烟气喷射型弥散燃烧器及其使用方法与流程

本发明涉及燃烧器领域，具体涉及一种烟气喷射型弥散燃烧器及其使用方法。

背景技术：

1、根据2016年中国铝材产量5796万吨、铝合金产量为700万吨，合计6400万吨计算，测算共有约1万台熔铝炉。熔铝炉是铝加工企业中的主要耗能设备，在生产能耗中占比大。

2、目前国内铝加工企业普遍应用的是熔铝炉预混式蓄热燃烧节能技术，具有节能、快速熔化和高氮氧化物排放等特征。预混式蓄热燃烧熔铝炉成对使用蓄热式燃烧器，助燃空气入炉温度提高到800～1000℃，排放烟气温度降低至180℃以下，单位产品天然气消耗低至53～61m3/t。另外高温火焰不断冲刷受热面，使得熔铝炉还具有快速熔化特征。但由于燃烧区炉气含氧浓度保持21％不变，燃烧火焰体积小、出现明亮火焰，烟气氮氧化物排放高达500～2000mg/m3，远超过《工业炉窑大气污染物排放标准》(gb9078-1996)、《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》(gb31574-2015)或当地环保管理部门验收要求极低排放50mg/m3水平。

3、目前有国内铝加工企业低氮燃烧技术研发的报道，有节能和低氮氧化物排放的测试数据。但上述技术方案存在慢速熔化缺陷，正是慢速熔化缺陷限制了低氮熔铝炉的大面积推广应用，导致目前铝加工企业低氮燃烧技术应用仅限于熔铝保温阶段或保温炉。

4、而满足“节能、快速熔化和极低氮氧化物排放”等熔化熔铸要求的低氮熔铝技术报道则极其罕见。

5、保持传统预混式蓄热燃烧熔铝炉节能优势，开发满足熔化熔铸需要的极低烟气氮氧化物排放(≤50mg/m3)和快速熔化的烟气喷射型弥散燃烧器，可以满足铝锭、废铝熔化熔铸加工行业绿色清洁生产要求，降低烟气氮氧化物排放强度、削减总量及减少环境保护费用，进而促进铝加工行业可持续发展。

技术实现思路

1、为解决现有的熔铝炉燃烧技术难以兼具节能、快速熔化和极低氮氧化物排放等熔化熔铸要求的问题，本发明提供一种解决上述问题的烟气喷射型弥散燃烧器。

2、一种烟气喷射型弥散燃烧器，包括空气喷管和烟气喷射器，所述烟气喷射器包括燃气喷管和烟气喷管；

3、所述空气喷管包括依次对接的渐缩段、直筒段和渐扩段，所述空气喷管的首端封闭，并在侧面设有空气进口；所述燃气喷管包括依次对接的渐缩段、直筒段和渐扩段，所述燃气喷管贯穿所述空气喷管的首端，并同轴的设于所述空气喷管内，所述燃气喷管的首端封闭，并在侧面设有燃气进口，尾端不超过所述空气喷管的直筒段；所述烟气喷管为直筒，尾端设有烟气喷嘴，所述烟气喷管贯穿所述燃气喷管的首端，并同轴的设于所述燃气喷管内，所述烟气喷管的首端设有烟气进口，所述烟气喷嘴的尾端不超过所述燃气喷管的渐缩段；

4、所述空气喷管与所述燃气喷管之间，通过一个或多个通风的定位环固定连接，所述燃气喷管与所述烟气喷管之间，通过允许轴向位移的调位器连接，并通过一个或多个通风的定位环抵接。

5、在本发明提供的烟气喷射型弥散燃烧器的一种较佳实施例中，所述空气喷管的直筒段和渐扩段为一体结构，埋入炉墙内，两端分别与炉墙的内外壁对齐；所述空气喷管的渐缩段设于炉墙外，并固定于炉墙外壁，与所述空气喷管的直筒段密封对接。

