蜂窝陶瓷体具有若干细小孔洞以便助燃气体或高温烟气能通过，在蜂窝陶瓷体的孔洞内，或孔洞内表面，设置有脱硝反应的触媒；蜂窝陶瓷体与蓄热体之间有一定距离，形成混合腔；在烧嘴本体上设置有脱硝还原剂送入孔，脱硝还原剂送入孔与混合腔连通，将脱硝反应需要的脱硝还原剂输入到混合腔内。
进一步的特征是：蜂窝陶瓷体设置在陶瓷体支架上，陶瓷体支架具有孔洞，能使助燃气体或高温烟气通过。
蓄热体与陶瓷体支架之间有一定距离，形成所述混合腔。
蓄热体支撑在蓄热体支架上，蓄热体支架具有孔洞，能使助燃气体或高温烟气通过。
所述蓄热体支架设置在气体通道内壁的台阶上。
本发明工业炉用脱硝蓄热式烧嘴，相对于现有技术，具有如下特征：
1、采用成对设置的蓄热式烧嘴，工业炉是蓄热式燃烧炉，充分利用蓄热体作为热交换媒介，能充分利用热能，显著提高了加热效率。
2、在烧嘴的气体通道内，设置蜂窝陶瓷体，蜂窝陶瓷体的孔洞内沉淀有脱硝触媒（催化剂），在烧嘴的气体通道向外排出高温烟气时，通入脱硝还原剂，利用SCR脱硝技术，脱硝还原剂“有选择性”地与烟气中的氮化物(NOx)反应，生成无毒无污染的氮气和水，大幅度降低了氮化物(NOx)的排放量。
3、轮流排出高温烟气和输入助燃气体，在向外排出高温烟气时，利用SCR脱硝技术脱硝；在输入助燃气体时，助燃气体能吹扫蜂窝陶瓷体以及孔洞的杂物（粉尘、颗粒等），对蜂窝陶瓷体的孔洞具有清洁作用，使触媒保持在较佳的状态，提高脱硝反应的效率；同时助燃气体吹扫产生的清洁作用，还能在一定程度“复活”触媒，延长触媒的工作寿命。
附图说明
图1是本发明工业炉用脱硝蓄热式烧嘴结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明工业炉用脱硝蓄热式烧嘴，包括烧嘴本体1，在烧嘴本体1上设置有气体通道2，气体通道2是贯穿式，分别作为外部的助燃气体进入工业炉炉膛的通道以及工业炉炉膛内高温烟气排出的通道；在气体通道2上，沿着助燃气体的进气方向，前后设置有蜂窝陶瓷体3和蓄热体5，蜂窝陶瓷体3具有若干细小孔洞以便助燃气体或高温烟气能通过，在蜂窝陶瓷体3的孔洞内，或孔洞内表面，设置有脱硝反应的触媒（催化剂），该触媒的具体材料或组分由SCR脱硝技术决定，与具体采用的SCR脱硝工艺相适应；蜂窝陶瓷体3具体设置在陶瓷体支架4上，陶瓷体支架4具有孔洞，能使助燃气体或高温烟气通过；陶瓷体支架4设置在气体通道2内壁的台阶上；蓄热体5设置在陶瓷体支架4后面，蓄热体5与蜂窝陶瓷体3之间，或蓄热体5与陶瓷体支架4之间有一定距离，形成混合腔6；在烧嘴本体1上设置有脱硝还原剂送入孔7，脱硝还原剂送入孔7与混合腔6连通，将SCR脱硝反应需要的脱硝还原剂输入到混合腔6内，在混合腔6内与高温烟气混合，再流入蜂窝陶瓷体3内产生脱硝反应。脱硝剂的具体材料或组分由SCR脱硝技术决定，与具体采用的SCR脱硝工艺相适应，常用的有氨气、氨水、尿素等；蓄热体5采用现有技术中蓄热燃烧炉的蓄热体，带有气体通孔以供助燃气体或高温烟气通过，也可以采用蜂窝状陶瓷体，蜂窝状陶瓷体的小孔作为气体的通孔。蓄热体5支撑在蓄热体支架8上，方便设置和固定等，蓄热体支架8具有孔洞，能使助燃气体或高温烟气通过，蓄热体支架8设置在气体通道2内壁的台阶上。
