一种用于工业炉窑综合节能减排增产提效型局部増氧精准助燃集成系统及方法与流程

本发明涉及工业炉窑的局部增氧助燃领域，特别涉及一种用于工业炉窑综合节能减排增产提效型局部増氧精准助燃集成系统。

背景技术：

1、一般工业炉窑采用的均是普通空气助燃或整体增氧助燃，前者由于空气中仅含不到21％的氧气，其余为惰性气体，不但不参与助燃，反而吸收大量的热量，从而降低了工业炉窑的性能和效率等，而后者一般投资非常大、副作用又多如炉龄和燃烧器寿命等明显下降、nox明显提高等。

2、目前只有沈光林、于轩、沈博和魏伯卿等提出过局部增氧助燃的相关专利，如cn97104465.1公开了一种工业加热炉膜法富氧局部增氧助燃方法，利用膜法制备富氧气体代替部分空气，用局部增氧法，提高燃料的燃烧效率。

3、cn00110217.6公开了一种用于玻璃窑炉的局部增氧助燃方法，其由富氧系统通过换向系统、预热系统接富氧喷嘴通向窑炉构成，富氧喷嘴置于窑炉中燃料喷嘴下方，喷嘴前端呈扁平型，宽高比为1.3～3.5，喷嘴角度在5～70°。在原玻璃窑炉的燃料喷嘴与玻璃液面之间吹送富氧空气。

4、cn02281418.3公开了一种用于锅炉的局部增氧助燃系统，其在原锅炉的前部加一套局部增氧助燃系统。该系统主要包括制氧系统、稳压系统、预热系统、富氧喷嘴系统和自控调节系统五大部分，仅预热系统和富氧喷嘴系统与锅炉接触。

5、cn200420004099.4公开了一种用于浮法玻璃熔窑的局部增氧梯度燃烧系统，不加任何动力设备，采用局部增氧梯度燃烧技术，使富氧空气通过稳压保护装置和富氧高温预热器预热后，由专用富氧喷嘴送入熔窑内的火焰下方与玻璃液面上方的某一空间内，形成梯度燃烧，使排空废气成为实施局部增氧助燃技术的氧源。

6、cn200420014005.1公开了一种用于工业炉窑的局部增氧助燃装置，采用局部增氧法，集中局部增氧，富氧空气通过增压风机送入热交器提高气体温度，再通过由设置在燃烧炉内，与燃料层近距离(3-25cm)设置的喷嘴直接射向燃料层进行助燃。

7、cn200910010412.2公开了一种综合节能减排型局部增氧助燃装置及方法，把专用富氧预热器和专有富氧喷嘴连接成一整体，连接方式优选焊接。这不但避免了以前专利中采用2支富氧喷嘴对称安装，后部还要加保温，炉头的高温金属软管露在外面非常不安全的问题。

8、cn201010271825.9公开了燃烧炉富氧局部增氧射流助燃提高燃烧温度的方法及装置，在不增加燃料消耗和不改变原炉的任何结构并且只有富氧预热系统和富氧喷嘴与炉体接触的条件下，最大限度地提高燃烧火焰区域温度。

9、cn201010271852.6公开了富氧局部增氧射流助燃提高燃烧炉生产负荷的方法及装置，最大限度地提高燃烧火焰区域温度，从而通过加大被加热介质流速来保证原工艺参数不变而提高生产负荷。

10、cn201010115450.7公开了燃烧炉富氧局部增氧射流助燃提高热效率的方法及其装置，保持减少助燃风量和使燃料燃烧完全，而且还能最大限度地提高燃烧火焰区域温度，从而最大限度地提高烟气热辐射。

11、cn200920023792.9公开了膜法富氧局部增氧对称燃烧射流助燃节能系统，增设化学过滤器、预热器保护装置、富氧气均分器和喷嘴微调器，其中化学过滤器连接于高效空气过滤器的出口与送风装置之间，富氧气均分器的入口接预热器的出口，富氧气均分器的多个出口分别对应接富氧气喷嘴，喷嘴微调器设置在富氧气均分器出口与富氧气喷嘴连接的管道上，预热器保护装置设置在预热器与气水分离装置和富氧气均分器连接的管道上，包括两个阀门以及设有阀门的进气管和直立排气管。

12、cn201810488723.9公开了一种用于燃料炉窑的新型综合节能减排增产提效型局部增氧助燃系统，该装置包括氧源、增压系统、富氧高效预热器和专用富氧喷嘴、报警装置、富氧流量变送器和微压变送器、急停装置和电控系统等七部分；该方案不仅要和有关炉窑匹配、还要与燃料及相应的燃烧方式等匹配，更需要和有关产品的性能匹配。