6、所述空气喷管的渐缩段为圆锥台筒状结构，其首端为圆筒、尾端为锥筒，所述空气进口同时接通其圆筒和锥筒。

7、在本发明提供的烟气喷射型弥散燃烧器的一种较佳实施例中，所述燃气喷管的直筒段和渐扩段为一体结构，两端分别设置定位环与所述空气喷管的直筒段的两端对齐连接；

8、所述燃气喷管的渐缩段尾端设置定位环，与所述空气喷管的渐缩段尾端对齐连接；所述空气喷管的渐缩段固定于炉墙外壁时，所述燃气喷管的渐缩段与所述燃气喷管的直筒段密封对接。

9、所述燃气喷管的渐缩段为圆锥台筒状结构，其首端为圆筒、尾端为锥筒，所述燃气进口仅接通其圆筒部分。

10、在本发明提供的烟气喷射型弥散燃烧器的一种较佳实施例中，所述燃气喷管的渐扩段长度与所述燃气喷管的直筒段内径之比为4～8；所述燃气喷管的渐扩段扩张度小于所述空气喷管的渐扩段扩张度；所述燃气喷管的渐缩段与所述空气喷管的渐缩段平行。

11、在本发明提供的烟气喷射型弥散燃烧器的一种较佳实施例中，所述烟气喷管通过螺纹调位器与所述燃气喷管的首端连接；所述燃气喷管的的渐缩段内设有定位环，与所述烟气喷管抵接。

12、所述烟气喷嘴尾端，与所述燃气喷管的直筒段首端之间的距离，不超过2倍所述所述燃气喷管的直筒段内径。

13、在本发明提供的烟气喷射型弥散燃烧器的一种较佳实施例中，所述空气喷管的渐缩段外壳材质为不锈钢20g，内衬耐火浇筑料，所述空气喷管的直筒段和渐扩段为耐火浇铸管；所述燃气喷管材质为高温合金钢309s、高温合金钢310s或刚玉；所述定位环材质为高温合金钢309s、高温合金钢310s或刚玉。所述空气喷管和所述燃气喷管均内壁面光滑。

14、一种烟气喷射型弥散燃烧器的使用方法：

15、0.1mpag或以上的烟气于所述烟气进口通入所述烟气喷管，10kpag～20kpag的燃气于所述燃气进口通入所述燃气喷管，800℃或以上的空气于所述空气进口通入所述空气喷管，使所述空气喷管喷出的空气喷射流核，包含所述烟气喷射器喷出的燃烟气喷射流核，燃烟气喷射流和空气喷射流的起始段长度相等，所述烟气喷射器烟气标态流量是燃气标态流量的1～2.33倍；

16、所述烟气喷射型弥散燃烧器倾斜向下安装时，空气喷射流的中心轴线和地平面夹角维持在6°～20°范围，空气喷射流的中心轴线转折点和铝液顶面相交，空气喷射流的起始段长度，在铝液面的投影为0.45～0.75倍铝液面投影所在的铝液线长度。

17、本发明提供的烟气喷射型弥散燃烧器能低氮熔化熔铸、快速熔化熔铸和节能熔化熔铸，并能安全稳定熔化熔铸。发明运用表明：空气消耗系数低，燃烧完全、燃气利用率高，炉温整体水平高，炉温均匀性良好、熔化熔铸速率快，氧化烧损少，高效节能，排烟温度达到《钢铁行业蓄热式燃烧技术规范》(yb/t 4209-2020)准入水平(≤180℃)，烟气nox排放达到《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》(gb 31574-2015)规定的特别排放限值50mg/m3水平，满足废铝熔化熔铸、铝锭熔化熔铸及铝合金精炼企业绿色清洁生产要求。

技术特征：

1.一种烟气喷射型弥散燃烧器，其特征在于：包括空气喷管和烟气喷射器，所述烟气喷射器包括燃气喷管和烟气喷管；

2.根据权利要求1所述的烟气喷射型弥散燃烧器，其特征在于：所述空气喷管的直筒段和渐扩段为一体结构，埋入炉墙内，两端分别与炉墙的内外壁对齐；所述空气喷管的渐缩段设于炉墙外，并固定于炉墙外壁，与所述空气喷管的直筒段密封对接。

