本發(fā)明涉及熱風(fēng)爐設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可以燃燒多種燃料的富氧分級(jí)燃燒熱風(fēng)爐。

背景技術(shù)：

熱風(fēng)爐是為工藝需要提供熱氣流的集燃燒與傳熱過(guò)程于一體的熱工設(shè)備。

為提高熱風(fēng)爐的熱效率，其燃燒器可以選用多級(jí)燃燒器的設(shè)計(jì)思路，即不同熱值的燃料在燃燒器的不同位置進(jìn)入燃燒器而分級(jí)燃燒。但目前多級(jí)燃燒器設(shè)計(jì)使用的燃料源較為單一，且主要為中、高熱值的燃料，對(duì)于低熱值燃料，特別是超低熱值燃料源的燃燒設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮。

一般，根據(jù)燃料的低位發(fā)熱量將可燃?xì)怏w分為高熱值燃料(＞15.07MJ/Nm³)、中熱值燃料(6.28-15.07MJ/Nm³)、低熱值燃料(6.28-3.35MJ/Nm³)和超低熱值燃料為(＜3.35MJ/Nm³)，低熱值燃料和超低熱值燃料具有熱值較低，不易燃燒的特性。而我國(guó)低熱值氣體種類繁多且總量巨大，如填埋氣、沼氣、化工過(guò)程低熱值尾氣、有機(jī)廢氣等，由于其不易燃燒，部分企業(yè)的處理方式是直接排放到大氣中，這不但對(duì)大氣環(huán)境造成污染，而且氣體中的熱量沒(méi)有有效回收利用，造成能源的巨大浪費(fèi)。

有鑒于此，如何改進(jìn)現(xiàn)有熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)，使其能夠同時(shí)適用于燃燒不同熱值的燃料源，尤其是能夠充分、穩(wěn)定燃燒超低熱值燃料源，回收其中的能量并且控制污染物的產(chǎn)生，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種熱風(fēng)爐，該熱風(fēng)爐能夠燃燒不同熱值、特別是超低熱值的燃料，并且不同熱值的燃料均能夠充分燃燒。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種熱風(fēng)爐，具有前端設(shè)有高、中熱值燃料燃燒器的主燃燒室及與所述主燃燒室連通且位于所述主燃燒室后的副燃燒室；

所述高、中熱值燃料燃燒器上分別設(shè)有與高、中熱值燃料源連通的一級(jí)燃料接口以及與一級(jí)助燃風(fēng)接管連通的一級(jí)助燃風(fēng)接口；

所述主燃燒室的中部設(shè)有與超低熱值燃料源連通的二級(jí)燃料接口以及與二級(jí)助燃風(fēng)接管連通的二級(jí)助燃風(fēng)接口。

如上，該熱風(fēng)爐在主燃燒室的前端和中部均設(shè)置有送入燃料的接口，其中，主燃燒室的前端送入的是高、中熱值燃料，由于高、中熱值燃料易于燃燒，可在主燃燒室內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的高溫火焰；在主燃燒室的中部送入超低熱值燃料，一方面利用高、中熱值燃料燃燒的高溫火焰來(lái)幫助超低熱值燃料燃燒，另一方面能夠降低火焰區(qū)燃燒溫度，控制NO_x的生成，減少氮氧化物排放，保護(hù)環(huán)境。這樣，該熱風(fēng)爐既能夠適用于燃燒不同熱值、特別是超低熱值的燃料。

可選的，所述副燃燒室的前部設(shè)有與超低熱值燃料源連通的三級(jí)燃料接口以及與三級(jí)助燃風(fēng)接管連通的三級(jí)助燃風(fēng)接口；所述三級(jí)助燃風(fēng)接管上還設(shè)置有混合器，所述混合器上還連接有純氧接管。

如此設(shè)計(jì)，在副燃燒室的前部再設(shè)置超低熱值燃料的接口進(jìn)入超低熱值燃料，可以處理大量的超低熱值燃料，防止在同一位置進(jìn)入主燃燒室將主燃燒室的高溫火焰熄滅或造成燃料在主燃燒室燃燒不完全，該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了不同熱值燃料的分級(jí)燃燒。同時(shí)，通過(guò)三級(jí)助燃風(fēng)接管上混合器連接的純氧接管提供的純氧，使超低熱值燃料在富氧環(huán)境中燃燒，以保障超低熱值燃料的燃燒溫度，從而提高燃燒效率。，這樣，確保了不同熱值的燃料均能充分、穩(wěn)定燃燒，增加了熱風(fēng)爐燃料源的多樣性，有效回收利用了現(xiàn)有的低熱值能源。

