專利名稱：一種無焰燃燒環(huán)形套筒窯的制作方法
一種無焰燃燒環(huán)形套筒宮技術領域
本發(fā)明涉及一種環(huán)形套筒窯，尤其是ー種無焰燃燒環(huán)形套筒窯，屬于煅燒設備技術領域。
背景技術：
現(xiàn)有環(huán)形套筒窯的典型結構如US4431407美國專利所公開，此類套筒窯燃燒室內的燃燒均為擴散式有焰燃燒，主要存在的弊端有有明顯的舌形火焰，容易形成局部高溫區(qū)，易導致燃燒室及拱橋耐火材料的燒損現(xiàn)象；燃燒室溫度分布不均，不可避免地出現(xiàn)煙氣中NOx、CO和碳氫物高濃度溫度區(qū)，造成燃料可燃成分的未充分燃燒及大量有害物質排放物的現(xiàn)象；擴散式有焰燃燒依賴火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c氣流速度的平衡以及高溫熱源的傳熱來保證，使得純高爐煤氣等低熱值燃氣無法在套筒窯上使用；化學反應速率和煅燒效率低，爐內輻射效應差，因此熱耗高，能源浪費現(xiàn)象嚴重。為了克服上述弊端，申請?zhí)枮?01110023248.6的中國專利申請?zhí)岢隽艘环N無焰燃燒環(huán)形套筒窯，其窯殼與上、下內套筒之間形成環(huán)形通道；下內套筒的上、下燃燒室外端分別安裝燃氣噴嘴；燃氣噴嘴出ロー側的燃燒室上裝有切向引射器；上內套筒的上端經換熱器后排出，下端開ロ與環(huán)形通道連通；下內套筒的上端封閉，下端開有與環(huán)形通道連通的循環(huán)氣體入口 ；引射器具有錐端驅動空氣噴管和循環(huán)氣體入口 ；下內套筒的冷卻夾層下端與冷卻空氣源連通，上端通往燃氣噴嘴的燃氣進ロ ；下內套筒的上端經循環(huán)氣體管通往引射器燃氣噴嘴驅動空氣噴管旁側的循環(huán)氣體入口。采用該技術方案后，可使燃燒室溫度均勻，提高煅燒效率，并且降低能耗，減少有害物質排放。由于實現(xiàn)無焰燃燒的基本條件是缺氧環(huán)境(氧氣含量約15%)以及燃燒混合物燃燒前的溫度高于650°C，而上述專利申請技術方案中進入上、下燃燒室的混合氣并未達到理想的預熱溫度及缺氧環(huán)境，因此難以滿足無焰燃燒的條件，實際無焰燃燒的效果并不理想，尤其是上燃燒室更是如此。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術在實踐中反映出的問題，通過對空氣、煙氣及燃氣系統(tǒng)的管路結構改進，提出一種可以切實實現(xiàn)無焰燃燒的環(huán)形套筒窯，從而降低NOx等有害物質的排放，減少耐材燒損。為了達到上述目的，本發(fā)明的無焰燃燒環(huán)形套筒窯包括具有上、下內套筒(5、6)的窯殼(4)，所述窯殼(4)與上、下內套筒(5、6)之間形成環(huán)形通道；所述環(huán)形通道的上端裝有布料系統(tǒng)(2)，下端與出灰ロ(12)連通；所述窯殼(4)的外側圓周具有上、下兩排間隔分布的上燃燒室(9)和下燃燒室(10)，所述下內套筒(6)與上、下燃燒室(9、10)分別具有耐火材料砌成的拱橋(16)，所述上、下燃燒室(9、10)的外端分別安裝具有燃氣進ロ的燃氣噴嘴(25,20);所述下內套筒(6)的頂端封閉，上部開有循環(huán)氣體出口通道(21)，下端開有與環(huán)形通道連通的循環(huán)氣體入口(15);所述上、下燃燒室(9、10)的燃氣噴嘴(25、20) —側分別裝有與燃氣噴嘴(25、20)方向垂直的引射噴管(30、19);所述上、下內套筒(5、6)具有冷卻夾層；其改進之處在于所述上內套筒(5)的上端經串聯(lián)的第一換熱器(23)和第二換熱器
