1.本發(fā)明屬于工業(yè)爐窯技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

2.我國熔煉爐數(shù)量居多且分布廣泛。多數(shù)熔煉爐存在能耗高、污染嚴(yán)重的特點，采用煤改氣之后雖然大幅度降低了粉塵、二氧化硫的排放，但是氣體燃料如天然氣、混合煤氣等燃燒時產(chǎn)生的氮氧化物(主要是no)仍不容忽視。高溫熔煉爐的爐膛出口煙氣溫度通常高達1000℃以上，為了提高熱效率，降低排煙熱損失，通常采用蓄熱體將煙氣的熱量回收并預(yù)熱空氣，但是形成的高溫空氣燃燒造成了火焰峰值溫度高達1800℃以上，熱力no急劇升高，氮氧化物的原始排放峰值甚至高達1000-3000mg/m3。隨著我國生態(tài)文明建設(shè)的推進，工業(yè)爐窯環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，現(xiàn)有技術(shù)要求熔煉爐no排放濃度不得超過100mg/m3，由此可見，對于高溫的工業(yè)窯爐來說，氮氧化物的治理問題迫在眉睫。除了氮氧化物排放之外，碳氫燃料的高能耗燃燒也排放了大量的co2，在碳中和、碳達峰背景下，如何降低燃料耗量，提升高溫熔煉爐熱效率，通過節(jié)能減少co2排放的方法非常值得關(guān)注。

3.氮氧化物的控制技術(shù)分為低氮燃燒技術(shù)和煙氣脫硝技術(shù)，包括燃料分級燃燒、空氣分級燃燒、煙氣再循環(huán)燃燒以及無焰燃燒技術(shù)以及燃燒后的sncr及scr脫硝。分級燃燒可降低nox排放30％-50％，煙氣再循環(huán)燃燒降低no排放15％-40％左右，但是對于分級燃燒來說一旦氣流組織不好，往往會造成熄火或者co排放濃度升高；煙氣再循環(huán)如循環(huán)比例不當(dāng)同樣會帶來燃燒不穩(wěn)定，燃燒和熱效率降低；無焰燃燒技術(shù)具有峰值溫度相對較低、爐內(nèi)反應(yīng)區(qū)擴大和溫度分布均勻的特性，被國際燃燒界譽為21世紀(jì)最有發(fā)展前景的燃燒技術(shù)之一，no排放較之常規(guī)燃燒可降低70％以上，但其著火穩(wěn)燃條件相對苛刻，要求爐膛壁面溫度達到燃氣自燃點溫度以上；采用尾部scr脫硝可以高效穩(wěn)定脫除煙氣中的no，但是其應(yīng)用條件也有局限，如需要具有合適的溫度窗口(一般在350-420℃)、合適的催化劑組分等，同時，尾部脫硝技術(shù)還面臨催化劑失效更換等運行成本昂貴的難題。

4.現(xiàn)有技術(shù)1公開了一種低nox排放的無焰燃燒裝置及其燃燒方法(申請?zhí)?01911361988.3)，該裝置考慮了工業(yè)窯爐常溫點火和窯爐低溫啟動，通過設(shè)置一次空氣環(huán)縫以穩(wěn)定燃燒火焰，實現(xiàn)常溫點火和低溫穩(wěn)定運行；并在空氣總管入口處設(shè)置空氣調(diào)節(jié)閥，調(diào)控一、二次空氣的比例以實現(xiàn)燃燒裝置高/低溫工作模式的自由切換。但是該專利裝置在低溫啟動階段僅采用空氣分級燃燒技術(shù)，降nox能力有限，并且容易產(chǎn)生高濃度的co和冒黑煙的現(xiàn)象，因此需保持較大的過量空氣系數(shù)，對窯爐的熱效率非常不利。

5.現(xiàn)有技術(shù)2公開了一種富氧無焰燃氣燃燒器及其控制方法(申請?zhí)朿n104266190a)，該裝置在普通常規(guī)燃燒器上設(shè)置純氧噴管，借助于高速氧氣射流對燃燒煙氣的卷吸實現(xiàn)無焰燃燒，達到提高溫度均勻性、降低nox排放濃度的目的。但該專利裝置需要采用高速高壓力的純氧，設(shè)備及管路系統(tǒng)組成復(fù)雜，且運行成本較高，難以實現(xiàn)工業(yè)窯爐的節(jié)能和經(jīng)濟運行。

6.現(xiàn)有的熔煉爐雖然采用蓄熱體回收煙氣的大部分熱量起到了較好的節(jié)能效果，但是面對目前環(huán)保日益嚴(yán)格、碳排放嚴(yán)格控制的新形勢下，現(xiàn)有的燃燒技術(shù)還存在以下缺陷：

7.(1)對于蓄熱式燒嘴來說，熔煉爐蓄熱體僅僅回收了煙氣的熱焓，提升了助燃空氣的預(yù)熱溫度，在爐內(nèi)形成了高溫空氣燃燒，有助于提升火焰溫度、爐膛平均溫度以及實現(xiàn)低熱值氣體燃料的高效燃燒和利用，但是高溫燃燒造成了氮氧化物的急速增長；煙氣從爐膛出來，經(jīng)過蓄熱體吸熱后的低溫?zé)煔鉁囟韧ǔＴ?00～300℃之間，該部分的煙氣余熱通常直接散失，未加以回收利用，造成了一部分能源浪費；且由于煙氣溫度相對較低，工業(yè)爐窯的尾部scr所處煙氣溫度區(qū)域不理想，造成scr效率不高，且高濃度的no經(jīng)scr進行脫除其運行成本也相對較高；同時由于工業(yè)爐窯現(xiàn)場空間有限，沒有合適的空間噴氨和噴尿素區(qū)域，因此燃燒后加sncr也難以實施。

