大炉膛富氧助燃热烟回收节能方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及大炉膛富氧助燃热烟回收节能方法，适用于所有窑炉和加热炉，属于节能技术领域。
【背景技术】
[0002]在各种窑炉和加热炉的节能减排方面，几乎所有人都只考虑如何提高燃烧效率和如何将烟气中的热能回收，而将烟气中的热能回收主要是将烟气在炉外回收热能，从未发现有将烟气引回炉内，这是因为大家认为烟气中的氧含量太低不能助燃，本发明是在富氧助燃的前提下，将部分热烟气引回燃烧炉内，因为燃烧后的烟气中所含的具有热辐射效率的三原子分子(包括二氧化碳分子和水汽分子)的比率，要比空气中所含的三原子分子的比率高很多，因而在保证富氧气体足够助燃的前提下，引回部分热烟气能增加炉内的热辐射效率，从而实现节能减排的目的；但魏伯卿的发明专利《201510049091.2热烟回收富氧助燃综合节能提效方法》对应用于大炉膛多燃烧器的燃烧炉有一定的不足，本发明争对上述缺陷进行了相应的改进，包括热烟回收送入燃烧炉炉底的位置、角度、流量、流速和富氧喷嘴的安装位置都有较大的改进。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种能将富氧燃烧后的热烟气引回燃烧炉内以提高炉内烟气热辐射效率的大炉膛富氧助燃热烟回收节能方法。
[0004]大炉膛富氧助燃热烟回收节能方法，包括燃烧炉在富氧气体助燃时，燃烧炉内产生的热烟气部分地引回到燃烧炉内，从而最大限度地回收热烟气的热量和增加炉内烟气中三原子分子的浓度，以提高烟气的热回收和热辐射效率；其特征在于:
1、从燃烧炉底中心加入回收热烟气的条件:(A)燃烧炉直径较大，即炉底燃烧器中心点到炉底中心点的距离大于炉底燃烧器中心点到加热物料管壁的最近距离的三倍，(B )燃烧火焰的长度小于燃烧炉炉膛高度的三分之一。
[0005]2、燃烧炉改造成富氧燃烧，即燃烧炉安装富氧喷嘴3并输入富氧气体，富氧喷嘴3的安装原则是:一，根据对称燃烧将富氧喷嘴3安装在燃烧器5的四周，使富氧气体喷射进入到燃烧火焰8最需要氧气的区域助燃，富氧喷嘴中心轴线与燃烧火焰中心轴线即燃烧炉底的垂直线的夹角Φ15，5° ^ Φ ^ 60 °，富氧喷嘴3喷口的形状为椭圆形或扁形；二，根据富氧喷嘴在燃烧器5与回收热烟气喷嘴4之间的安装位置分为:(A)根据燃烧炉的特定情况设计，在每个燃烧器5周围安装有若干个椭圆形或扁形的大富氧喷嘴18，其中一个大富氧喷嘴18安装在燃烧器5与回收热烟气喷嘴4之间的燃烧器中心轴线与回收热烟气喷嘴中心轴线的垂直连线19上，目的是保证燃料的燃烧能有足够的氧气助燃，大富氧喷嘴18的长轴线垂直于燃烧器中心轴线与回收热烟气喷嘴中心轴线的垂直连线19，大富氧喷嘴18的短轴线和燃烧器中心轴线与回收热烟气喷嘴中心轴线的垂直连线19重叠，同一个燃烧器5周围安装的所有大富氧喷嘴18的喷口中心点均在该燃烧器5的同一个同心圆的圆周线上；(B)根据燃烧炉的特定情况设计，在每个燃烧器5周围安装有若干个椭圆形或扁形的小富氧喷嘴17，其中两个小富氧喷嘴17对称安装在燃烧器中心轴线与回收热烟气喷嘴中心轴线的垂直连线19的两侧，目的是保证燃料的燃烧能有足够的氧气助燃，同一个燃烧器5周围安装的所有小富氧喷嘴17的喷口中心点均在该燃烧器5的同一个同心圆的圆周线上，燃烧器同心圆线过小富氧喷嘴中心点的切线21和小富氧喷嘴长轴线延长线25有一个夹角，即燃烧器同心圆线在小富氧喷嘴中心点的切线与小富氧喷嘴长轴线延长线的夹角δ，δ <8°，这个夹角使得小富氧喷嘴长轴线23和燃烧器中心轴线与回收热烟气喷嘴中心轴线的垂直连线19的夹角加大，加大的角度为δ。