(31)的煙氣通道后 通大氣；冷卻空氣進ロ由下內套筒(6)底部通往所述冷卻夾層后，經第一換熱器(23)通往所述上、下燃燒室(9、10)燃氣噴嘴(25、20)的引射器(28、26);燃氣進ロ經過第二換熱器通往上、下燃燒室(9、10)的燃氣噴嘴(25、20)。所述冷卻空氣進ロ由下內套筒(6)底部通往所述冷卻夾層后，經第一換熱器(23)還通往所述下燃燒室(10)的燃氣噴嘴(20)，因此經過第一換熱器(23)換熱后的一部分新鮮空氣得以輸往下燃燒室(10)燃氣噴嘴(20)作為一次助燃空氣。這樣，一方面合理采用經冷卻夾層預熱、再經第一換熱器進ー步升溫后的空氣作為引射助燃空氣及一次助燃空氣；另一方面則利用煙氣余熱，通過第二換熱器使燃氣預熱，從而使進入上、下燃燒室的混合氣具有合適的預熱溫度，從而使燃燒溫度足夠高；另一方面，溫度較高的引射空氣體積膨脹，無需大量空氣便可滿足所需的引射動カ要求，從而減少了氧氣的補給；因此采用本發(fā)明后，可以保證無焰燃燒條件在窯爐中的建立，從而切實實現(xiàn)無焰燃燒。本發(fā)明進一歩的完善是所述上燃燒室(9)燃氣噴嘴(25) —側的引射噴管(30)旁具有引射回流通道(29)，因此可以借助引射作用，使窯殼(4)與下內套筒(6)之間形成環(huán)形通道內的高溫低氧煙氣回流與燃氣混合，從而更有利于提高燃燒溫度、降低燃燒前混合物
的含氧量。本發(fā)明再進ー步的完善是所述上燃燒室(9)的燃氣噴嘴(25)前方的燃氣通道內壁上設有凸起的鋸齒磚(27)，通過破壞層流邊界層更有利于燃氣與空氣的混合，使燃燒更充分。


下面結合附圖對本發(fā)明作進ー步的說明。圖I為本發(fā)明一個實施例的結構示意圖。圖2為圖I中上燃燒室的局部剖視放大示意圖。圖3為圖2中B-B剖面放大結構示意圖。圖中I是料車、2是布料系統(tǒng)、4是窯殼、5是上內套筒、6是下內套筒、9是上燃燒室、10是下燃燒室、12是出灰ロ、13是窯底料倉、14是出灰機、15是循環(huán)氣體入ロ、16是拱橋、17是冷卻空氣導管、18是下環(huán)管、30是上引射噴管、28是上引射器、25是上燃氣噴嘴、21是循環(huán)氣體出ロ通道、23是第一換熱器、24是上環(huán)管、20是下燃氣噴嘴、27是鋸齒磚、31是第二換熱器、29是引射回流通道、19是下引射噴管、26是下引射器、F2是羅茨風機、F3主排煙風機。
具體實施例方式實施例一
本實施例的無焰燃燒環(huán)形套筒窯如圖I所示，具有上、下內套筒5、6的窯殼4與上、下內套筒5、6之間形成環(huán)形通道。該環(huán)形通道的上端裝有承接料車I的布料系統(tǒng)2，下端一側與出灰ロ 12連通。窯殼4的外側圓周具有上、下兩排間隔分布的上燃燒室9和下燃燒室10。上、下燃燒室9、10的外端分別安裝具有燃氣進ロ的燃氣噴嘴25、20。下內套筒6的頂端封閉，下端開有與環(huán)形通道連通的循環(huán)氣體入口 15，上部開有與下燃燒室10同數(shù)量的循環(huán)氣體出口通道21 ;上、下燃燒室9、10的燃氣噴嘴一側分別裝有與燃氣噴嘴25、20方向垂直的引射噴管30、19 (參見圖2)。上、下內套筒5、6具有冷卻夾層，與現(xiàn)有技術不同的是該夾層的下端與羅茨風機F2提供的冷卻空氣源連通，上端經冷卻空氣導管17和下環(huán)管18后，不直接通 往燃氣噴嘴的燃氣進ロ，而是通往第一換熱器23。因此，冷卻空氣在羅茨風機F2的作用下，由下內套筒6底部進入冷卻夾層，經過第一換熱器23換熱，再通過分配管路輸往上、下燃燒室9、10燃氣噴嘴25、20的引射器28、26，以及輸往下燃燒室10燃氣噴嘴20作為一次助燃空氣。