[发明专利]一种高温烟气掺氧气的燃烧方法

说明书

技术领域

本发明属燃烧技术领域，涉及烟气的余热的综合利用方法，具体涉及一种利用燃烧产生的高温烟气和氧气混合取代空气作为助燃剂的高效燃烧方法。

背景技术

工业领域消耗能源占世界能源消耗总量的三分之一，CO₂排放量占世界CO₂总排放的40％。为提高能源利用效率、减少CO₂排放，必须改变能源利用方式。

在加热炉领域，目前公知最高效的燃烧技术是蓄热式技术。该技术可将空、煤气预热到800～1000℃，排烟温度可降低到150℃左右，得到迅速推广应用。但实践证明，由于蓄热式燃烧方式属于切换回热燃烧方式，烟气余热靠中间载体(蓄热体)传递给空、煤气，蓄热体蓄热、放热过程的切换必须通过换向体统频繁换向才能实现，存在下述不利因素：(1)蓄热式换向过程为“切断煤气——换向——重新输入煤气”，每次换向都会使炉内火焰灭火三分钟左右。火焰的频繁灭火与着火引起炉温频繁波动。(2)换向过程引起炉膛压力大幅度波动。生产实践证明，换向切断煤气后炉压一般降低至-30Pa左右，换向后迅速增加至+75Pa以上。(3)蓄热体在高温度下工作，由于频繁换向而发生剧烈变化，容易受到破坏，使排烟和燃料、空气供应受阻，严重影响生产。(4)换向时，换向阀与喷嘴之间管道中的煤气会被抽出炉外，造成燃料损失，换向周期越短，燃料损失就越大。(5)自动控制难度大。

专利“一种直接回热燃烧的火焰式加热炉”(申请号：CN200720102321.8)公布了一种直接回热燃烧的火焰式加热炉，用于解决现有蓄热式燃烧加热炉工作状态不断切换的问题。但实现燃烧产物中CO₂收集难度大

专利“富氧供风的双蓄热式高温贫氧燃烧器”(申请号：CN201120072025.4)公布了一种改进的蓄热式燃烧方法，利用富氧空气供风减少烟气带走余热，加强炉内传热效率，利用蓄热体回收烟气余热，预热助燃空气和燃气，实现高温贫氧燃烧条件，弱化工业炉内的氧化性气氛以大幅度降低被加热物料氧化烧损率，从而解决工业炉高能耗、低成材率及氮氧化合物排放的问题，并且使难燃烧燃料燃烧充分。该法中由于空气持续作为助燃剂，燃料燃烧产生的热量仍需要加热空气中的氮气，还存在提高热效率的空间，烟气带走的余热仍较大，同时回用的烟气用于炉内降温而不是助燃，没有更好地发挥其余热作用。

专利“富氧、蓄热式空气预热与烟气再循环技术”(专利号：CN1360192A)公布了工业炉用富氧燃烧、蓄热式空气预热与烟气再循环的组合技术，将高温蓄热空气预热技术、富氧空气助燃技术和烟气再循环技术中的2～3者组合，在对旧炉改造，采用高效燃烧技术方面有一定积极作用，但同样不能避免空气作为助燃剂的缺点和实现燃烧产物中CO₂收集难度大的问题。

众所周知与其它燃烧技术相比，富氧燃烧技术由于具有如下优点：减少了单纯用空气作为助燃剂时加热空气中的氮气的热量，可单纯使用低热值燃料(如：高炉煤气)作为工业炉的燃料等。但受制氧成本的影响，应用范围并不广泛。但在钢铁企业中，今年来由于一些节能项目(如：干熄焦)的不断投入，企业对氮气的需求量不断增加，产生了氮气不足、氧气大量过剩的氮氧不平衡的问题。如何利用好过剩氧气成为钢铁企业面临的一个难题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种高温烟气掺氧气的燃烧方法，用燃烧产生的高温烟气与氧气混合取代空气作为助燃剂，未回用的烟气用于预热燃料，实现高炉煤气的高效燃烧，使烟气余热利用最大化，减少用空气作助燃剂时用于加热空气中氮气的热量。

本发明的技术方案是这样的，

用燃烧产生的高温烟气与氧气混合取代空气作为助燃剂，其工艺路径为：高温烟气→配氧气→与煤气混合→加热炉燃烧→高温烟气回用，具体工艺为：烟气从加热炉出口烟道处由回用烟气引风机抽回加热炉，与氧气管道提供的氧气混合，氧气和烟气的混合物作助燃剂与热煤气管道提供煤气在加热炉中燃烧，剩余烟气经煤气换热器预热煤气，预热煤气的烟气后经烟囱排放大大气环境中。

本发明要求回用的高温烟气与氧气的混合物中氧含量体积比为19％～70％，混合物中氧含量体积比为21％～24％时效果更佳；氧气的量按其与煤气的比例为1∶0.38(体积比)的比例进行配给。