在烧嘴本体1上，还设有点火枪9、燃料进管10以及火焰检测器11等，这些部件或装置作为烧嘴的常备部件，而且不属于本发明的改进点，在此不详述。
由于工业炉炉膛温度较高，通常在1200℃左右，在此高温下产生大量的氮化物(NOx)，而SCR脱硝技术的适应温度通常在350℃——420℃，故需要对高温烟气进行吸热降温处理；本发明的蓄热体5与高温烟气进行热交换，吸收其热能逐渐降低其温度，通过设置合适高度（或体积）的蓄热体5，使通过蓄热体5的高温烟气温度降低到350℃——420℃，满足SCR脱硝技术的温度需要。
本发明的工作过程：烧嘴是轮流排出高温烟气和输入助燃气体的，在向外排出高温烟气时，蓄热体5与高温烟气进行热交换，吸收其热能逐渐降低其温度，通过蓄热体5后温度降低到350℃——420℃；通过脱硝剂送入孔7，将SCR脱硝需要的脱硝还原剂输入到混合腔6内，与高温烟气混合，在蜂窝陶瓷体3内产生脱硝反应；烟气中的氮化物(NOx)经脱硝反应，生成无毒无污染的氮气和水，大幅度降低烟气中氮化物(NOx)的含量，相应大幅度降低烟气中氮化物(NOx)的排放量。在输入助燃气体时，助燃气体与蓄热体5进行热交换加热助燃气体，助燃气体能吹扫蜂窝陶瓷体以及孔洞的杂物（粉尘、颗粒等），对蜂窝陶瓷体的孔洞具有清洁作用，使触媒保持在较佳的状态，提高脱硝反应的效率；同时助燃气体吹扫产生的清洁作用，还能在一定程度“复活”触媒，延长触媒的工作寿命。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.工业炉用脱硝蓄热式烧嘴，包括烧嘴本体（1），在烧嘴本体（1）上设置有气体通道（2），气体通道（2）是贯穿式，作为外部的助燃气体进入工业炉炉膛的通道以及工业炉炉膛内高温烟气排出的通道；其特征在于：在气体通道（2）上，沿着助燃气体的进气方向，前后设置有蜂窝陶瓷体（3）和蓄热体（5），蜂窝陶瓷体（3）具有若干细小孔洞以便助燃气体或高温烟气能通过，在蜂窝陶瓷体（3）的孔洞内，或孔洞内表面，设置有脱硝反应的触媒；蜂窝陶瓷体（3）与蓄热体（5）之间有一定距离，形成混合腔（6）；在烧嘴本体（1）上设置有脱硝还原剂送入孔（7），脱硝还原剂送入孔（7）与混合腔（6）连通，将脱硝反应需要的脱硝还原剂输入到混合腔（6）内。
2.根据权利要求1所述工业炉用脱硝蓄热式烧嘴，其特征在于：蜂窝陶瓷体（3）设置在陶瓷体支架（4）上，陶瓷体支架（4）具有孔洞，能使助燃气体或高温烟气通过。
3.根据权利要求2所述工业炉用脱硝蓄热式烧嘴，其特征在于：蓄热体（5）与陶瓷体支架（4）之间有一定距离，形成所述混合腔（6）。
4.根据权利要求1—3任一所述工业炉用脱硝蓄热式烧嘴，其特征在于：蓄热体（5）支撑在蓄热体支架（8）上，蓄热体支架（8）具有孔洞，能使助燃气体或高温烟气通过。
5.根据权利要求4所述工业炉用脱硝蓄热式烧嘴，其特征在于：所述蓄热体支架（8）设置在气体通道（2）内壁的台阶上。
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