3.根据权利要求2所述的烟气喷射型弥散燃烧器，其特征在于：所述空气喷管的渐缩段为圆锥台筒状结构，其首端为圆筒、尾端为锥筒，所述空气进口同时接通其圆筒和锥筒。

4.根据权利要求3所述的烟气喷射型弥散燃烧器，其特征在于：所述燃气喷管的直筒段和渐扩段为一体结构，两端分别设置定位环与所述空气喷管的直筒段的两端对齐连接；

5.根据权利要求4所述的烟气喷射型弥散燃烧器，其特征在于：所述燃气喷管的渐缩段为圆锥台筒状结构，其首端为圆筒、尾端为锥筒，所述燃气进口仅接通其圆筒部分。

6.根据权利要求5所述的烟气喷射型弥散燃烧器，其特征在于：所述燃气喷管的渐扩段长度与所述燃气喷管的直筒段内径之比为4～8；所述燃气喷管的渐扩段扩张度小于所述空气喷管的渐扩段扩张度；所述燃气喷管的渐缩段与所述空气喷管的渐缩段平行。

7.根据权利要求6所述的烟气喷射型弥散燃烧器，其特征在于：所述烟气喷管通过螺纹调位器与所述燃气喷管的首端连接；所述燃气喷管的的渐缩段内设有定位环，与所述烟气喷管抵接。

8.根据权利要求7所述的烟气喷射型弥散燃烧器，其特征在于：所述烟气喷嘴尾端，与所述燃气喷管的直筒段首端之间的距离，不超过2倍所述所述燃气喷管的直筒段内径。

9.根据权利要求1～8任一所述的烟气喷射型弥散燃烧器，其特征在于：所述空气喷管的渐缩段外壳材质为不锈钢20g，内衬耐火浇筑料，所述空气喷管的直筒段和渐扩段为耐火浇铸管；所述燃气喷管材质为高温合金钢309s、高温合金钢310s或刚玉；所述定位环材质为高温合金钢309s、高温合金钢310s或刚玉；所述空气喷管和所述燃气喷管均内壁面光滑。

10.一种权利要求1～9任一所述的烟气喷射型弥散燃烧器的使用方法，其特征在于：0.1mpag或以上的烟气于所述烟气进口通入所述烟气喷管，10kpag～20kpag的燃气于所述燃气进口通入所述燃气喷管，800℃或以上的空气于所述空气进口通入所述空气喷管，使所述空气喷管喷出的空气喷射流核，包含所述烟气喷射器喷出的燃烟气喷射流核，燃烟气喷射流和空气喷射流的起始段长度相等，所述烟气喷射器烟气标态流量是燃气标态流量的1～2.33倍；

技术总结本发明提供一种烟气喷射型弥散燃烧器。所述烟气喷射型弥散燃烧器包括空气喷管和烟气喷射器，所述烟气喷射器包括燃气喷管和烟气喷管；所述空气喷管包括依次对接的渐缩段、直筒段和渐扩段；所述燃气喷管包括依次对接的渐缩段、直筒段和渐扩段，同轴的设于所述空气喷管内；所述烟气喷管为直筒，尾端设有烟气喷嘴，同轴的设于所述燃气喷管内。所述烟气喷射型弥散燃烧器的使用方法为烟气于所述烟气进口通入所述烟气喷管，燃气于所述燃气进口通入所述燃气喷管，空气于所述空气进口通入所述空气喷管。本发明提供的所述烟气喷射型弥散燃烧器解决了现有的熔铝炉燃烧技术难以兼具节能、快速熔化和极低氮氧化物排放等熔化熔铸要求的问题。技术研发人员：陈建波,艾元方,陈闽龙,蒋绍坚受保护的技术使用者：岳阳联创热能设备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20