一种高效面状间歇式加热炉制造技术

本发明专利技术公开了一种高效面状间歇式加热炉，包括加热炉体和加热炉体形成的加热炉膛空间；加热炉体内侧面设置有内部隔热层，其外侧面设置有外部隔热层；加热炉体设有主燃料燃烧喷嘴、面状排列式燃烧喷嘴、测量温度装置、测量含氧量装置、加热炉门、燃烧尾气出口、各电磁阀、以及相应的燃料及空气入口；面状排列式燃烧喷嘴设有若干个，分别分布在加热炉体上下左右四个侧面；燃料入口及空气入口的电磁阀与测量温度装置、测量含氧量装置分别相连；燃烧尾气出口设置在加热炉体的后下方。本结构利用主燃烧喷嘴以及侧面的均一面状燃料燃烧火焰为加热热源，通过调控输入功率，优化燃料供应方式来提高加热炉膛内部温度分布的均一性及加热性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种高效面状间歇式加热炉


[0001]本专利技术涉及热能与动力工程
，尤其涉及一种高效面状间歇式加热炉。

技术介绍

[0002]工业加热炉是工业应用过程必不可少的设备，其种类繁多、应用规模大且耗能高，广泛应用于各个行业中。其在工业能耗中的占比可高达60％。目前，我国的工业加热炉主要是以燃煤为主。而煤是不可再生能源，并且燃烧时会排放大量污染物。因此，需要寻找可替代的清洁能源迫在眉睫。
[0003]近年来，为了优化我国的能源结构，用天然气替代煤炭得以大力推行，其产量接近十年前的2倍。天然气应用于工业加热炉中的比例在上升。据研究将天然气应用于工业加热炉中的绝对热利用率可高达80％。但由于天然气有火焰传播速度慢、燃烧性能较差且燃烧时有碳排放等缺点，在工业加热炉中直接燃烧时效率远低于理论值。
[0004]为了改善常见天然气工业加热炉的不足，通常从掺杂燃烧性能更好的燃料和优化加热炉结构两种方面进行优化。从掺杂燃料优化角度，氢气作为无碳燃料，具有较高的能量密度，并且完全燃烧时没有二氧化碳等污染物排放。将其部分替代天然气燃料能有效降低点火能、提高燃料燃烧温度、增快燃烧速率和降低碳排放，从而有效提高燃料的燃烧效率。从优化加热炉结构角度，常见的天然气加热炉往往存在加热不均匀的问题，即随着火焰的传播，近壁面处的加热温度逐渐下降。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种面向风电光伏需求的高效面状间歇式加热炉，该装置可在加热炉膛内形成温度均一的气态碳氢化合物或掺氢燃料燃烧火焰，能在提高燃料使用率和实现节能减排的同时，增强高温加热过程均匀性。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种高效面状间歇式加热炉，包括加热炉体和加热炉体形成的加热炉膛空间；所述加热炉体内侧面设置有内部隔热层，其外侧面设置有外部隔热层；所述加热炉体设有主燃料燃烧喷嘴、面状排列式燃烧喷嘴、测量温度装置、测量含氧量装置、加热炉门、燃烧尾气出口、各电磁阀、以及相应的燃料及空气入口；所述主燃料燃烧喷嘴分布于所述加热炉体的正面，其喷嘴对着所述加热炉膛空间的中心，所述加热炉门位于所述加热炉体的后面，所述主燃料燃烧喷嘴与所述加热炉门位置相对；所述面状排列式燃烧喷嘴设有若干个，分别分布在所述加热炉体上下左右四个侧面；燃料入口的电磁阀与所述测量温度装置相连，空气入口的电磁阀与所述测量含氧量装置相连；所述面状排列式燃烧喷嘴、测量温度装置、测量含氧量装置均位于所述加热炉体内的加热炉膛空间中，所述燃烧尾气出口设置在所述加热炉体的后下方。
[0007]主燃料燃烧喷嘴分布于加热炉体的正面，并于加热炉膛空间内形成拉长型火焰，形成加热炉火焰的主体部分；面状排列式燃烧喷嘴分布于加热炉体上下左右四个侧面，并于加热炉膛空间内形成上下左右四个侧面的均一面状火焰；面状排列式燃烧喷嘴主要是喷
射较少的燃料，从而减少沿火焰传播方向上的温度损失；燃料入口的电磁阀与测量温度装置相连，空气入口的电磁阀与测量含氧量装置相连，通过处理相应的温度和含氧量信号来有针对性地调控燃料和氧气的输入量；内部隔热层位于加热炉体与加热炉膛空间之间，内部隔热层可防止加热炉膛空间内部热量向加热炉体耗散；外部隔热层位于加热炉体与外部环境空间之间，外部隔热层可防止加热炉体内部热量向外部环境耗散；燃烧尾气出口分布于加热炉体的后下方，将炉膛内燃烧并利用后的燃烧尾气向外排出炉膛。本炉体利用加热炉膛内上下左右四个侧面的均一面状燃料燃烧火焰为辅助加热热源，提高了加热炉膛内部温度分布的均一性，提高了加热炉的加热性能。
[0008]所述燃烧尾气出口内设置有吸水装置。由于掺氢后的燃料燃烧产物中水分含量较多，尾气中的水蒸气生成量大，直接将高温水蒸气排放到环境中形成液态的水，吸水装置的设置，增添吸水材料，减少尾气中冷凝水的排放。
