本發(fā)明屬于燃燒設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種燃燒工業(yè)爐及加熱方法。

背景技術(shù)：

1、預(yù)混式燃燒是歷史悠久的一種傳統(tǒng)燃燒方式。預(yù)混式燃燒采用燃料和助燃風(fēng)在燃燒室里混合的方式組織燃燒過(guò)程。燃燒后含尾焰的煙氣噴入爐膛，加熱爐膛內(nèi)的物料。

2、彌散式燃燒沒有設(shè)置燃燒室，而是采取助燃風(fēng)射流速度高于燃料射流速度的方式將燃料和助燃風(fēng)分開注入爐膛內(nèi)，快速助燃風(fēng)氣流卷吸燃料和爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)物，稀釋反應(yīng)區(qū)的含氧體積濃度，獲得局部的低氧氣氛。燃料在這種高溫低氧氣氛中逐漸與氧氣結(jié)合燃燒，并伴隨進(jìn)行諸如裂解等重組過(guò)程，造成與預(yù)混燃燒和只有燃料射流的擴(kuò)散燃燒過(guò)程完全不同的熱力學(xué)條件，在與貧氧氣體作延緩狀燃燒下釋出熱能。

3、預(yù)混式燃燒與蓄熱燃燒相結(jié)合就是傳統(tǒng)的預(yù)混式蓄熱燃燒系統(tǒng)。彌散式燃燒與蓄熱燃燒相結(jié)合就是彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)。能源效率方面，兩種燃燒系統(tǒng)因都采用蓄熱式的余熱回收利用方式，都具有明顯的節(jié)能效果。環(huán)保方面，彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)因其形成的燃燒火焰體積大、火焰高溫區(qū)溫度顯著降低因而熱力型nox產(chǎn)生量大幅度降低。nox是大氣污染的主要元兇之一，因而彌散式蓄熱燃燒環(huán)保性能明顯優(yōu)于預(yù)混式蓄熱燃燒系統(tǒng)。

4、在工業(yè)燃燒技術(shù)領(lǐng)域，近年來(lái)彌散式蓄熱燃燒技術(shù)開始推廣應(yīng)用，帶來(lái)了既節(jié)能又環(huán)保的使用效果。該系統(tǒng)與預(yù)混式蓄熱燃燒系統(tǒng)的燒嘴工作步驟一樣，兩只點(diǎn)火槍點(diǎn)燃后保持長(zhǎng)明火以便保證燃燒系統(tǒng)安全。當(dāng)一個(gè)主風(fēng)通道輸入二次助燃風(fēng)時(shí)與之對(duì)應(yīng)的燒嘴輸入燃料而處于工作狀態(tài)，另一個(gè)主風(fēng)通道處于排煙狀態(tài)，與之對(duì)應(yīng)的燒嘴停止工作。但彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)與預(yù)混式蓄熱燃燒系統(tǒng)的不同點(diǎn)在于預(yù)混式蓄熱燃燒系統(tǒng)設(shè)置有專門的燃燒室，如圖1所示。而彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)沒有設(shè)置專門的燃燒室，而是把裝物料的爐膛作為主要的燃燒場(chǎng)地。因而彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)在爐膛堆滿物料時(shí)，爐膛內(nèi)給與燃料混合和燃燒的空間有限，與主風(fēng)通道配合工作的燒嘴噴入的燃料未燃燒就進(jìn)入低溫物料中的空隙，燃料聚集并與縫隙里面的空氣混合形成可爆燃?xì)怏w。當(dāng)聚集的未燃燒燃料量較多時(shí)，換向系統(tǒng)換向過(guò)程中，原燒嘴先息滅，1-2秒的間隔時(shí)間后另一個(gè)燒嘴開始工作，噴出的火焰點(diǎn)燃聚集在低溫物料里面的未燃燒可爆燃?xì)怏w產(chǎn)生爆炸。預(yù)混式蓄熱燃燒系統(tǒng)因設(shè)置有燃燒室而不存在未燃燒的殘留燃料積聚在爐膛內(nèi)的情況，沒有上述爆燃問(wèn)題。

5、以雙蓄熱箱的彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)為例，為了避免上述爆炸現(xiàn)象的產(chǎn)生，必須采取以下兩條措施：一是降低燒嘴的燃料供應(yīng)量從而減少燃料的聚集總量，通常低溫階段的初始階段燒嘴功率只有最大功率的15-30％，這會(huì)大大延長(zhǎng)低溫階段升溫到高溫階段的時(shí)間，降低系統(tǒng)生產(chǎn)效率。二是延長(zhǎng)燒嘴切換過(guò)程中上一個(gè)燒嘴停止工作到下一個(gè)燒嘴開始工作的時(shí)間間隔，即延長(zhǎng)間隔時(shí)間，使得聚集的可爆燃?xì)怏w有足夠時(shí)間排出爐膛，通常間隔時(shí)間會(huì)增加3-6倍才能勉強(qiáng)保證安全，比如間隔時(shí)間從1-2秒左右增加到6-12秒。如果蓄熱系統(tǒng)換向周期為60秒，則間隔時(shí)間為一個(gè)運(yùn)行周期的10％-20％，間隔時(shí)間內(nèi)燒嘴都沒有工作。延長(zhǎng)間隔時(shí)間進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，增加了系統(tǒng)能耗，同時(shí)還是沒有完全消除爆燃隱患，只是將潛在爆燃的頻率、能量大小降低到了可以接受的程度。