8.(2)目前常規(guī)低氮燃燒技術(shù)主要是分級燃燒和煙氣再循環(huán)燃燒及二者的結(jié)合，在蓄熱式窯爐上實施的空氣分級燃燒技術(shù)，降低nox程度有限，同時窯爐往往爐內(nèi)體積較之鍋爐來說相對較小，如果空氣和燃料的混合效果不好，還會造成煙氣中co濃度升高，降低燃燒效率且難以滿足未來的嚴(yán)格排放要求；在蓄熱式燃燒的過程中加裝煙氣再循環(huán)會增加燃燒器管路的復(fù)雜性，運行成本提高，同時還會帶來燃燒器風(fēng)機喘振、燃燒不穩(wěn)定、火焰溫度降低、燃燒效率降低等多種不良影響，且nox降低程度有限。

9.(3)無焰燃燒雖能有效降低nox的排放，但其形成條件相對苛刻，在窯爐常溫、冷態(tài)啟動以及爐膛低溫升溫階段都無法穩(wěn)定燃燒，僅當(dāng)爐膛壁面溫度達到或者超過燃氣自燃點以上時，才能實現(xiàn)無焰燃燒。

10.(4)對于有色金屬熔煉爐，為了保證燃燒充分，通常采用較高的空氣過剩系數(shù)，爐內(nèi)氧濃度將會相應(yīng)上升，爐內(nèi)熔融工質(zhì)氧化燒損增加，產(chǎn)生大量的爐渣及飛灰，降低了熔融工質(zhì)的產(chǎn)出率，使得窯爐的熱經(jīng)濟性降低、能耗增加。

11.通過上述分析，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及缺陷為：

12.(1)現(xiàn)有蓄熱式加熱方法或系統(tǒng)僅僅回收了煙氣的熱焓，煙氣的余熱沒有得到充分的利用，造成了能源浪費，燃燒過程會產(chǎn)生非常多的氮氧化物；scr效率不高，且高濃度的no經(jīng)scr進行脫除其運行成本高；同時燃燒后加sncr難以實施。

13.(2)目前常規(guī)低氮燃燒技術(shù)如果要達到較低的氮氧化物排放，容易犧牲燃燒效率，在實際運行過程中難以保證空氣和燃料的充分混合，且煙氣中co濃度高，燃燒效率低，難以滿足未來的嚴(yán)格排放要求；燃燒器管路的復(fù)雜性高，運行成本高，同時還會帶來燃燒器風(fēng)機喘振、燃燒不穩(wěn)定、火焰溫度降低、燃燒效率降低等多種不良影響，且nox降低程度有限。

14.(3)現(xiàn)有的無焰燃燒技術(shù)形成條件相對苛刻，在窯爐常溫、冷態(tài)啟動以及爐膛低溫升溫階段都無法穩(wěn)定燃燒；同時有色金屬熔煉爐會產(chǎn)生大量的爐渣及飛灰，熔融工質(zhì)的產(chǎn)出率低，窯爐的熱經(jīng)濟性低、能耗大。

15.解決以上問題及缺陷的難度為：熔煉爐通常采用蓄熱裝置回收煙氣攜帶的大部分熱量，同時大幅度提升助燃空氣的溫度(甚至高達1000℃以上)，這將使得火焰鋒面溫度急劇上升和熱力氧化氮大量生成。采用煙氣脫硝技術(shù)存在場地受限、溫度窗口不合適、經(jīng)濟性差等問題。在燃燒中解決并最大程度的抑制氮氧化物的生成是最經(jīng)濟有效方法，但是單一的低氮燃燒技術(shù)在脫硝上往往存在諸多不足：例如，不能同時兼顧高效燃燒和低氮排放；不能在整個工作周期和工藝條件下滿足低氮排放的要求；在低氮燃燒過程中產(chǎn)生的化學(xué)不完

全燃燒熱損失沒有得到有效控制，且不能達到對煙氣余熱的深度回收；

16.鑒于上述分析，從源頭上控制氮氧化的生成是治理氮氧化物污染的首選，然而，現(xiàn)有的方法和技術(shù)比較單一，未能將多種低氮方法和技術(shù)進行協(xié)同，因此，無法同時解決好高效燃燒、節(jié)能和低氮排放的難題。

17.解決以上問題及缺陷的意義為：我國熔煉爐具有能耗高、污染物排放高的特點。從節(jié)能的角度降低熔煉爐的能耗，降低碳氫燃料的使用量，有利于我國早日實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”，同時降低企業(yè)的生產(chǎn)成本；另一方面，生態(tài)文明建設(shè)也是我國的一項基本國策，隨著國家及地方更加嚴(yán)格的大氣污染物標(biāo)準(zhǔn)的出臺，熔煉行業(yè)必須大力實施節(jié)能減排技術(shù)改造。本發(fā)明針對單一脫氮技術(shù)的缺陷，提出將多種燃燒技術(shù)如燃料分級、空氣分級、無焰燃燒、催化燃燒進行耦合，克服了單一技術(shù)的缺陷，同時實現(xiàn)熔煉爐的節(jié)能和低氮排放。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

18.針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱方法及系統(tǒng)。

19.本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱方法包括：

20.爐內(nèi)低氮燃燒和爐外煙道區(qū)域催化燃燒；其中，爐內(nèi)低氮燃燒可以根據(jù)爐溫的高低進行分級燃燒與無焰燃燒的切換：于窯爐常溫、冷態(tài)啟動和低溫爐膛升溫階段中，采用分級燃燒；于窯爐高溫加熱階段，采用無焰燃燒。

21.進一步，所述高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱方法包括以下步驟：

22.步驟一，在窯爐常溫、冷態(tài)啟動和低溫爐膛升溫階段中，采用燃料分級、空氣分級、燃料與空氣雙分級燃燒進行窯爐的點火和爐膛的升溫；并采用催化燃燒方式進行煙氣中co、炭煙顆粒的燃燒及脫除；

