低氮燃烧预混装置及应用该装置的蓄热燃烧系统和燃烧炉的制作方法

本技术涉及冶金窑炉技术，具体为低氮燃烧预混装置、蓄热燃烧系统及冶金炉。

背景技术：

1、以往的燃料混合装置大多采用的为单管道接入输送管道内进行混合，如：天然气燃烧的空燃比大约在（9~10）份空气：1份天然气。如果采用单管道接入输送管道内无法将燃料和空气充分且均匀混合，原因在于：燃料通过单管接入在输送通道内有输送气流，由于空燃比值相对较大，燃料进入输送通道后会在输送气流作用下相对集中于输送通道靠近输入端的一侧，即出现偏流现象，这样会出现输送通道内预混不均匀、弥散性差等问题，混合不均匀或弥散性氛围差的供给燃料容易造成其燃料得不到充分的燃烧或甚至出现不燃现象。

技术实现思路

1、本实用新型至少解决如下任意一个技术问题：

2、1.由于空燃比值相对较大，单管道接入输送管道内无法将燃料和空气混合均匀，致使易导致偏流现象，燃料和空气混合不均匀，无法得到一个均匀且具备弥散性的混合氛围；

3、2.现有蓄热燃烧系统一般包括主燃烧系统和位于两侧的蓄热装置，主燃烧系统适于对炉内保持长明火和供燃料，经两侧的蓄热装置往复切换供气和排气方向，来使得炉内呈弥散性燃烧，实际使用时，位于靠近蓄热装置的一侧炉膛温度相对会低于位于主燃烧系统的温度，原因在于主燃烧系统始终有长明火保持燃烧，位于蓄热装置附近的炉膛则是由蓄热装置切换供气和排气方向后出现火焰弥散所产生的温度，该温度会低于靠近主燃烧系统附近的温度，最终使得炉内温度场不均匀；

4、同时由于空气经蓄热箱进入到炉膛内，在主燃烧系统附近会被大量消耗，但是在炉膛内温度相对低的位置处会残留部分空气，由于往复循环使得炉内空气量过剩，由于该温度差和炉内空气量过剩的存在，会导致炉内产生氮氧化物；

5、3.现有窑炉内部在冶炼金属时会伴生出粉尘，在配备蓄热燃烧系统后的窑炉，由于蓄热箱的供排气往复切换，在排气过程的粉尘会进入到蓄热箱内部深入内部的蓄热球缝隙内，在供气过程中粉尘会部分留存于蓄热箱内部，长期以往就会导致蓄热箱内部的粉尘积攒过多，现有的维护工作是将蓄热箱内部的蓄热球移除后清理粉尘，清理完成后再次将蓄热球装入，工作量大且无法完成在线清理，需要停止窑炉后才能进行清理，维护工作局限性强。

6、为了解决上述技术问题，发明人经过实践和总结得出本实用新型的技术方案，本实用新型采用了如下技术方案：

7、一种低氮燃烧预混装置，包括燃料通道和气流通道，还包括燃料支路，燃料支路至少设置两路，燃料支路与燃料通道连通，燃料支路末端和气流通道连通；

8、燃料支路末端分布于气流通道内气流流动中心线的外围。

9、通过将燃料通道上安装有控制阀门，经控制阀门向气流通道内部供送燃料，燃料经多路燃料支路进入气流通道内部，将原本集中于一点输入的燃料分为沿气流通道内气流流动中心线的外围多点供应，并在气流通道内部气流作用下得到充分且均匀的混合处理，克服偏流和无法充分混合的问题。

10、在上述方案的基础上对燃料和气流混合点位置作出进一步限定，所述燃料支路的末端与气流通道内气流的交汇处位于气流通道的边缘或内部。

11、两种形式根据用户或实际工况的具体需求进行适应性选择布设，多处混合点位置设置于气流通道边缘或内部都能够获得燃料和气流均匀混合的效果。

12、在上述方案的基础上对经燃料进入气流通道内形式进一步限定，

13、所述燃料支路与气流通道共面且燃料支路指向气流通道的中点；

14、或燃料支路与气流通道共面且燃料支路偏离气流通道的中心;

15、或燃料支路相对气流通道的气流方向倾斜设置;

16、或燃料支路延伸至气流通道内。

17、经过发明人通过对多种工况和用户需求进行诸多实验，总结处上述四种形式：第一种进入形式为直接径向进入，在气流作用下会发生弥散混合且混合的相对均匀；

18、第二和第三种采用以涡旋的形式进入，利用涡旋进入形式配合气流作用能够确保其混合更为高效且均匀性更佳；

19、第四种为直接引入到气流通道内，混合点更偏于中部这样使得供应的燃料会和气流接触混合的区域更广且时间更长。

20、在上述方案的基础上对燃料进入气流通道前如何分配进一步限定，所述燃料通道和燃料支路之间设置有过渡室，燃料管道和燃料支路通过过渡室连通。经过过渡室来释放燃料管道的供给的燃料压力，使得多个支路压力会更为均匀分布，支路燃料供给量会更为均匀。

21、在上述方案的基础上对燃料进入气流通道前如何分配进一步限定，所述过渡室上设置有堵头。经过堵头设置，利于后期支路内有灰残留影响燃料供给，该种结构更适于伴生有灰尘的燃烧炉或燃烧系统使用。

22、在上述方案的基础上对过渡室位置进一步限定，所述过渡室环绕气流通道周向设置或位于气流通道一侧设置。根据用户或具体工况需求来适应性选择合适形式，都能完成燃料相对均匀的供给。