6、因此，彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)的使用因上述安全和效率問(wèn)題受到限制，無(wú)法發(fā)揮彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)節(jié)能和環(huán)保優(yōu)勢(shì)。

7、只有解決彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)安全性和生產(chǎn)效率問(wèn)題，才有可能用“彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)”這一既節(jié)能又環(huán)保的技術(shù)完全替代預(yù)混式蓄熱燃燒系統(tǒng)技術(shù)，為行業(yè)進(jìn)入一個(gè)全新的“既節(jié)能又環(huán)保又高效”的“彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)”時(shí)代奠定基礎(chǔ)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種可解決防爆燃這一現(xiàn)象，安全性高，生產(chǎn)效率高的彌散式蓄熱燃燒工業(yè)爐以及利用該彌散式蓄熱燃燒工業(yè)爐加熱物料的加熱方法。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

3、一種彌散式蓄熱燃燒工業(yè)爐，包括爐膛、氣流換向系統(tǒng)和至少兩個(gè)蓄熱箱，所述爐膛上安裝有燒嘴，所述燒嘴至少設(shè)有兩個(gè)，在低溫階段中的一段時(shí)間段內(nèi)(某段時(shí)間內(nèi)或全部時(shí)間段內(nèi))，至少兩個(gè)所述燒嘴保持持續(xù)不間斷工作，所述低溫階段是指所述爐膛內(nèi)(包括低溫區(qū)域)的溫度未達(dá)到燃料自燃溫度的時(shí)間段。

4、上述彌散式蓄熱燃燒工業(yè)爐中，優(yōu)選的，所述低溫階段包括以下時(shí)間段：開啟所述燒嘴加熱所述爐膛為起點(diǎn)，所述燒嘴工作10-60min后為終點(diǎn)，該起點(diǎn)至終點(diǎn)這一時(shí)間段內(nèi)，至少兩個(gè)所述燒嘴保持持續(xù)不間斷工作。上述時(shí)間段的起點(diǎn)即為開爐點(diǎn)火的時(shí)間點(diǎn)，終點(diǎn)即為燒嘴工作10-60min后的時(shí)間點(diǎn)，比如終點(diǎn)為燒嘴工作10min后，或燒嘴工作20min后，或燒嘴工作30min后，或燒嘴工作40min后，或燒嘴工作50min后，或燒嘴工作60min后。在上述時(shí)間段內(nèi)，爐膛內(nèi)的溫度可能未到燃料自燃溫度，此時(shí)保持兩個(gè)燒嘴同時(shí)持續(xù)不間斷工作，不隨系統(tǒng)換向而換向，可以解決防爆燃這一現(xiàn)象，并提高生產(chǎn)效率。針對(duì)特殊的情形，比如爐膛內(nèi)升溫速度慢，上述終點(diǎn)還可以延長(zhǎng)，比如燒嘴工作70min后，或燒嘴工作80min后，或燒嘴工作90min后，或燒嘴工作100min后，或燒嘴工作110min后，或燒嘴工作120min后，為上述時(shí)間段的終點(diǎn)。

5、在燒嘴開始工作后的一段時(shí)間內(nèi)，爐膛內(nèi)遠(yuǎn)離燒嘴的區(qū)域溫度會(huì)較低，此處可為低溫區(qū)域，爐膛內(nèi)靠近燒嘴的區(qū)域溫度會(huì)較高，此處可為高溫區(qū)域。爐膛內(nèi)的溫度達(dá)到燃料自燃溫度是指爐膛內(nèi)任一點(diǎn)處(包括高溫區(qū)域和低溫區(qū)域)的溫度均達(dá)到燃料自燃溫度，比如燒嘴出口附近的溫度可能已經(jīng)達(dá)到燃料自燃溫度，但遠(yuǎn)離燒嘴出口附近的其他位置的溫度可能還達(dá)不到燃料自燃溫度，此時(shí)可歸為低溫階段。

6、更優(yōu)選的方案中，采用2蓄熱箱+2燒嘴的工作模式，或采用2蓄熱箱+3燒嘴的工作模式，且在低溫階段的全時(shí)間段內(nèi)，所有燒嘴均保持持續(xù)不間斷工作。