23.步驟二，計算入爐燃料和助燃劑的混合物的自燃著火溫度，并實時監(jiān)測窯爐內(nèi)壁面的溫度；

24.步驟三，判斷監(jiān)測的窯爐內(nèi)壁面的溫度是否達到所述爐燃料和助燃劑的混合物的自燃著火溫度，若達到，則將分級燃燒切換為無焰燃燒；同時采用催化燃燒方式進行煙氣中co、炭煙顆粒的燃燒及脫除。

25.進一步，所述分級燃燒包括：空燃比或者空氣過剩系數(shù)在1.1-1.15之間；

26.所述無焰燃燒包括：空燃比或者空氣過剩系數(shù)在1.05-1.1之間。

27.進一步，所述燃料為天然氣、管道煤氣、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、混合煤氣、含氫燃氣、液化石油氣以及碳氫燃料；

28.所述助燃劑或者助燃風(fēng)包括：空氣、氧含量高于21％的富氧空氣、氧氣、氧氣與稀釋介質(zhì)，所述稀釋介質(zhì)由氮氣、二氧化碳、水蒸氣組成的混合物。

29.本發(fā)明另一目的在于提供一種高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱系統(tǒng)包括：

30.高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱裝置與監(jiān)測控制模塊；

31.高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱裝置，包括：熔煉爐本體、分級無焰耦合燃燒器、蓄熱裝置、催化燃燒裝置、煙氣余熱回收裝置、送風(fēng)機、引風(fēng)機、煙囪；用于進行燃氣的分級燃燒與無焰燃燒；

32.監(jiān)測控制模塊，用于監(jiān)測爐內(nèi)壁面溫度、燃燒系統(tǒng)尾部氧量；同時用于控制調(diào)節(jié)分

級無焰燃燒器各燃氣管道上的閥門開度與切換。

33.進一步，所述高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱裝置設(shè)置有：

34.熔煉爐本體；

35.所述熔煉爐本體一端連接有分級無焰耦合燃燒器；所述分級無焰耦合燃燒器用于根據(jù)爐內(nèi)溫度進行燃燒狀態(tài)切換；

36.所述熔煉爐本體另一端連接有蓄熱裝置的一端；

37.所述蓄熱裝置的另一端連接有用于燃燒脫除co和未燃盡的碳煙顆粒的催化燃燒裝置；

38.所述催化燃燒裝置的另一端與煙氣余熱回收裝置的一端連接；所述催化燃燒裝置設(shè)置有煙氣進口、煙氣出口；

39.所述煙氣余熱回收裝置，用于利用相變換熱器、間壁式換熱器、翅片管換熱器、真空熱管式換熱器將催化燃燒后的煙氣冷卻至105℃-120℃，同時回收煙氣的余熱并用于預(yù)熱來自送風(fēng)機的助燃劑或助燃風(fēng)；

40.所述煙氣余熱回收裝置設(shè)置有煙氣入口和出口、助燃劑或者助燃風(fēng)的入口和出口；

41.所述煙氣余熱回收裝置的另一端與所述引風(fēng)機的一端相連接；所述引風(fēng)機的另一端連接有煙囪。

42.進一步，所述熔煉爐包括：加熱爐、熔鋁爐、焙燒爐、熱處理爐、煅燒爐。

43.進一步，所述分級無焰耦合燃燒器包括：

44.分級燃燒燃氣管道、分級燃燒燃氣閥、一次風(fēng)通道、二次風(fēng)通道、預(yù)燃室、無焰燃燒燃氣管道、無焰燃燒燃氣閥；

45.分級燃燒燃氣管道包括空氣分級燃燒中心燃氣管道和燃料分級燃燒燃氣管道；所述空氣分級燃燒中心燃氣管道位于所述分級無焰耦合燃燒器中心；所述燃料分級燃燒燃氣管道位于二次風(fēng)通道內(nèi)部；所述分級燃燒燃氣管道上設(shè)置有分級燃燒燃氣閥；

46.所述空氣分級燃燒中心燃氣管道用于將燃氣站的燃氣輸送至預(yù)燃室；

47.一次風(fēng)通道，用于將來自蓄熱裝置的一次風(fēng)輸送至預(yù)燃室；

48.預(yù)燃室，用于進行燃氣與一次風(fēng)的燃燒；

49.二次風(fēng)通道，位于所述預(yù)燃室的外側(cè)；所述二次風(fēng)通道外部設(shè)置有無焰燃燒燃氣管道；

50.所述無焰燃燒燃氣管道上設(shè)置有無焰燃燒燃氣閥。

51.進一步，將分級燃燒切換為無焰燃燒的方法和手段為：關(guān)閉分級燃燒燃氣閥，打開無焰燃燒燃氣閥。

52.進一步，所述蓄熱裝置一端與熔煉爐本體的爐膛出口煙道相連接，所述蓄熱裝置另一端與所述催化燃燒裝置相連；

53.所述蓄熱裝置，用于將爐膛流出的高溫?zé)煔獾奈锢盹@熱進行短暫儲存；

54.所述蓄熱裝置包括蓄熱體材料；

55.所述蓄熱體材料包括粘土質(zhì)、剛玉質(zhì)、莫來石質(zhì)、鋯英石質(zhì)、鈦酸鋁質(zhì)和堇青石質(zhì)以及其他陶瓷材料；

56.所述蓄熱體形狀包括但不限于八字形、蜂窩狀、球狀；

57.所述催化燃燒裝置中填充有催化劑；

58.所述催化劑由催化劑載體與催化劑活性成分組成；

59.所述催化劑載體包括但不限于氧化鋁、活性炭、分子篩、碳化硅；

60.催化劑的活性組分包括：非貴金屬cu、cr、co、ni、mo、fe、v、ti、zr和貴金屬au、pt、pd、rh及稀土元素ce、la、y、nd中的一種或者幾種。