23、在上述方案的基础上对混合装置进一步限定，还包括点火组件，点火组件的点火端位于气流通道内。利用点火组件用于点燃混合的燃料，这样能够将混合后的燃料直接点燃，提高热效率。

24、在上述方案的基础上对混合装置进一步限定，还包括火焰检测组件，火焰检测组件的检测端位于气流通道内。利用火焰检测组件进行火焰的检测，防止无法判断内部异常熄灭情况。

25、一种低氮蓄热燃烧系统，包括四通阀、鼓风设备、排风设备、第一蓄热箱和第二蓄热箱，四通阀的四个风口分别与鼓风设备、排风设备、第一蓄热箱、第二蓄热箱管道连通，所述第一蓄热箱、第二蓄热箱分别连通有低氮燃烧预混装置。

26、经低氮燃烧预混装置和第一蓄热箱、第二蓄热箱连通，使得其能够在蓄热箱供气过程中与该蓄热箱连通的燃料通道经燃料支路供给燃料，在气流通道内充分混合，可以利用点火组件和火焰检测组件进行点火和火检处理，消耗空气过剩量，降低氮氧化物生成，还能完成分段燃烧以及提高蓄热燃烧温度场的均匀性，还能降低主燃烧烧嘴的燃烧温度，降低主燃烧烧嘴的燃烧温度原因在于蓄热燃烧供气时会实现蓄热箱附近温度场温度升高，这样就可以适当降低助燃区域的温度场温度，也就能适当降低主燃烧烧嘴的热载荷。在蓄热箱排气过程中与该蓄热箱连通的燃料通道经控制阀门断开连接停止燃料供给，防止气流反灌。

27、在上述方案的基础上针对一些蓄热燃烧系统处于带有进排气过程中带有粉尘工况的进一步限定，所述第一蓄热箱和/或第二蓄热箱设置有反吹组件。利用反吹组件对蓄热箱内部进行反向鼓吹，进而降低粉尘在蓄热箱内部的残留量，便于后期蓄热箱维护工作。

28、在排气过程的粉尘会进入到蓄热箱内部深入内部的蓄热球缝隙内，在供气过程中粉尘会部分留存于蓄热箱内部，长期以往就会导致蓄热箱内部的粉尘积攒过多，现有的维护工作是将蓄热箱内部的蓄热球移除后清理粉尘，清理完成后再次将蓄热球装入，工作量大且无法完成在线清理，维护工作局限性强。

29、在上述方案的基础上针对一些蓄热燃烧系统处于带有进排气过程中带有粉尘工况的进一步限定，所述反吹组件包括反吹管道和储气罐，所述反吹管道的一端与储气罐连接，所述反吹管道的另一端与第一蓄热箱和/或第二蓄热箱连接。利用储气罐对反吹管道进行高压鼓吹，进而实现清理维护工作。

30、在上述方案的基础上针对一些蓄热燃烧系统处于带有进排气过程中带有粉尘工况的进一步限定，所述反吹管道与第一蓄热箱和/或第二蓄热箱的底部连接。一般蓄热箱和四通阀连接管道位于蓄热箱下部、低氮燃烧预混装置位于蓄热箱上部，粉尘的残留方向由上至下，故此将反吹管道安装于蓄热箱底部适于由下至上鼓吹布设，得易于高效完成内部维护工作。

31、在上述方案的基础上针对一些蓄热燃烧系统处于带有进排气过程中带有粉尘工况的进一步限定，所述反吹管道设置有若干组，反吹管道呈排和/或列布置。

32、如果只采用单管或单排/列则无法完成有效地粉尘清理工作，故此利用多排/列除尘管道来完成有效清理工作，利用单排/列来清理对应区域的蓄热球间的粉尘，当然也可以在单排/列管道增设控制阀，利用对应控制阀的开启和切断进而能够对蓄热箱内部的粉尘进行有效地鼓吹处理，比如说将由两侧向中部依次开启阀门后再同时开启阀门，能够使得内部的粉尘颗粒先得到松动，在进行大风量的鼓吹处理，进而使得处理效果更佳。

33、在上述方案的基础上针对一些蓄热燃烧系统处于温度场差值大的工况下进一步限定，还包括主燃烧烧嘴。

34、一种低氮蓄热燃烧炉，包括炉膛，还包括如上述所述的蓄热燃烧系统，所述低氮燃烧预混装置与炉膛连通。

35、与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：

36、本技术中燃料经多路燃料支路进入气流通道内部，将原本集中于一点输入的燃料分为沿气流通道内气流流动中心线的外围多点供应，并在气流通道内部气流作用下得到充分且均匀的混合处理，克服偏流和无法充分混合的问题。

37、根据不同工况环境提供多种不同燃烧供给方式，例如涡旋供给、直接供给、边缘供给、内部供给等进行多方位多角度形式供给燃烧，易于得以高效混合；同时还增设过渡室，易于均匀分配燃料支路供给量；增设点火组件和检火组件易于精准控制火焰有无便于分辨异常工况，同时经过点火组件能够引燃燃料，得益于进行分段/区燃烧，配合炉膛和或主燃烧烧嘴使用适当降低火焰温度、降低主燃烧烧嘴的热载荷和温度值、消耗炉膛内空气过剩量、提高温度场均匀性，进而实现低氮燃烧。

38、还根据现有的燃烧炉大多伴生有粉尘工况，经蓄热箱会有部分粉尘残留于蓄热箱内部，利用反吹组件能够完成在线维护工作，大大降低劳动强度和工作量。