因此，可以使進入引射器的空氣及一次助燃空氣溫度上升到550°C，與現(xiàn)有技術相比引射空氣溫度升高了 100°C左右、一次助燃空氣溫度升高了 350°C左右。羅茨風機F2提供的冷卻空氣既作為冷卻下內套筒6的夾層冷卻介質，也作為上、下燃燒室9、10引射回流的驅動介質。由于參與熱交換前介質溫度已達到200°C，因此經第一換熱器23換熱后的此新鮮空氣溫度將達到550°C以上，然后進入到上環(huán)管24。上內套筒5的上端經串聯(lián)的第一換熱器23和水平管束式列管換熱器31 (即第二換熱器)的煙氣通道后由主排煙風機F3抽吸排出。此外，燃氣首先經過第二換熱器31換熱，溫度上升到250°C后，通過分支燃氣管路輸往上、下燃燒室9、10的燃氣噴嘴25、20。本實施例的其它結構特點如圖2、圖3所示，上燃燒室9燃氣噴嘴25 —側的引射噴管30旁具有引射回流通道29，上燃燒室9的燃氣噴嘴25前方的燃氣通道內壁上設有凸起的鋸齒磚27。工作吋，羅茨風機F2輸入的空氣經窯爐內的冷卻夾層預熱后，在通過第一換熱器23與從上內套筒5底部抽出的窯內高溫廢氣換熱后，溫度達到550°C以上，作為驅動空氣從上引射噴管30高速噴入上引射器28內，與經回流通道循環(huán)的1100°C以上的高溫煙氣混合，形成氧含量10%左右的助燃氣體，在鋸齒磚27結構的作用下，與已經具有初始溫度的燃氣充分混合，切實實現(xiàn)高溫低氧的無焰燃燒，實現(xiàn)無焰燃燒。實踐證明，本實施例可以實現(xiàn)如下效果以INm3燃氣折算，進入下燃燒室10反應區(qū)的氣體組成有=INm3溫度為250°C的燃氣、0. 71Nm3溫度為550°C含氧量為21%的引射氣體、0. 26Nm3溫度為550°C含氧量為21%的一次空氣、2. 5INm3溫度為850°C含氧量為12%的循環(huán)氣體，因此，下燃燒室反應區(qū)燃燒前助燃空氣的含氧量為14. 5%，下燃燒室反應區(qū)燃燒前混合物的溫度為651°C ;進入上燃燒室反應區(qū)的氣體組成有=INm3溫度為250°C的燃氣、
0.6Nm3溫度為550°C含氧量為21%的引射空氣，I. 5Nm3溫度為1100°C含氧量為10%的中部煅燒帶回流煙氣，因此，上燃燒室9反應區(qū)燃燒前助燃空氣的含氧量為13. 1%，上燃燒室反應區(qū)燃燒前混合物的溫度為719°C。從而，上、下燃燒室均達到了自然形成無焰燃燒的兩個必要條件燃燒室反應區(qū)燃燒前助燃空氣的含氧量低于15%，燃燒室反應區(qū)燃燒前混合物的溫度高于650°C?？傊?，由于本實施例在上燃燒室也實現(xiàn)了煙氣回流，合理利用冷卻夾層以及設置了第二換熱器，因此有效提高了助燃空氣以及燃氣的初始溫度，減少了驅動空氣的用量，降低了氧氣的補充，妥善解決了燃燒室的無焰燃燒難題，具有如下顯著優(yōu)點
I.提高了燃燒室反應區(qū)燃燒前混合物的溫度，以及降低了燃燒前助燃空氣的含氧量，實現(xiàn)了上、下燃燒室的無焰燃燒環(huán)境。
2.實現(xiàn)了煙氣熱量的充分回收，提高了窯的熱效率，節(jié)約能源。3.改善了窯內煅燒エ藝，提高了爐膛平均溫度，保證窯內溫度場分布均勻，避免了局部高溫區(qū)的形成，從而提高了煅燒效率，并且提高了窯爐壽命。4.燃燒前混合物溫度的提高使得其物理熱提高，可采用的燃料熱值范圍擴大，實現(xiàn)了低熱值燃氣在環(huán)形套筒窯上的利用。