可選的，所述純氧接管上設(shè)置有氧流量調(diào)節(jié)閥。

可選的，所述熱風(fēng)爐為臥式雙層圓筒結(jié)構(gòu)，外層圓筒為換熱器，內(nèi)層圓筒為所述主燃燒室和所述副燃燒室。

可選的，所述換熱器上設(shè)有所述二級(jí)助燃風(fēng)接口、所述三級(jí)助燃風(fēng)接口，并分別通過(guò)接管與所述主燃燒室和所述副燃燒室連通。

可選的，所述換熱器為旋流式換熱器，所述接管為布?xì)饨庸堋?/p>

可選的，所述超低熱值燃料源通過(guò)三通管與所述二級(jí)燃料接口、所述三級(jí)燃料接口連通。

可選的，所述三通管與所述二級(jí)燃料接口連接的支管或與所述三級(jí)燃料接口連接的支管上設(shè)置有流量控制閥，以分配進(jìn)入所述二級(jí)燃料接口、所述三級(jí)燃料接口的燃料量。

可選的，所述主燃燒室、所述副燃燒室的內(nèi)襯為多層復(fù)合耐火材料制成的內(nèi)襯。

可選的，所述主燃燒室的燃燒器為低NO_x燒嘴。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所提供熱風(fēng)爐一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

內(nèi)層圓筒11，主燃燒室111，副燃燒室112，換熱器12，管件13、14；

高、中熱值燃料接管21、超低熱值燃料接管22；

一級(jí)助燃風(fēng)接管31，二級(jí)助燃風(fēng)接管32，三級(jí)助燃風(fēng)接管33；

純氧接管41；

一級(jí)燃料接口A1，二級(jí)燃料接口A2，三級(jí)燃料接口A3；

一級(jí)助燃風(fēng)接口B1，二級(jí)助燃風(fēng)接口B2，三級(jí)助燃風(fēng)接口B3。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明所提供熱風(fēng)爐一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖所示，該熱風(fēng)爐具有主燃燒室111和副燃燒室112，其中，副燃燒室112與主燃燒室111連通且位于主燃燒室111后面(圖示右側(cè))。

具體的方案中，熱風(fēng)爐為臥式雙層圓筒結(jié)構(gòu)，外層圓筒為換熱器12，內(nèi)層圓筒11為主燃燒室111和副燃燒室112。

可以理解，實(shí)際中也可設(shè)置兩個(gè)連接的筒體，各自的內(nèi)腔分別形成主燃燒室和副燃燒室。

其中，主燃燒室111前端設(shè)有高、中熱值燃料燃燒器，具體地，該高、中熱值燃料燃燒器可以選用低NO_x燒嘴，以抑制NO_x的生成。

如此設(shè)計(jì)，選用低NO_x燒嘴可以降低燃燒產(chǎn)物中氮氧化物的排放量，保護(hù)環(huán)境。

該高、中熱值燃料燃燒器上設(shè)有兩個(gè)一級(jí)燃料接口A1，其通過(guò)高、中熱值燃料接管21分別與高、中熱值燃料源連通，該高、中熱值燃料燃燒器上還設(shè)有與一級(jí)助燃風(fēng)接管31連通的一級(jí)助燃風(fēng)接口B1。

與現(xiàn)有一致，該高、中熱值燃料燃燒器上也設(shè)計(jì)有長(zhǎng)明燈(即點(diǎn)火燒嘴)以保障主燃燒室111內(nèi)的火焰不會(huì)熄滅，也設(shè)有火焰監(jiān)測(cè)器以觀察高、中熱值燃料燃燒器的工作情況。

另外，主燃燒室111的中部設(shè)有與超低熱值燃料源連通的二級(jí)燃料接口A2以及與二級(jí)助燃風(fēng)接管32連通的二級(jí)助燃風(fēng)接口B2。

需要說(shuō)明的是，這里主燃燒室111的中部并非僅限在主燃燒室111的中心，應(yīng)當(dāng)理解為臨近中心的一段區(qū)域，通常，該位置為從一級(jí)燃料接口A1進(jìn)入的燃料燃燒產(chǎn)生的火焰中心區(qū)域。

如上，該熱風(fēng)爐在主燃燒室111的前端和中部均設(shè)置有送入燃料的接口，其中，主燃燒室111的前端送入的是高、中熱值燃料，由于高、中熱值燃料易于燃燒，可在主燃燒室111內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的高溫火焰；同時(shí)在主燃燒室111的中部送入超低熱值燃料，一方面利用高、中熱值燃料燃燒的高溫火焰來(lái)幫助超低熱值燃料燃燒，另一方面能夠降低火焰區(qū)燃燒溫度，控制NO_x的生成。

進(jìn)一步的方案中，在副燃燒室112前部設(shè)有與超低熱值燃料源連通的三級(jí)燃料接口A3以及與三級(jí)助燃風(fēng)接管33連通的三級(jí)助燃風(fēng)接口B3；該三級(jí)助燃風(fēng)接管33上設(shè)置有混合器，該混合器上還連接有純氧接管41。