61.結(jié)合上述的所有技術(shù)方案，本發(fā)明所具備的優(yōu)點及積極效果為：

62.本發(fā)明的核心在于將各種技術(shù)通過提出的方法進行組合實現(xiàn)節(jié)能高效低氮燃燒，該技術(shù)包括2個部分，爐內(nèi)和爐外，爐內(nèi)可以分為2種燃燒方式。

63.本發(fā)明提供了一種高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱方法及系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高溫熔煉爐的高效燃燒、低氮排放，同時提高整個熔煉爐加熱系統(tǒng)的效率，達到降低燃料消耗、節(jié)約能源以及降低氮氧化物和二氧化碳的排放目的。

64.采用本發(fā)明所提供的技術(shù)改造后，與原熔煉爐相比，技術(shù)效果如下：窯爐的整體熱效率提高5％以上，排煙溫度下降50-150℃，氧化燒損降低5％以上，一氧化氮(no)的排放濃度降低60％以上，一氧化碳的排放濃度降低50％以上。

65.本發(fā)明集成了燃料分級燃燒、空氣分級燃燒、無焰燃燒、催化燃燒技術(shù)的優(yōu)點，在爐內(nèi)燃燒區(qū)域形成分級或者無焰燃燒方式抑制氮氧化物生成，在尾部煙道區(qū)域形成催化燃燒方式消除煙氣中未燃盡co和碳黑顆粒，通過多種燃燒技術(shù)的協(xié)同克服了單一技術(shù)的缺陷，可以實現(xiàn)熔煉爐的高效燃燒，同時大幅度降低氮氧化物的排放，實現(xiàn)了高效、節(jié)能、低氮排放。

66.本發(fā)明克服了單一低氮燃燒技術(shù)存在的局限和不足，將燃料分級、空氣分級燃燒、無焰燃燒和催化燃燒有機結(jié)合在一起，形成爐內(nèi)的預(yù)混、擴散燃燒區(qū)(分級、無焰燃燒方式)和尾部煙道的低溫燃燒區(qū)(催化燃燒方式)，不需要脫硝裝置即可實現(xiàn)氮氧化物的低排放，整個熔煉周期氮氧化物排放濃度不超過200mg/m3。

67.本發(fā)明在整個燃燒過程中采取低的空氣過剩系數(shù)，通常工業(yè)窯爐的空氣過剩系數(shù)在1.2以上，目的是保證燃料的充分燃燒。本發(fā)明提出采用低過剩系數(shù)1.05-1.15進行燃燒，同時在煙道中布置催化劑實施催化燃燒，一方面低過?？諝庀禂?shù)可以降低氮氧化物的生成，與此同時，空氣過剩系數(shù)降低后由此造成的爐內(nèi)未完全燃燒的co、碳氫物質(zhì)等在尾部煙道區(qū)域催化劑、煙氣中殘余氧共同作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，保證了燃燒高效，有利于節(jié)省燃料，使尾部煙氣中co排放濃度不超過10mg/m3。

68.本發(fā)明在點火啟動、升溫過程采用分級燃燒方式，結(jié)合圖4，其降氮原理可以簡述如下：分級燃燒燃氣管道包括空氣分級燃燒中心燃氣管道和燃料分級燃燒燃氣管道，助燃劑或者助燃風(fēng)通道包括一次風(fēng)通道和二次風(fēng)通道，中心燃氣和一次風(fēng)在預(yù)燃室混合燃燒，其余燃料和供風(fēng)從二次風(fēng)通道進入爐膛燃燒，從而使得燃料和氧化劑處于偏離理論空燃比狀態(tài)下燃燒，使反應(yīng)區(qū)分散，火焰溫度降低，同時在爐內(nèi)貧氧區(qū)形成弱還原性氣氛，使部分已經(jīng)產(chǎn)生的no還原為n2，從而在總量上控制no的生成和排放濃度。該種空氣和燃料同時分級的燃燒方式在低過?？諝庀禂?shù)下降氮效果更為明顯。

69.本發(fā)明當(dāng)窯爐壁溫達到或超過燃料自燃著火溫度時，切換為無焰燃燒方式，結(jié)合圖5，其降氮原理可以簡述如下：助燃風(fēng)、燃料高速進入爐膛，導(dǎo)致爐膛下游的熱煙氣向上游流動，即形成煙氣內(nèi)循環(huán)?；亓髦辽嫌蔚臒釤煔庋杆賹⒅硷L(fēng)、燃料進行稀釋并預(yù)熱，燃料

的氧化將發(fā)生在低氧的氛圍下，燃燒溫度峰值將被顯著抑制，同時爐膛整體溫度分布均勻性將提高，熱力型no大幅度下降，并且低過?？諝庀禂?shù)進一步抑制了no的生成，實現(xiàn)氮氧化物排放濃度低于100mg/m3。

70.本發(fā)明的尾部催化燃燒裝置，不僅能實現(xiàn)煙氣中co、未燃盡碳顆粒的高效燃燒脫除，同時對no也能起到脫除作用，通過改變催化劑的活性組分還可以達到同時高效脫除co和no的效果。

71.本發(fā)明采用低空氣過剩系數(shù)有助于減少煙氣量，進而減少排煙熱損失，與此同時，通過蓄熱裝置一級吸收并存儲煙氣熱量，同時在煙道上設(shè)置二級換熱器，進一步深度回收煙氣余熱以及催化燃燒后的放熱，將煙氣溫度降低到120℃以下。

72.本發(fā)明采用的無焰燃燒具有火焰面峰值溫度降低、爐內(nèi)平均溫度略有升高，爐內(nèi)溫度分布均勻，同時采用低空氣過剩系數(shù)，爐內(nèi)形成低氧狀態(tài)，提升工質(zhì)加熱質(zhì)量，進而減少了熔渣的產(chǎn)生量，氧化燒損量降低5％以上。

73.本發(fā)明整套系統(tǒng)耦合分級燃燒、無焰燃燒和催化燃燒三種燃燒方式，并且爐內(nèi)燃燒方式可以根據(jù)爐膛壁溫進行自動控制和切換，實現(xiàn)窯爐運行全過程氮氧化物排放始終控制在較低范圍內(nèi)。

