[发明专利]一种工业加热炉膜法富氧局部增氧助燃方法

说明书

本发明涉及一种提高工业加热炉燃烧效率的方法，具体地说是采用膜分离技术提供富氧，部分代替空气达到提高工业加热炉的燃烧效率，节约能源、减少由于燃料燃烧不充分对环境造成污染之目的。

目前，全国每年大约要燃烧掉5×10⁸吨标准煤，大部分是用普通空气助燃，不仅燃烧效率低，造成能源浪费，而且由于燃料燃烧不完全，严重污染环境。另一方面，利用膜分离技术提供富氧在工业上已经是较成熟的技术。本发明的发明者们早期曾提供一种用膜分离法制取富氧的装置(CN96226724.4)，这种制备富氧的装置由于设备简单，操作方便，安全可靠，起动快，规模可小可中，投资少，节能效果显著，用途广等。

本发明的目的是将膜分离技术提供的富氧用于工业加热炉，建立一种提高工业加热炉燃烧效率的方法。这种工艺用于工业加热炉不仅能提高燃烧效率显著节省能耗，而且还能延长炉龄和减轻环境污染，可收到较大的经济和社会效益。

为实现上述目的，本发明利用膜法制备富氧气体代替部分空气，建立一种提高工业加热炉的燃烧效率的方法，其特征在于是采用局部增氧法，即用所需空气量1～3％的富氧气体，集中局部增氧，提高燃料的燃烧效率；而富氧气体是采用含氧量为25～30％的富氧空气。上述所谓集中局部增氧不是将富氧气体混入普通的助燃空气内通入燃烧炉，而是将富氧气体在距燃料3～25cm近距离，直接集中喷射到燃料中造成燃烧层的局部增氧进行充分燃烧。

本发明中为充分利用工业加热炉的热量，提高热效率，可增加一热交换工序，增设一热交器，利用燃烧炉排放的烟气加热富氧气体，再将高温富氧气体进入炉膛内实现局部增氧，产生更好的燃烧效果。

具体地说本发明的工业加热炉膜法富氧局部增氧助燃方法按下过程：

1.由膜法制富氧装置提供氧含量为25～30％的富氧气体；

2.富氧气体通过稳压罐，稳定富氧气体流量；

3.通过增压风机向燃烧炉提供一定风压的富氧气体；

4.富氧气体通过热交器提高气体温度；

5.高温富氧气体由设置在燃烧炉内，与燃料层近距离设置的喷嘴直接射向燃料层进行助燃，富氧气体的通入量为助燃空气量的1～3％。

下面通过实施例对本发明的技术给予进一步地说明。

实施例1  富氧局部增氧助燃方法的应用

利用60m²的天然气蓄热式马蹄焰高碱玻璃球池炉，该炉按普通工艺，二次风约20,000标方/时，吨玻璃液天然气平均耗量约363标方。

对上述工业炉采用本发明技术进行改造，增设一套膜法制富氧设备，一稳压罐，一增压风机，及一热交换器。其中稳压罐为一密闭罐体，罐内装有百叶挡板，罐体下部设有自动排水装置；热交换器利用炉体排出烟气进行加热，可使富氧气体由常温提高40～60℃；膜法制富氧装置按CN96226724.4技术，采用卷式膜组件，可平稳以250标方/时量提供含氧28～30％的富氧气体。富氧气体喷嘴为带扩散角的圆形耐热钢管，扩散角为35°，安装在燃料喷嘴下15cm。附设设备均可按常规技术进行设计。

上述富氧助料工艺条件为：喷嘴以100～110m/s流速喷射80℃富氧气体，配气量200标方/时，二次风由原20,000标方/时降到约10,000标方/时，调整二次风进入量，使过剩空气系数为1.03～1.5。

采用本发明的技术后，吨玻璃液天然气平均耗量降至308标方，同时产品产量和质量均有明显提高。由于燃料燃烧充分，明显减轻排放烟尘对大气的污染(达到环境要求)，且采用富氧助燃方法所需设备投资4个月就能收回。

实施例2  富氧气体使用量的影响

本发明采用富氧局部增氧助燃方法提高燃料的燃烧效率。当富氧气体使用量少于1％时，其助燃效果不十分明显，而当富氧气体使用量过大时，不但增加膜法制富氧装置的设备投资，而且增加工业炉的运行费用。利用实例1的天然气蓄热式马蹄焰高碱玻璃球池炉改造后的设备进行富氧气体使用量试验，其结果列于表1。

本发明的助燃方法可以适用于各种工业加热炉(锅炉、釜式炉、管式炉、反射炉、平炉、隧道炉等)及各种加热炉(单元窑、马蹄焰窑、双碹窑、立窑等)。均可达到节能、增产、延长炉龄和减少排放气对大气污染的效果。同时又由于附设设置简单(可按常规设计)，投资少，所以特别适于对目前工业加热炉进行改造。

表1                  富氧气体使用量的影响富氧气体使       二次风量       富氧气体量/      天然气耗量/吨用量(标方/时)    (标方/时)      二次风量(％)     玻璃液(标方)