7、上述彌散式蓄熱燃燒工業(yè)爐中，優(yōu)選的，經(jīng)所述蓄熱箱加熱的二次助燃風(fēng)通過(guò)主風(fēng)通道進(jìn)入所述爐膛，所述燒嘴的入口連接有燃料入口，所述燒嘴的出口用于向所述爐膛內(nèi)噴出火焰和燃料，所述蓄熱箱靠近所述燒嘴設(shè)置，以保證所述蓄熱箱提供的二次助燃風(fēng)可供給所有處于工作狀態(tài)的燒嘴，促進(jìn)燒嘴噴出的燃料充分燃燒。上述蓄熱箱靠近所述燒嘴設(shè)置可使兩個(gè)蓄熱箱之間的距離較遠(yuǎn)，而任一個(gè)蓄熱箱與任一個(gè)燒嘴之間的距離小于兩個(gè)蓄熱箱之間的距離，這樣可以使氣流在兩個(gè)蓄熱箱之間流動(dòng)時(shí)盡可能的經(jīng)過(guò)處于工作狀態(tài)的燒嘴(兩個(gè)蓄熱箱距離遠(yuǎn)，從輸入二次助燃風(fēng)的蓄熱箱至排煙的蓄熱箱之間氣體流動(dòng)形成流場(chǎng)，燒嘴的設(shè)置位置使所有處于工作狀態(tài)的燒嘴噴出的燃料均在此流場(chǎng)內(nèi))，以使蓄熱箱噴出的二次助燃風(fēng)可供給所有處于工作狀態(tài)的燒嘴。

8、更優(yōu)選的方案中，當(dāng)所述蓄熱箱與所述燒嘴均位于所述爐膛的同一側(cè)時(shí)，所述燒嘴位于所述蓄熱箱之間。

9、更優(yōu)選的方案中，當(dāng)兩個(gè)所述蓄熱箱與兩個(gè)所述燒嘴均位于所述爐膛的不同側(cè)時(shí)，兩個(gè)所述蓄熱箱與兩個(gè)所述燒嘴的連線圍成一四邊形，且兩個(gè)所述蓄熱箱位于四邊形的一對(duì)角上，兩個(gè)所述燒嘴位于四邊形的另一對(duì)角上。

10、上述彌散式蓄熱燃燒工業(yè)爐中，優(yōu)選的，在低溫階段中，至少有一個(gè)第一時(shí)間段內(nèi)，同時(shí)持續(xù)不間斷工作的所述燒嘴的實(shí)際功率不大于系統(tǒng)基準(zhǔn)平均功率的40％，所述燒嘴的實(shí)際功率為燒嘴噴出的燃料量與噴出該燃料所用時(shí)間的比值，所述系統(tǒng)基準(zhǔn)平均功率是指每一爐產(chǎn)品消耗的燃料總量與消耗該燃料總量的工作時(shí)間(為滿足速度要求的最長(zhǎng)時(shí)間)的比值。

11、上述彌散式蓄熱燃燒工業(yè)爐中，優(yōu)選的，所述第一時(shí)間段的起點(diǎn)為低溫階段的起點(diǎn)，結(jié)束時(shí)間隨系統(tǒng)加熱情況而定。

12、上述彌散式蓄熱燃燒工業(yè)爐中，優(yōu)選的，在低溫階段中，至少有一個(gè)第二時(shí)間段內(nèi)，同時(shí)持續(xù)不間斷工作的所述燒嘴的輔風(fēng)入口中提供的總一次風(fēng)中氧氣體積為v1，所有燒嘴噴入的所有燃料燃燒需要的理論氧氣的體積為v2，v1/v2不小于35％。

13、上述彌散式蓄熱燃燒工業(yè)爐中，優(yōu)選的，所述第二時(shí)間段的起點(diǎn)為低溫階段的起點(diǎn)，結(jié)束時(shí)間隨系統(tǒng)加熱情況而定。

14、本發(fā)明中，第一時(shí)間段和第二時(shí)間段可為相同的時(shí)間段，比如均是以下時(shí)間段：開啟所述燒嘴加熱所述爐膛為起點(diǎn)，所述燒嘴工作10-60min后為終點(diǎn)。當(dāng)然，上述第一時(shí)間段和第二時(shí)間段也可為不相同的時(shí)間段，比如第一時(shí)間段早于或晚于第二時(shí)間段，具體情況可依據(jù)實(shí)際情況而定。

15、作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種利用上述的彌散式蓄熱燃燒工業(yè)爐加熱物料的加熱方法，包括以下步驟：