[0006]3、在燃烧炉炉底6中心位置安装一个回收热烟气喷嘴4，回收热烟气喷嘴4的中心轴线垂直于燃烧炉炉底6，回收热烟气喷嘴4依次连接有泵出口管2、变频耐热泵1、泵进口管12，泵进口管12的入口与炉顶13的排烟管14相连接，变频耐热泵I将从炉顶13排烟管14排出的热烟气抽出并经回收热烟气喷嘴4流出进入到炉膛，经回收热烟气喷嘴4流出的热烟气的流出速度低于燃料流喷出燃料喷嘴的喷出速度，使得从回收热烟气喷嘴4进入到炉膛的热烟气在上升的过程中、在燃烧火焰8附近被燃烧火焰加热升温，然后回收的热烟气上升到燃烧火焰上部的位置或再高一点的位置，这些回收的热烟气可以被加热到和燃烧火焰与加热物料管9之间的燃烧热烟气的温度接近，而后这些刚燃烧产生的热烟气和回收的热烟气在上升过程中混合、对流、扰流、扩散、辐射、热交换形成温度相近的混合高温烟气，这些混合高温烟气主要通过热辐射与加热物料管9交换热量给加热物料管9加热；由于燃烧炉的直径大，在没有加入回收热烟气的炉膛内，燃烧器5燃烧火焰8产生的大量热烟气有较大一部分进入到所有燃烧器围成的圆圈的上部空间，这些热烟气的热量要经过热辐射形式才能将热量辐射给加热物料管9，而且距离越远热辐射传递热量的时间越长，但由于炉膛的高度一定，即这些热烟气在炉膛内停留的时间很短，所以这些热烟气与加热物料管9热交换的时间很短，热交换的效率很低；与加入回收热烟气前的炉膛状况相比:加入回收热烟气后的炉膛内混合高温烟气的温度升高，混合高温烟气中三原子分子浓度增加，所以热辐射效率提高，但由于炉膛内烟气量增加，混合高温烟气在炉膛内的上升速度增大，这会缩短混合高温烟气与加热物料管9的热交换时间，从而降低热效率，但由于加入回收热烟气后炉膛温度有较大的提高、及热辐射效率和燃烧火焰温度的四次方与加热物料管9温度的四次方之差成正比，所以混合高温烟气在炉膛内的停留时间缩短带来的热交换效率降低、与混合高温烟气的温度升高和内含三原子分子浓度增大带来的热辐射效率提高及回收热烟气的热回收提高的总热效率相比小很多。
[0007]4、相应地，本发明根据上述方法还提供了相应的大炉膛富氧助燃热烟回收节能装置，包括从燃烧炉的炉顶13排烟管14引出一根导烟管，导烟管安装一个阀门11，阀门11后面安装一个变频耐热泵1，变频耐热泵I的泵出口管2将从炉顶13引出的热烟气、经泵加压后输送到安装在燃烧炉炉底正中央的回收热烟气喷嘴送入燃烧炉；根据燃烧炉的特性，在燃烧器周围设计安装数个富氧喷嘴以将燃烧炉改造成富氧助燃，但在燃烧器与回收热烟气喷嘴之间的连线上安装一个大富氧喷嘴18，或在燃烧器与回收热烟气喷嘴之间的连线两侧各安装一个小富氧喷嘴17。
[0008]5、回收热烟气的调试方法:当燃烧炉改造成富氧燃烧后，在给燃烧炉通入富氧气体并进行富氧助燃超过I小时后，打开从排烟管上引出的泵进口管上的阀门，然后再开启变频耐热泵，使变频耐热泵泵出的回收热烟气流量为设计流量值的10%，并使炉内燃烧和热辐射达到稳定平衡，同时注意所有燃烧炉数据的变化与稳定，在所有数据达到稳定后的2小时之后，再将变频耐热泵调至变频耐热泵泵出的回收热烟气流量为设计流量值的20%，即将变频耐热泵泵出的回收热烟气流量调高10%，并使炉内燃烧和热辐射达到稳定平衡，同时注意所有燃烧炉数据的变化与稳定，在所有数据达到稳定后的2小时之后，再将变频耐热泵调至变频耐热泵泵出的回收热烟气流量调高10%，如此一步一步的调试，直到调节到燃烧炉的数据在I小时内无法达到稳定或出现异常数据时，将变频耐热泵调回至变频耐热泵泵出的回收热烟气流量减小10%，待稳定平衡后，此时的变频耐热泵参数确定为正常运行参数，至此，调试完成。
[0009]本发明与现有技术