5.減少了 NOx等有害物質的排放。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
權利要求
1.一種無焰燃燒環(huán)形套筒窯，包括具有上、下內套筒(5、6)的窯殼(4)，所述窯殼(4)與上、下內套筒(5、6)之間形成環(huán)形通道；所述環(huán)形通道的上端裝有布料系統(tǒng)(2)，下端與出灰ロ(12)連通；所述窯殼(4)的外側圓周具有上、下兩排間隔分布的上燃燒室(9)和下燃燒室(10)，所述下內套筒(6)與上、下燃燒室(9、10)分別具有耐火材料砌成的拱橋(16)，所述上、下燃燒室(9、10)的外端分別安裝具有燃氣進ロ的燃氣噴嘴(25、20);所述下內套筒(6)的頂端封閉，上部開有循環(huán)氣體出口通道(21)，下端開有與環(huán)形通道連通的循環(huán)氣體入口(15);所述上、下燃燒室(9、10)的燃氣噴嘴(25、20)—側分別裝有與燃氣噴嘴(25、20)方向垂直的引射噴管(30、19);所述上、下內套筒(5、6)具有冷卻夾層；其特征在于所述上內套筒(5)的上端經串聯(lián)的第一換熱器(23)和第二換熱器(31)的煙氣通道后通大氣；冷卻空氣進ロ由下內套筒(6)底部通往所述冷卻夾層后，經第一換熱器(23)通往所述上、下燃燒室(9、10)燃氣噴嘴(25、20)的引射器(28、26);燃氣進ロ經過第二換熱器通往上、下燃燒室(9,10)的燃氣噴嘴(25、20)。
2.根據(jù)權利要求I所述的無焰燃燒環(huán)形套筒窯，其特征在于所述冷卻空氣進ロ由下內套筒(6)底部通往所述冷卻夾層后，進入下環(huán)管(18)，再經第一換熱器(23)后進入上環(huán)管(24 )，然后通往所述下燃燒室(10 )的燃氣噴嘴(20 )。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的無焰燃燒環(huán)形套筒窯，其特征在于所述上燃燒室(9)燃氣噴嘴(25) ー側的引射噴管(30)旁具有引射回流通道(29)。
4.根據(jù)權利要求3所述的無焰燃燒環(huán)形套筒窯，其特征在于所述上燃燒室(9)的燃氣噴嘴(25)前方的燃氣通道內壁上設有凸起的鋸齒磚(27)。
5.根據(jù)權利要求4所述的無焰燃燒環(huán)形套筒窯，其特征在于所述第二換熱器(28)為水平管束式列管換熱器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無焰燃燒環(huán)形套筒窯，屬于煅燒設備技術領域。該套筒窯的窯殼與上、下內套筒之間形成環(huán)形通道；窯殼的外側圓周具有上、下燃燒室，上、下燃燒室的外端分別安裝燃氣噴嘴；下內套筒的頂端封閉，下端開有循環(huán)氣體入口，上端開有與下燃燒室同數(shù)量的循環(huán)氣體出口通道；上、下燃燒室的燃氣噴嘴一側分別裝有引射噴管；內套筒具有冷卻夾層，上內套筒的上端經串聯(lián)的第一換熱器和第二換熱器的煙氣通道后排出；冷卻空氣由下內套筒底部進入所述冷卻夾層后經過第一換熱器換熱，輸往所述上、下燃燒室燃氣噴嘴的引射器；燃氣經過第二換熱器換熱后，輸往上、下燃燒室的燃氣噴嘴。采用本發(fā)明后，可以保證無焰燃燒條件在窯爐中的建立，從而切實實現(xiàn)無焰燃燒。
文檔編號F27B13/12GK102620563SQ20121010415
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權日2012年4月10日
發(fā)明者龐煥軍, 沈浩, 陳小娟 申請人:江蘇中圣園科技股份有限公司