[发明专利]用于工业窑炉节能减排的膜法局部富氧助燃系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于燃油、燃气和燃煤等工业炉的助燃系统，以及应用该系统的工业炉。

背景技术

目前我国绝大部分工业炉仍采用空气助燃，这造成了能源的极大浪费。富氧助燃技术因其具有提高火焰温度、降低燃料的燃点、促进燃烧完全、减少CO、NO_x排放等优点，近年来在国外得到了广泛应用。

膜法富氧技术是根据高分子复合膜渗透的原理，利用空气中各组分的渗透速率不同，使空气中氧和氮分子在压力差驱动下透过富氧膜，由于富氧膜的特性是氧分子比氮分子透过率大，在膜低压一侧收集富氧空气，收集后气体中的富氧含量为25％～32％。

虽然国内已有膜法富氧助燃技术应用于实际的生产实践之中，然而其节能效果还不是很理想。本发明人多年从事工业炉的膜法富氧助燃研究，在此提供一种新的膜法富氧助燃系统，将该系统应用于实际生产中，能够大大提供工业炉的节能效果，更突出的特点是系统能够长时间平稳地运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种膜法富氧助燃系统以及应用该系统的工业炉。

本发明提供：

一种膜法富氧助燃系统，其特征在于，包括：

过滤器1：带干燥剂滤芯，与通风机2连接；

通风机2：出口管路连接到富氧膜装置3；

富氧膜装置3；

水环式真空泵4：包括真空止回阀、调节阀、真空表、真空泵和水循环控制，富氧膜装置3出口的富氧空气经过真空止回阀、调节阀、真空表后进入真空泵，并经过真空泵抽真空后进入气水分离装置5；

气水分离装置5；

脱湿装置6；

增压稳压装置8；

初步预热装置9：以工业炉排放的烟气作为加热气体，对富氧空气进行预加热；

预热装置10：调节富氧空气达到恒定温度；

富氧燃烧器11：接入工业炉12内；

其中富氧燃烧器11具备如下结构：中心点为中心燃气喷嘴111，外周均匀分布n个富氧空气喷嘴112，再向外均匀分布n个外周燃气喷嘴113，富氧空气喷嘴与外周燃气喷嘴数目相同，而且每个外周燃气喷嘴与最接近的两个富氧空气喷嘴成等腰三角形，其中n为3-7，优选为5；

空气经过滤器1过滤后进通风机2，然后经富氧膜装置3分离，得到富氧空气，富氧空气经水环式真空泵4排入气水分离装置5，分离出水汽后的富氧空气进入脱湿装置6，经脱湿干燥后进入增压稳压装置8，然后以一定压力进入初步预热装置9，利用工业炉排放的烟气进行预加热，然而进入预热装置10加热到设定的温度，最后富氧空气通过富氧燃烧器11送至工业炉进行助燃。

上述膜法富氧助燃系统，优选富氧燃烧器具备图3所示结构。

上述膜法富氧助燃系统，优选在脱湿装置6和增压稳压装置8之间还包括一氧浓度调节系统7，氧浓度调节系统7包括富氧空气进口71、空气进口72，比例阀73、氧浓度传感器74、单片机75以及位移传感器76，氧浓度传感器74位于富氧喷嘴附近，恒定的氧浓度的富氧空气由脱湿装置6出来进入氧浓度调节系统7，然后根据监测的燃烧情况调节氧浓度后进入增压稳压装置8。

其中氧浓度调节系统7的工作原理为：首先调试确定燃烧最佳状态时氧浓度传感器74测定的氧浓度值，其次以该氧浓度值为设定值，继而以该设定值与氧浓度传感器74实际测得的氧浓度值之差值调节输送至炉内的富氧空气的氧气浓度。氧浓度调节系统7优选线性调节。

上述膜法富氧助燃系统中，干燥剂滤芯中干燥剂优选为变色硅胶和分子筛。

富氧膜装置3可选用现有的卷式膜组合或中空显微膜组合空气分离富氧装置。

气水分离装置5可选用现有的离心或丝网气水分离器。

脱湿装置6可选用现有的冷冻法或吸附法脱湿器。

增压稳压装置8可选用现有的蓄势稳压罐。

初步预热装置9可选用板式空气预热器。

预热装置10可选用现有的电阻丝加热器。

上述膜法富氧助燃系统，优选富氧空气在预热装置10预热后为130℃。

本发明还提供：

工业炉，其包括本发明所述的膜法富氧助燃系统。所述工业炉优选燃烧燃气的锅炉、加热炉、焚烧炉、冶炼炉、造气炉。

本发明中采用特定结构的富氧燃烧器，因此更有利于燃料的充分燃烧，较现有的同类助燃系统节约5％以上的能源。