13、cn202111511698.x公开了燃料炉窑用节能减排增产提效型局部增氧精准助燃方法及系统，其通过从燃料炉窑抽取高温气体与氧源混合，获得三高富氧，并且针对燃料炉窑的具体类型设计了特定的富氧喷嘴位置，使得三高富氧被送至燃料炉窑内产品最需氧气的部位，实现了局部增氧精准助燃。

14、但上述现有技术具有以下不足：

15、1、氧源采用膜法的缺陷：

16、(1)富氧膜组件采用卷式，不仅阻力大增加电耗，而且组装成本高；

17、(2)大多数采用水环式真空泵作为主动力源，不仅富氧含水高，而且需要加管道泵等控制循环水量、还要考虑循环水温的影响等；

18、(3)要加增压风机提高富氧压力来满足工艺要求，不仅匹配难而且增加维护和运行成本；

19、(4)要加富氧预热器提高富氧温度来满足工艺要求，不仅要在炉窑的烟道上开孔而且增加维护成本。

20、2、对于有些炉窑，由于现场紧凑，导致无法实施局部增氧助燃技术；

21、3、从炉窑里抽取高温烟气不太实际：一是炉窑里是负压；二是炉窑里烟气高温，甚至有明火，危险性大；三是高温烟气不仅含尘高，而且腐蚀性强，容易损坏高温风机；四是烟气中氧含量比较低，降低富氧品质；五是要在高温炉墙上开孔等。

22、综上，本领域亟需一种适用于各种工业炉窑的综合节能减排增产提效型局部増氧精准助燃集成系统。

技术实现思路

1、为了克服上述现有局部増氧助燃集成系统的不足，本发明提供了一种用于工业炉窑综合节能减排增产提效型局部増氧精准助燃集成系统。

2、本发明所提供的用于工业炉窑综合节能减排增产提效型局部増氧精准助燃集成系统，所述技术方案是在工业炉窑旁加一套局部増氧精准助燃集成系统，该系统适用于各种工业炉窑包括炉排炉、加热炉、焚烧炉、流化床炉、煤粉炉、热媒炉、烟化炉、冶炼炉、冲天炉和油(气)窑炉、氧化铝窑、陶瓷窑、玻璃窑、球团(石灰、水泥等)回转窑等综合节能减排增产提效。

3、所述系统包括氧源、精准增氧助燃系统、电控系统和监控保护系统等四部分。其中氧源、精准增氧助燃系统连接，电控系统通过电缆和控制线与氧源、精准增氧助燃系统和监控保护系统分别连接，监控保护系统与精准增氧助燃系统连接，对其进行实时监控。

4、进一步的，所述氧源包括真空变压吸附法(vpsa)制氧或者新型膜法制氧或者膜法制氮的副产品或者深冷法等的副产品。

5、进一步的，监控保护系统与vpsa制氧或者新型膜法制氧的氧源连接。

6、上述氧源优选vpsa制氧和膜法制氧。更优选的，为使局部増氧精准助燃集成系统发挥最佳的节能减排增产提效等效果，当氧浓度大于30％同时富氧流量大于1200标方/时的氧源采用vpsa有明显优势，因为氧浓度在30-95％范围内可以根据炉窑要求选择最佳的氧浓度、富氧空气露点小于0℃，助燃效果更好、运行费用低、规模大而且更成熟；氧浓度小于30％同时富氧流量小于1200标方/时的氧源采用新型膜法有优势，因为该膜法采用板式富氧组件，比卷式富氧组件的阻力低一半左右。

7、作为一个优选的实施例，所述精准增氧助燃系统包括稳压系统、富氧预热&喷嘴系统或富氧喷嘴系统。其中，稳压系统主要由富氧稳压罐和相应阀门组成。

8、上述精准增氧助燃系统还包括真空增压泵。该泵不仅比cn201810488723.9中的气冷式往复真空泵能耗低30％左右，而且规模大3倍，无需使用循环水冷却，操作更简单，一举五得替代了原来工艺流程的水环式真空泵、管道泵及循环水系统、脱湿除雾系统、增压风机和富氧预热器，实现富氧出口压力2-30kpa，富氧温度100-180℃，可以不停炉安装，特别适用于本领域中加热炉和锅炉等。