74.本發(fā)明和單純的降低空氣過剩系數(shù)來控制nox的系統(tǒng)相比，造成不完全燃燒熱損失得到避免，和簡單的燃燒器分級燃燒相比，可以在高溫加熱階段更好的控制no的生成，和單純的無焰燃燒器相比，避免了常溫啟動的不穩(wěn)定和熄火問題。

附圖說明

75.圖1是本發(fā)明實施例提供的高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱方法流程圖。

76.圖2是本發(fā)明實施例提供的高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱系統(tǒng)組成圖。

77.圖中：1、分級燃燒燃氣管道；2、分級燃燒燃氣閥；3、無焰燃燒燃氣管道4、無焰燃燒燃氣閥；5、分級無焰耦合燃燒器；6、熔煉爐本體；7、蓄熱裝置；8、催化燃燒裝置；9、煙氣余熱回收裝置；10、監(jiān)測控制裝置；11、燃氣站12、送風(fēng)機；13、引風(fēng)機；14、煙囪。

78.圖3是本發(fā)明實施例提供的分級與無焰耦合燃燒器結(jié)構(gòu)圖。

79.圖中：5-1、空氣分級燃燒中心燃氣管道；5-2、燃料分級燃燒燃氣管道；5-3、無焰燃燒燃氣管道；5-4、一次風(fēng)通道；5-5、二次風(fēng)通道；5-6、預(yù)燃室。

80.圖4是本發(fā)明實施例提供的分級燃燒降氮原理圖。

81.圖5是本發(fā)明實施例提供的無焰燃燒降氮原理圖。

82.圖6是本發(fā)明實施例提供的高效低氮排放的熔鋁爐燃燒明火加熱系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

83.為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

84.針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱方法及系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細的描述。

85.本發(fā)明提供一種高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱方法包括：

86.爐內(nèi)低氮燃燒和爐外煙道區(qū)域催化燃燒；其中，爐內(nèi)低氮燃燒可以根據(jù)爐溫的高低進行分級燃燒與無焰燃燒的切換：于窯爐常溫、冷態(tài)啟動和低溫爐膛升溫階段中，采用分級燃燒；于窯爐高溫加熱階段，采用無焰燃燒。

87.如圖1所示，高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱方法包括以下步驟：

88.s101，在窯爐常溫、冷態(tài)啟動和低溫爐膛升溫階段中，采用燃料分級、空氣分級、燃料與空氣雙分級燃燒進行窯爐的點火和爐膛的升溫；并采用催化燃燒方式進行煙氣中co、炭煙顆粒的燃燒及脫除；

89.s102，計算入爐燃料和助燃劑的混合物的自燃著火溫度，并實時監(jiān)測窯爐內(nèi)壁面的溫度；

90.s103，判斷監(jiān)測的窯爐內(nèi)壁面的溫度是否達到所述爐燃料和助燃劑的混合物的自燃著火溫度，若達到，則將分級燃燒切換為無焰燃燒；同時采用催化燃燒方式進行煙氣中co、炭煙顆粒的燃燒及脫除。

91.本發(fā)明實施例提供的分級燃燒包括：空燃比或者空氣過剩系數(shù)在1.1-1.15之間。

92.本發(fā)明實施例提供的無焰燃燒包括：空燃比或者空氣過剩系數(shù)在1.05-1.1之間。

93.本發(fā)明實施例提供的燃料為天然氣、管道煤氣、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、混合煤氣、含氫燃氣、液化石油氣以及碳氫燃料；

94.所述助燃劑或者助燃風(fēng)包括但不限于：空氣、氧含量高于21％的富氧空氣、氧氣、氧氣與稀釋介質(zhì)，所述稀釋介質(zhì)由氮氣、二氧化碳、水蒸氣組成的混合物。

95.如圖2至圖6所示，本發(fā)明實施例提供的高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱系統(tǒng)設(shè)置有：

96.高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱裝置與監(jiān)測控制模塊；

97.高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱裝置，包括：熔煉爐本體、分級無焰耦合燃燒器、蓄熱裝置、催化燃燒裝置、煙氣余熱回收裝置、引風(fēng)機、煙囪；用于進行燃氣的分級燃燒與無焰燃燒；

98.監(jiān)測控制模塊，用于監(jiān)測爐內(nèi)壁面溫度、燃燒系統(tǒng)尾部氧量；同時用于控制調(diào)節(jié)分級無焰燃燒器各燃氣管道上的閥門開度與切換。

99.本發(fā)明實施例提供的高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱裝置設(shè)置有：

100.熔煉爐本體6；

101.熔煉爐本體6一端連接有分級無焰耦合燃燒器5；分級無焰耦合燃燒器5用于根據(jù)爐內(nèi)溫度進行燃燒狀態(tài)切換；

102.熔煉爐本體6另一端連接有蓄熱裝置7的一端；

103.蓄熱裝置7的另一端連接有用于燃燒脫除co和未燃盡的碳煙顆粒的催化燃燒裝置8；

104.催化燃燒裝置8的另一端與煙氣余熱回收裝置9的一端連接；催化燃燒裝置8設(shè)置有煙氣進口、煙氣出口；

105.煙氣余熱回收裝置9，用于利用相變換熱器、間壁式換熱器、翅片管換熱器、真空熱管式換熱器將催化燃燒后的煙氣冷卻至105℃-120℃，同時回收煙氣的余熱并用于預(yù)熱來自送風(fēng)機的助燃劑或助燃風(fēng)；煙氣余熱回收器9設(shè)置有煙氣入口和出口、助燃劑或者助燃風(fēng)的入口和出口；