[0009]射入所述加热炉体的燃料为气态碳氢化合物、气态纯氢中的至少一种。
[0010]所述面状排列式燃烧喷嘴射入燃料的体积为所述主燃料燃烧喷嘴射入燃料体积的八分之一。
[0011]所述面状排列式燃烧喷嘴采用扩散式燃烧器，每个所述面状排列式燃烧喷嘴在所述加热炉体壁面呈等间距分布，且间隔距离为所述主燃料燃烧喷嘴直径的1.5倍～2倍。面状排列式燃烧喷嘴采用扩散式燃烧器，通过扩散形式形成面状的火焰，从而在减少投入燃料情况下达到相同加热效果，且增强加热炉内的温度均一性。
[0012]位于相对面且位置相对的所述面状排列式燃烧喷嘴之间的间距为所述主燃料燃烧喷嘴的最大外径的1倍～1.5倍。
[0013]所述面状排列式燃烧喷嘴的喷射方向与所述主燃料燃烧喷嘴的喷射方向呈垂直分布。
[0014]所述燃烧尾气出口设置在水平方向上和该侧面最靠近所述加热炉门的所述面状排列式燃烧喷嘴之间的距离为5倍～10倍所述主燃料燃烧喷嘴直径的地方。
[0015]所述燃烧尾气出口的内径与所述主燃料燃烧喷嘴直径一致。
[0016]与现有技术对比，本专利技术的优点在于：
[0017](1)燃料气(天然气，氢气或者两者的混合气)与空气通过适用于扩散燃烧形式的喷射管口，形成面状均匀分布的燃料气与空气分布，可以形成均匀分布的天然气，氢气或者两者混合气的面状燃烧火焰。提高燃烧喷嘴对燃烧原料适应性，改善主燃料燃烧区近壁面温度沿着传播方向递减的问题，增强燃料燃烧过程中温度均一性。
[0018](2)在面状排列式燃烧喷嘴中喷射的燃料和空气组分含量均相同，相邻的面状排列式喷嘴上的火焰燃烧过程具有一样的燃烧氛围，从而提高面状燃烧器上相邻火焰的燃烧稳定性。
[0019](3)通过合理设置主燃料燃烧喷嘴和面状排列式燃烧喷嘴的结构，来实现燃料气(天然气、氢气及两者混合物)的稳定燃烧。根据工业加热炉所需工况，调节不同燃料组分条件下能稳定燃烧的燃烧器结构，从而在更广泛的燃料组分条件下实现稳定的燃烧和均一的温度氛围。
[0020](4)进一步地，通过测量近壁面处的温度和含氧量，比较其与设定值之间的区别，从而分别控制燃料和空气入口处的电磁阀，调节燃料和空气的进气量。因此可在减少燃料
投入的条件下，达到很好的加热效果，从而实现节能减排，提高能源的利用率。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例的主视图；
[0022]图2为本专利技术实施例的左视图；
[0023]图3为本专利技术实施例面状排列式燃烧喷嘴的结构示意图；
[0024]图4为本专利技术实施例主燃料燃烧喷嘴的结构示意图；
[0025]图5a为本专利技术实施例投入100kW的混合燃料只从主燃料喷嘴中喷射燃烧的温度场分布图；
[0026]图5b为本专利技术实施例投入25kW的混合燃料只从主燃料喷嘴中喷射燃烧的温度场分布图；
[0027]图5c为本专利技术实施例投入10kW的混合燃料只从主燃料喷嘴中喷射燃烧的温度场分布图。
[0028]图中附图标记含义：1、主燃料燃烧喷嘴；2、面状排列式燃烧喷嘴；3、测量温度装置；4、测量含氧量装置；5、内部隔热层；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效面状间歇式加热炉，其特征在于：包括加热炉体和加热炉体形成的加热炉膛空间；所述加热炉体内侧面设置有内部隔热层，其外侧面设置有外部隔热层；所述加热炉体设有主燃料燃烧喷嘴、面状排列式燃烧喷嘴、测量温度装置、测量含氧量装置、加热炉门、燃烧尾气出口、各电磁阀、以及相应的燃料及空气入口；所述主燃料燃烧喷嘴分布于所述加热炉体的正面，其喷嘴对着所述加热炉膛空间的中心，所述加热炉门位于所述加热炉体的后面，所述主燃料燃烧喷嘴与所述加热炉门位置相对；所述面状排列式燃烧喷嘴设有若干个，分别分布在所述加热炉体上下左右四个侧面；燃料入口的电磁阀与所述测量温度装置相连，空气入口的电磁阀与所述测量含氧量装置相连；所述面状排列式燃烧喷嘴、测量温度装置、测量含氧量装置均位于所述加热炉体内的加热炉膛空间中，所述燃烧尾气出口设置在所述加热炉体的后下方。2.根据权利要求1所述的高效面状间歇式加热炉，其特征在于：所述燃烧尾气出口内设置有吸水装置。3.根据权利要求1所述的高效面状间歇式加热炉，其特征在于：射入所述加热炉体的燃料为气态碳氢化合物、气态纯氢中的至少一种。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，赖诗妮，陈达南，李兴，黄宏宇，小林敬幸，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：