9、进一步的，上述精准增氧助燃系统还包括助燃风管。

10、进一步的，上述精准增氧助燃系统还包括引射器和高温风机。

11、进一步的，上述精准增氧助燃系统还包括微压表和温度表，所述微压表上连接自动微压调节阀，温度表连接温度变送器。

12、所述富氧预热&喷嘴系统可以带有弯曲喷嘴的装置，其包括外连接杆a，预热段b及弯头喷嘴c组成的一体结构，外连接杆a为柱状，内连接杆b为带有底座的长方体，弯头喷嘴c由截面为平行四边形的c1出口端和截面为矩形的弯折部c2连接组成，c1和c2可以在水平方向和/或垂直方向形成一定夹角，角度范围±85°，根据工业炉窑现场情况来设计该角度，使该富氧预热系统的弯头喷嘴位于炉墙内直接送达火焰中心。一般情况下专用富氧喷嘴设计时是不考虑专用富氧喷嘴本身要弯曲的，但有些炉窑现场空间紧凑，正常设计的富氧喷嘴如果安装就无法达到预期的效果，所以必须结合现场情况来设计带一定角度的专用富氧喷嘴，该角度不仅上下方向调整±85°，而且有的情况下需要左右方向同时调整±85°，才能确保工业炉窑使用安全，还能达到最佳节能减排增产提效等效果。

13、所述富氧预热&喷嘴系统，外连接杆a放置在炉墙外与稳压系统连接，预热段b放置在炉墙内，其长度与炉墙厚度相当，弯头喷嘴c插入炉墙内10～500mm，利用炉膛内的高温气流迅速加热，进一步提高富氧的品质，达到节能减排目的，而传统工艺是在烟道内加设一个富氧预热器，不仅安装难，而且维护更难等。

14、所述的电控系统内设有具有控制局部増氧助燃集成系统的开停和炉窑的连锁功能的全自动功能控制系统或连接到用户dcs上，更方便操作，同时通过监控保护系统远程监控局部増氧精准助燃集成系统，确保局部増氧精准助燃集成系统及工业炉窑安全稳定运行。该电控系统用于整个系统的电气仪表的供电，通过电缆和控制线分别与风机、电动蝶阀、真空增压泵连接。根据运行程序依次打开风机、电动蝶阀和真空增压泵，系统正常运行后富氧压力和温度均非常稳定。该电控系统内设定自动报警，如果出现电动蝶阀开关不正常或者真空增压泵电流过高或者富氧压力、温度不在设计范围内，系统会自动报警，提醒相关人员及时查明原因并解决，确保系统安全稳定运行。

15、所述的监控系统包括摄像头、数据保存单元和远程监控系统：不仅可以随时远程监控局部増氧精准助燃集成系统的运行情况，如有问题，随时报警，同时可以随时提醒相关人员及时解决，确保局部増氧精准助燃集成系统安全稳定运行。

16、本发明同时请求保护上述集成系统的运行流程：

17、s1.电控系统开启，打开vpsa氧源、精准增氧助燃系统和监控保护系统，采用高浓度富氧对工业炉窑点火；

18、s2.工业炉窑系统正常运行后，工业炉窑的高温助燃风和高浓度富氧混合，通过引射器和高温高压风机，利用富氧喷嘴系统精准输送到工业炉窑的火焰中心；富氧压力和温度保持稳定状态，富氧出口压力2-100kpa，富氧温度100-500℃，富氧浓度25-65％。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、(1)对于膜法氧源，采用本发明的系统，无需使用原工艺的水环式真空泵、管道泵及循环水系统、脱湿除雾系统、增压风机和富氧预热器，实现富氧出口压力2-30kpa，富氧温度100-180℃，可以不停炉安装。

21、(2)对于vpsa氧源，本发明提供了一组最佳节能减排增产提效系统及工艺流程：①用于工业炉窑点火时：由于vpsa富氧浓度最高可以达到95％左右，不仅可以缩短点火时间，还可以节省优质燃料(柴油或天然气)；②用于工业炉窑正常运行时：利用工业炉窑的高温助燃风和vpsa高浓度富氧通过引射器和高温高压风机获得高品质富氧，再利用专用富氧喷嘴精准输送到工业炉窑的火焰中心，达到最佳节能减排增产提效等效果。

22、(3)本发明从炉窑里抽取高温烟气改为从炉窑的助燃风管里抽取高温空气，虽然富氧温度低些，但富氧浓度较传统方法高3-6％，而且安装更简单、操作和维护更容易，综合节能减排增产提效等效果更好。

23、综上所述，本发明提供的局部増氧精准助燃集成系统应用范围广泛，适用于各种工业炉窑。该系统安装简单、操作和维护容易，综合节能减排增产提效效果更好。