106.煙氣余熱回收裝置9的另一端與引風(fēng)機13的一端相連接；引風(fēng)機13的另一端連接有煙囪14。

107.本發(fā)明實施例提供的熔煉爐包括但不限于：加熱爐、熔鋁爐、焙燒爐、熱處理爐、煅燒爐。

108.本發(fā)明實施例提供的分級無焰耦合燃燒器5包括：

109.與分級燃燒燃氣管道1、分級燃燒燃氣閥2相連接的空氣分級燃燒中心燃氣噴管5-1和燃料分級燃燒燃氣噴管5-2；

110.與無焰燃燒燃氣管道3、無焰燃燒燃氣閥4相連接的無焰燃燒燃氣噴管5-3；

111.與蓄熱裝置7相連的助燃風(fēng)通過一次風(fēng)通道5-4、二次風(fēng)通道5-5進入預(yù)燃室5-6和熔煉爐6；

112.空氣分級燃燒中心燃氣噴管5-1位于分級無焰耦合燃燒器5中心；燃料分級燃燒燃氣噴管5-2位于二次風(fēng)通道5-5內(nèi)部；

113.空氣分級燃燒中心燃氣噴管5-1用于將燃氣站的燃氣輸送至預(yù)燃室5-6；

114.一次風(fēng)通道5-4，用于將來自蓄熱裝置的一次風(fēng)輸送至預(yù)燃室5-6；

115.預(yù)燃室5-6，用于進行燃氣與一次風(fēng)的燃燒；

116.二次風(fēng)通道5-5，位于預(yù)燃室5-6的外側(cè)；二次風(fēng)通道5-5外部設(shè)置有無焰燃燒燃氣噴管5-3；

117.本發(fā)明實施例提供的蓄熱裝置一端與熔煉爐本體的爐膛出口煙道相連接，所述蓄熱裝置另一端與所述催化燃燒裝置相連；

118.本發(fā)明實施例提供的蓄熱裝置7，用于將爐膛流出的高溫?zé)煔獾奈锢盹@熱進行短暫儲存。

119.蓄熱裝置7包括蓄熱體材料；蓄熱體材料包括粘土質(zhì)、剛玉質(zhì)、莫來石質(zhì)、鋯英石質(zhì)、鈦酸鋁質(zhì)和堇青石質(zhì)以及其他陶瓷材料；蓄熱體形狀包括但不限于八字形、蜂窩狀、球狀。

120.本發(fā)明實施例提供的催化燃燒裝置8中填充有催化劑；

121.催化劑由催化劑載體與催化劑活性成分組成；

122.催化劑載體包括但不限于氧化鋁、活性炭、分子篩、碳化硅；

123.催化劑的活性組分包括但不限于：非貴金屬cu、cr、co、ni、mo、fe、v、ti、zr和貴金屬au、pt、pd、rh及稀土元素ce、la、y、nd中的一種或者幾種。

124.下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步說明。

125.實施例1：

126.進一步地，分級無焰耦合燃燒器如圖3所示，包括空氣分級燃燒中心燃氣噴管、燃料分級燃燒燃氣噴管、無焰燃燒燃氣噴管、一次風(fēng)通道、二次風(fēng)通道、預(yù)燃室。所述空氣分級燃燒中心燃氣噴管位于燃燒器中心，與來自蓄熱裝置的一次風(fēng)在預(yù)燃室中燃燒；二次風(fēng)通道布置于預(yù)燃室的外側(cè)，燃料分級燃燒燃氣噴管位于二次風(fēng)通道內(nèi)部；所述無焰燃燒燃氣噴管位于二次風(fēng)通道外部，用于實現(xiàn)無焰燃燒。

127.進一步地，所述催化燃燒裝置為煙氣中co、未燃盡碳顆粒脫除裝置，填充有催化劑，催化劑載體包括但不限于氧化鋁、活性炭、分子篩、碳化硅等。催化劑的活性組分包括但不限于：非貴金屬cu、cr、co、ni、mo、fe、v、ti、zr和貴金屬au、pt、pd、rh及稀土元素ce、la、y、

nd中的一種或者幾種。

128.實施例2：

129.分級無焰耦合燃燒器5設(shè)有空氣分級燃燒中心燃氣噴管5-1和燃料分級燃燒燃氣噴管5-2，無焰燃燒燃氣噴管5-3，一次風(fēng)通道5-4和二次風(fēng)通道5-5，預(yù)燃室5-6。催化燃燒裝置8設(shè)有煙氣進口、煙氣出口，煙氣余熱回收器9均設(shè)有煙氣入口、煙氣出口、空氣入口、空氣出口。

130.采用天然氣作為燃料，天然氣由燃氣站11供應(yīng)。窯爐常溫啟動和低溫升溫階段，采用分級燃燒，此時分級燃燒燃氣調(diào)節(jié)閥2全開，燃料從空氣分級中心燃氣噴管5-1送入預(yù)燃室，與一次風(fēng)5-4在預(yù)燃室5-6中燃燒，燃料分級燃氣噴管5-2與二次風(fēng)5-5直接送入熔鋁爐6，在爐膛內(nèi)形成空氣分級與燃料分級耦合燃燒方式，采用過?？諝庀禂?shù)1.1-1.15，天然氣在熔鋁爐6內(nèi)燃燒后經(jīng)爐膛出口進入蓄熱裝置7，

131.當(dāng)監(jiān)測控制系統(tǒng)檢測到爐膛內(nèi)壁溫度達到天然氣的著火點時，監(jiān)測控制系統(tǒng)關(guān)閉分級燃燒燃氣閥2，無焰燃氣閥4全開，此時燃氣全部從無焰燃燒燃氣噴管5-3供入爐膛，同時一次風(fēng)5-4和二次風(fēng)5-5也直接供入爐膛，在爐膛內(nèi)形成無焰燃燒，進入高溫加熱階段，