如此設(shè)計(jì)，一方面可以處理大量的超低熱值燃料，防止在同一位置進(jìn)入主燃燒室111將主燃燒室111的高溫火焰熄滅或造成燃料在主燃燒室111燃燒不完全，實(shí)現(xiàn)超低熱值燃料的分級(jí)燃燒；另一方面，通過(guò)純氧接管41提供的純氧，使超低熱值燃料在富氧環(huán)境中燃燒，以保障超低熱值燃料的燃燒溫度，從而提高燃燒效率。這樣，該熱風(fēng)爐既能夠適用于燃燒不同熱值、特別是超低熱值的燃料，又能確保不同熱值的燃料均能充分、穩(wěn)定燃燒，增加了熱風(fēng)爐燃料源的多樣性，有效回收利用了現(xiàn)有的低熱值能源。

另外，還可合理設(shè)計(jì)副燃燒室112的結(jié)構(gòu)，主要是對(duì)容積的設(shè)計(jì)，以延長(zhǎng)燃料的停留時(shí)間，確保燃料的充分燃燒。

具體地，可以在純氧接管41上設(shè)置氧流量調(diào)節(jié)閥(圖中未示出)，以根據(jù)具體燃料種類和實(shí)際燃燒情況等調(diào)節(jié)該燃燒區(qū)域的氧含量，提高可控性和可操作性。

具體的方案中，超低熱值燃料源通過(guò)超低熱值燃料接管22與二級(jí)燃料接口A2、三級(jí)燃料接口A3連通，更具體地，超低熱值燃料接管22可以設(shè)為三通管，其第一個(gè)接管連通超低熱值燃料源，第二個(gè)接管連通二級(jí)燃料接口A2，第三個(gè)接管連通三級(jí)燃料接口A3，這樣能夠簡(jiǎn)化管路設(shè)置，節(jié)省空間。

進(jìn)一步地，三通管與二級(jí)燃料接口A2連接的支管或與三級(jí)燃料接口連接的支管上設(shè)置有流量控制閥，通過(guò)該流量控制閥分配進(jìn)入二級(jí)燃料接口A2、三級(jí)燃料接口A3的燃料量。

當(dāng)然，超低熱值燃料源通過(guò)兩條獨(dú)立的接管分別與二級(jí)燃料接口A2、三級(jí)燃料接口A3連通也是可行的，具體可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合和需要調(diào)整。

具體的方案中，一級(jí)助燃風(fēng)接管31、二級(jí)助燃風(fēng)接管32和三級(jí)助燃風(fēng)接管33可以來(lái)源自一個(gè)總管路，該總管路與助燃風(fēng)機(jī)連接。當(dāng)然，也可有其他多樣管路連接方式，具體如圖1中所示，二級(jí)助燃風(fēng)接管32和三級(jí)助燃風(fēng)接管33為一條管路分出的兩條支路。

具體地，助燃風(fēng)機(jī)可以選用離心風(fēng)機(jī)，在各助燃風(fēng)接管上可分別設(shè)置控制閥，以控制進(jìn)入各燃燒區(qū)域的空氣配給量。

具體的方案中，該熱風(fēng)爐的外層圓筒為換熱器12，前述二級(jí)助燃風(fēng)接口B2、三級(jí)助燃風(fēng)接口B3均開(kāi)設(shè)于換熱器12上，并分別通過(guò)接管13、14與內(nèi)層圓筒11的內(nèi)腔連通。也就是說(shuō)，二、三級(jí)助燃風(fēng)先進(jìn)入換熱器12內(nèi)換熱，再經(jīng)接管13、14進(jìn)入主燃燒室111、副燃燒室112。

如此設(shè)計(jì)，二級(jí)助燃風(fēng)和三級(jí)助燃風(fēng)在進(jìn)入燃燒室內(nèi)助燃前，先進(jìn)入換熱器12進(jìn)行預(yù)熱升溫，有助于后續(xù)進(jìn)入燃燒室內(nèi)的燃燒，提高燃燒效率。同時(shí)，該換熱器12還能夠起到降低熱風(fēng)爐的外表溫度，提高作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全性的作用。

更具體地，換熱器12可以設(shè)為旋流式換熱器，具有較高的換熱效率；具體的方案中，主燃燒室111、副燃燒室112設(shè)有內(nèi)襯，也就是在內(nèi)層圓筒11的內(nèi)壁設(shè)置內(nèi)襯，以起到保溫和隔熱的效果，具體地，內(nèi)襯為多層復(fù)合耐火材料。

此外，在滿足工藝性能的前提下，該熱風(fēng)爐還可以具有火焰監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、燃料壓力監(jiān)測(cè)、出口氧含量監(jiān)測(cè)以及其它完善的安保聯(lián)鎖報(bào)警功能，這些功能的實(shí)現(xiàn)均可參照現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)，此處不再一一贅述。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種熱風(fēng)爐進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。