16、向所述爐膛內(nèi)裝入物料，并利用燒嘴向所述爐膛內(nèi)噴出火焰和燃料，用于加熱所述爐膛內(nèi)裝入的物料，在低溫階段中的一段時(shí)間段內(nèi)，所有的燒嘴保持持續(xù)不間斷工作，不隨氣流換向系統(tǒng)和蓄熱箱換向的影響；當(dāng)所述爐膛內(nèi)至少一部分區(qū)域的溫度達(dá)到燃料自燃溫度以上以后，所有的燒嘴依然保持持續(xù)不間斷工作或輪流切換，直至加熱完成。

17、本發(fā)明的彌散式蓄熱燃燒工業(yè)爐的附屬結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有彌散式蓄熱燃燒工業(yè)爐一致，還包括鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、電腦控制系統(tǒng)等，爐膛由爐頂、爐墻和爐底構(gòu)成。

18、本發(fā)明的彌散式蓄熱燃燒工業(yè)爐為一種安全的、超高效的彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)。眾所周知，燃料爆燃有2個(gè)條件：一是處于爆炸濃度范圍內(nèi)的燃料和氧氣的混合氣體積聚，二是有明火(包括火花)引爆。以2蓄熱箱+2燒嘴的蓄熱燃燒系統(tǒng)為例，本發(fā)明改進(jìn)后，2個(gè)燒嘴同時(shí)工作，明火覆蓋爐膛內(nèi)的范圍大幅度擴(kuò)大，可燃?xì)怏w持續(xù)被點(diǎn)燃而消耗掉，一是大大減少了可爆燃?xì)怏w的聚集量，二是沒有了燒嘴切換過(guò)程中啟動(dòng)的這只燒嘴突然噴出火焰點(diǎn)燃聚集的可爆燃?xì)怏w的引爆步驟，因而徹底根除了彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)中因物料堆積形成的燃料聚集引起的爆燃風(fēng)險(xiǎn)。因此，與對(duì)比例2的傳統(tǒng)彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)相比，因?yàn)橄吮嫉?個(gè)構(gòu)成要素，可以解決爆燃這一技術(shù)問(wèn)題，安全性會(huì)更高。

19、同時(shí)，相比于對(duì)比例2的傳統(tǒng)彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)，在低溫階段的初始階段，每個(gè)燒嘴的實(shí)際功率可允許比傳統(tǒng)彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)高(因?yàn)榻鉀Q了爆燃問(wèn)題，而傳統(tǒng)的彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)要考慮爆燃問(wèn)題，必須大幅度降低燒嘴功率)，兩個(gè)燒嘴同時(shí)工作，實(shí)際功率會(huì)更高，并且，沒有燒嘴換向所帶來(lái)的換向間隔時(shí)間，實(shí)際功率也會(huì)更高。整體而言，本發(fā)明的彌散式蓄熱燃燒工業(yè)爐功率更高，工作效率會(huì)更高。

20、并且，由于預(yù)混式蓄熱燃燒系統(tǒng)中與排出煙氣的蓄熱箱對(duì)應(yīng)的燒嘴必須停止工作，氣流切換過(guò)程中工作的燒嘴又必須要提前停止工作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明改進(jìn)后的彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)所有燒嘴同時(shí)工作且氣流切換過(guò)程中燒嘴不需要間隔時(shí)間、不需要停止工作的狀態(tài)。兩相比較，其它條件相同的情況下，本發(fā)明的彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)平均功率輸出不僅大大的高于現(xiàn)有技術(shù)的彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)，也高于所有預(yù)混式蓄熱燃燒系統(tǒng)。具體地，采用最新的使用方法后，在彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)最嚴(yán)峻的低溫階段，系統(tǒng)總功率可以提高到現(xiàn)有彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)同階段的4倍以上、預(yù)混式蓄熱燃燒系統(tǒng)的大約1.5倍以上，圓滿地解決了現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)速度慢的問(wèn)題。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

22、1、本發(fā)明的彌散式蓄熱燃燒工業(yè)爐在爐膛內(nèi)溫度未達(dá)到燃料自燃溫度的低溫階段中的某段時(shí)間內(nèi)或全時(shí)間段內(nèi)，至少兩個(gè)燒嘴保持持續(xù)不間斷工作，明火覆蓋爐膛內(nèi)的范圍大幅度擴(kuò)大，大大減少了可爆燃?xì)怏w的聚集量，也沒有了燒嘴切換過(guò)程中啟動(dòng)工作的這只燒嘴噴出火焰點(diǎn)燃聚集可爆燃?xì)怏w的步驟，因而徹底根除了彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)中爆燃的風(fēng)險(xiǎn)，安全性明顯更高。

23、2、本發(fā)明的彌散式蓄熱燃燒工業(yè)爐在彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)最嚴(yán)峻的低溫階段，系統(tǒng)總功率可以提高到現(xiàn)有彌散式蓄熱燃燒系統(tǒng)同階段的4倍以上，生產(chǎn)效率明顯更高，圓滿地解決了現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)速度慢的問(wèn)題。