132.送風(fēng)機12為熔鋁爐的供風(fēng)設(shè)備，根據(jù)燃燒需要采用監(jiān)測控制系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)風(fēng)量；將常溫空氣送入煙氣余熱回收裝置9中預(yù)熱，再進入蓄熱裝置7中被加熱為高溫空氣，然后進入分級無焰耦合燃燒器5，在分級無焰耦合燃燒器5中被隔離形成一次風(fēng)5-4和二次風(fēng)5-5，在分級燃燒時一次風(fēng)與中心燃氣在預(yù)燃室5-6中燃燒，無焰燃燒時一次風(fēng)、二次風(fēng)均在在爐膛內(nèi)部和燃料混合燃燒。

133.實施例3：

134.以熔鋁爐為例，如圖5-圖6所示，一種高效低氮排放的熔鋁爐燃燒明火加熱系統(tǒng)，包括分級燃燒燃氣管道1、分級燃燒燃氣閥2、無焰燃燒燃氣管道3、無焰燃燒燃氣閥4、分級無焰耦合燃燒器5、熔煉爐本體6、蓄熱裝置7、催化燃燒裝置8、煙氣余熱回收器9、監(jiān)測控制裝置10、燃氣站11、送風(fēng)機12、引風(fēng)機13、煙囪14。

135.分級無焰耦合燃燒器5設(shè)有空氣分級燃燒中心燃氣管道5-1和燃料分級燃燒燃氣管道5-2，無焰燃燒燃氣管道5-3，一次風(fēng)通道5-4和二次風(fēng)通道5-5，預(yù)燃室5-6。催化燃燒裝置8設(shè)有煙氣進口、煙氣出口，煙氣余熱回收器9均設(shè)有煙氣入口、煙氣出口、空氣入口、空氣出口。

136.采用天然氣作為燃料，天然氣由燃氣站11供應(yīng)。窯爐常溫啟動和低溫升溫階段，采用分級燃燒，此時分級燃燒燃氣調(diào)節(jié)閥2全開，燃料從空氣分級中心燃氣管道5-1送入預(yù)燃室，與一次風(fēng)5-4在預(yù)燃室5-6中燃燒，燃料分級燃氣管道5-2與二次風(fēng)5-5直接送入熔鋁爐6，在爐膛內(nèi)形成空氣分級與燃料分級耦合燃燒方式，采用過剩空氣系數(shù)1.1-1.15，天然氣在熔鋁爐6內(nèi)燃燒后經(jīng)爐膛出口進入蓄熱裝置7，蓄熱裝置將煙氣中70％-90％的熱量進行暫時儲存，從蓄熱裝置7出來的溫度為200-300℃的低溫?zé)煔膺M入催化燃燒裝置8，煙氣中未燃盡的co、炭黑顆粒在催化燃燒中進行高效燃燒脫除，同時部分no也在催化劑的作用下得以還原，實現(xiàn)常溫點火和低溫升溫階段的nox減排，從催化燃燒裝置8出來的煙氣進入熱管式煙氣余熱回收裝置9，常溫空氣被預(yù)熱至85-105℃，煙氣溫度被冷卻至105-120℃。

137.當(dāng)監(jiān)測控制系統(tǒng)檢測到爐膛內(nèi)壁溫度達到天然氣的著火點時，監(jiān)測控制系統(tǒng)關(guān)閉分級燃燒燃氣閥2，無焰燃氣閥4全開，此時燃氣全部從無焰燃燒燃氣管道5-3供入爐膛，同

時一次風(fēng)5-4和二次風(fēng)5-5也直接供入爐膛，在爐膛內(nèi)形成無焰燃燒，進入高溫加熱階段，高溫加熱階段爐膛溫度較高、煙氣溫度較高，空氣經(jīng)蓄熱裝置7預(yù)熱溫度可達800-1000℃，此時采用過剩空氣系數(shù)1.05-1.1。選擇較低的過量空氣系數(shù)時，能夠保證爐內(nèi)工質(zhì)表面氧濃度始終處于較低狀態(tài)，有效減少加熱工質(zhì)的氧化燒損，同時減少nox的生成。煙氣經(jīng)真空熱管式煙氣余熱回收器9冷卻后經(jīng)引風(fēng)機13由煙囪14排空。

138.采用以銅基金屬/氧化物為主要活性物質(zhì)的co、碳煙低溫燃燒催化劑，從蓄熱裝置3流出煙氣進入催化燃燒裝置4，未完全燃燒的co和碳煙得到高效燃燒脫除。

139.在熔煉爐加熱系統(tǒng)中采用實時監(jiān)測控制技術(shù)，在爐膛內(nèi)設(shè)有溫度測點(t

lb

)、煙氣余熱回收器后設(shè)有煙氣測點(p

o2

)，實時測量燃燒溫度、煙氣組分(o2、co和no)的濃度，以及在線監(jiān)測燃料、供風(fēng)、煙氣的流量和溫度；通過自動反饋控制實現(xiàn)熔鋁爐加熱系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行。

140.送風(fēng)機12為熔鋁爐的供風(fēng)設(shè)備，根據(jù)燃燒需要采用監(jiān)測控制系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)風(fēng)量；將常溫空氣送入煙氣余熱回收裝置9中預(yù)熱，再進入蓄熱裝置7中被加熱為高溫空氣，然后進入分級無焰耦合燃燒器5，在分級無焰耦合燃燒器5中被隔離形成圖3中一次風(fēng)5-4和二次風(fēng)5-5，在分級燃燒時一次風(fēng)與中心燃氣在預(yù)燃室5-6中燃燒，無焰燃燒時一次風(fēng)、二次風(fēng)均在爐膛內(nèi)部和燃料混合燃燒。

141.當(dāng)熔鋁爐的熱負(fù)荷升高或者降低時，基于熔鋁爐系統(tǒng)的能量平衡模型，以熔煉爐系統(tǒng)的熱效率最高、污染物(no、co)排放最小來進行優(yōu)化，保證整套熔鋁爐系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行。

