[实用新型]一种纯氧管式加热炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种纯氧管式加热炉，属于加热炉领域。

背景技术

管式加热炉是石油炼制、石油化工、化肥、化纤工业中使用的重要加热设备，它利用燃料在炉膛内燃烧时产生高温火焰为热源，加热炉管中高速流动的物料，使其在管内进行化学反应，或达到后续工艺过程所要求的温度。

现有的加热炉的加热方式为燃料在空气的条件下燃烧，存在燃烧强度低、排放的烟气中有氮氧化物污染、烟气中的热量不能充分利用等问题。且烟气中大量氮气的存在,造成烟气排放热量损失；同时氮气为原子气体，几乎无辐射能力，辐射换热是加热炉换热主要的方式之一，在常规空气助燃的情况下，无辐射能力的氮气所占比例很高，因此烟气的黑度很低，影响了烟气对炉管辐射换热面的传热。

实用新型内容

为了解决现有技术中加热炉存在的燃烧强度低、排放的烟气中有氮氧化物污染、烟气中的热量不能充分利用等缺陷，本实用新型提供一种纯氧管式加热炉。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种纯氧管式加热炉，包括加热炉本体和燃料供应装置，还包括循环风机、供氧装置和第一余热回收器；加热炉本体的烟气出口通过管路与循环风机的进口连通；循环风机的出口通过管路分支为两路，分别为第一支路和第二支路，第一支路与供氧装置的氧气出口管路汇合后通入加热炉本体的进风口内，第二支路通向第一余热回收器的热源进口，第一余热回收器的热源出口通过管路通向大气；燃料供应装置的出料口通过管路通入加热炉本体的进风口内。

燃烧烟气在加热炉内经辐射传热、对流传热后，通过循环风机进入第一支路的循环烟气与供氧装置中的纯氧(纯度大于95％)混合，混合气体中氧浓度控制在20～50％，混合气进入管式加热炉的燃烧器助燃燃料；混合气中几乎没有氮气，辐射强度提高了，炉膛温度有适当降低。

上述烟气进入循环风机，进行闭路循环，风机出口分两路，一路与氧气混合循环回加热炉，另一路经余热回收器，回收其中的可利用热量后排放，或进行二氧化碳生产；加热炉排放烟气主要成分为二氧化碳和水，由于水蒸气的气化潜热大，排烟水含量高，有利于预热的回收利用，水分冷凝后，气体中主要成分为二氧化碳，有利于回收利用。

加热炉本体内设有燃烧器是现有技术，采用空气助燃火嘴时，控制混合气中氧气体积浓度为20～32％，采用富氧助燃火嘴是，控制混合气中氧气体积浓度为32％～50％。

为了将烟气回收的能量用于加热炉燃烧，纯氧管式加热炉，还包括氧气预热器和燃料气预热器，供氧装置的氧气出口管路通入氧气预热器的冷源进口，氧气预热器的冷源出口通过管路与第一支路汇合后通入加热炉本体的进风口内；第二支路通向氧气预热器的热源进口，氧气预热器的热源出口通过管路与燃料气预热器的热源进口连通，燃料气预热器的热源出口通过管路与第一预热回收器的热源进口连通，第一预热回收器的热源出口通过管路通向大气；燃料供应装置的出料口通过管路与燃料气预热器的冷源进口连通，燃料气预热器的冷源出口通过管路通入加热炉本体的进风口内。这样通过第二支路中的烟气对氧气和燃料气进行预热，第二支路中的烟气依次经过氧气预热器和燃料气预热器后，再经过第一预热回收器回收余热，最后放空，或通向二氧化碳收集装置。这样可以进一步降低能耗。

为了进一步提高能量的回收利用，同时延长风机的使用寿命，纯氧管式加热炉，还包括第二余热回收器，加热炉本体的烟气出口通过管路与第二余热回收器的热源进口连通，第二余热回收器的热源出口通过管路与循环风机的进口连通。过高的烟气温度会对循环风机造成一定的损坏，因此，为了延长风机的使用寿命，在进入风机之前，先将烟气温度降下来。加热炉烟气出口处的烟气温度为1000-300℃，经第二余热回收器后的烟气温度为 500-150℃，经氧气预热器加热后的氧气的温度为不大于150℃，经过第一预热回收器后的烟气温度小于100℃，这样会使水的潜热得到充分的利用，同时提高所收集二氧化碳的纯度。

本申请第一热回收器和第二余热回收器可以是热管、热泵、换热器、废热锅炉等。

为了提高适应性，氧气预热器和燃料气预热器均为板式换热器。这样可以进一步提高换热效率。

第一热回收器、第二余热回收器、氧气预热器和燃料气预热器均分别包括热源进口、热源出口、冷源进口和冷源出口，烟气从热源进口进入，从热源出口流出，待加热物质从冷源进口进入，从冷源出口流出，从而实现了冷热源的热交换。