142.根據(jù)gb/t 2587-2009熱設(shè)備能量平衡通則、gb/t 13338-2018工業(yè)爐熱平衡測定與計算基本準(zhǔn)則，對常規(guī)蓄熱式熔鋁爐和采用本發(fā)明高效低氮燃燒方法進行改造后的運行參數(shù)進行比較，結(jié)果見表1，從表1可以看出，采用本發(fā)明之后，熱效率從60％提升到65％，排煙溫度降低100℃左右，燃燒效率得到明顯改善，氮氧化物的濃度減排70％以上。

143.表1采用本發(fā)明后的有益效果

144.[0145][0146]

在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上；術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”、“前端”、“后端”、“頭部”、“尾部”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

[0147]

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱方法，其特征在于，所述高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱方法包括：爐內(nèi)低氮燃燒和爐外煙道區(qū)域催化燃燒；其中，爐內(nèi)低氮燃燒可以根據(jù)爐溫的高低進行分級燃燒與無焰燃燒的切換：于窯爐常溫、冷態(tài)啟動和低溫爐膛升溫階段中，采用分級燃燒；于窯爐高溫加熱階段，采用無焰燃燒。2.如權(quán)利要求1所述高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱方法，其特征在于，所述高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱方法包括以下步驟：步驟一，在窯爐常溫、冷態(tài)啟動和低溫爐膛升溫階段中，采用燃料分級、空氣分級、燃料與空氣雙分級燃燒進行窯爐的點火和爐膛的升溫；并采用催化燃燒方式進行煙氣中co、炭煙顆粒的燃燒及脫除；步驟二，計算入爐燃料和助燃劑的混合物的自燃著火溫度，并實時監(jiān)測窯爐內(nèi)壁面的溫度；步驟三，判斷監(jiān)測的窯爐內(nèi)壁面的溫度是否達到所述爐燃料和助燃劑的混合物的自燃著火溫度，若達到，則將分級燃燒切換為無焰燃燒；同時采用催化燃燒方式進行煙氣中co、炭煙顆粒的燃燒及脫除。3.如權(quán)利要求2所述高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱方法，其特征在于，所述分級燃燒包括：空燃比或者空氣過剩系數(shù)在1.1-1.15；所述無焰燃燒包括：空燃比或者空氣過剩系數(shù)在1.05-1.1。4.如權(quán)利要求2所述高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱方法，其特征在于，所述燃料為天然氣、管道煤氣、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、混合煤氣、含氫燃氣、液化石油氣以及碳氫燃料；所述助燃劑或者助燃風(fēng)包括：空氣、氧含量高于21％的富氧空氣、氧氣、氧氣與稀釋介質(zhì)，所述稀釋介質(zhì)由氮氣、二氧化碳、水蒸氣組成的混合物。5.一種實施如權(quán)利要求1-4任意一項所述高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱方法的高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱系統(tǒng)包括：高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱裝置與監(jiān)測控制模塊；高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱裝置，包括：熔煉爐本體、分級無焰耦合燃燒器、蓄熱裝置、催化燃燒裝置、煙氣余熱回收裝置、送風(fēng)機、引風(fēng)機、煙囪；用于進行燃氣的分級燃燒與無焰燃燒；監(jiān)測控制模塊，用于監(jiān)測爐內(nèi)壁面溫度、燃燒系統(tǒng)尾部氧量；同時用于控制調(diào)節(jié)分級無焰燃燒器各燃氣管道上的閥門開度與切換。6.如權(quán)利要求5所述高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱裝置設(shè)置有：熔煉爐本體；所述熔煉爐本體一端連接有分級無焰耦合燃燒器；所述分級無焰耦合燃燒器用于根據(jù)爐內(nèi)溫度進行燃燒狀態(tài)切換；所述熔煉爐本體另一端連接有蓄熱裝置的一端；所述蓄熱裝置的另一端連接有用于燃燒脫除co和未燃盡的碳煙顆粒的催化燃燒裝置；所述催化燃燒裝置的另一端與煙氣余熱回收裝置的一端連接；所述催化燃燒裝置設(shè)置

有煙氣進口、煙氣出口；所述煙氣余熱回收裝置，用于利用相變換熱器、間壁式換熱器、翅片管換熱器、真空熱管式換熱器將催化燃燒后的煙氣冷卻至105℃-120℃，同時回收煙氣的余熱并用于預(yù)熱來自送風(fēng)機的助燃劑或助燃風(fēng)；所述煙氣余熱回收裝置設(shè)置有煙氣入口和出口、助燃劑或者助燃風(fēng)的入口和出口；所述煙氣余熱回收裝置的另一端與所述引風(fēng)機的一端相連接；所述引風(fēng)機的另一端連接有煙囪。7.如權(quán)利要求6所述高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述熔煉爐包括：加熱爐、熔鋁爐、焙燒爐、熱處理爐、煅燒爐。8.如權(quán)利要求6所述高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述分級無焰耦合燃燒器包括：分級燃燒燃氣管道、分級燃燒燃氣閥、一次風(fēng)通道、二次風(fēng)通道、預(yù)燃室、無焰燃燒燃氣管道、無焰燃燒燃氣閥；分級燃燒燃氣管道包括空氣分級燃燒中心燃氣管道和燃料分級燃燒燃氣管道；所述空氣分級燃燒中心燃氣管道位于所述分級無焰耦合燃燒器中心；所述燃料分級燃燒燃氣管道位于二次風(fēng)通道內(nèi)部；所述分級燃燒燃氣管道上設(shè)置有分級燃燒燃氣閥；所述空氣分級燃燒中心燃氣管道用于將燃氣站的燃氣輸送至預(yù)燃室；一次風(fēng)通道，用于將來自蓄熱裝置的一次風(fēng)輸送至預(yù)燃室；預(yù)燃室，用于進行燃氣與一次風(fēng)的燃燒；二次風(fēng)通道，位于所述預(yù)燃室的外側(cè)；所述二次風(fēng)通道外部設(shè)置有無焰燃燒燃氣管道；所述無焰燃燒燃氣管道上設(shè)置有無焰燃燒燃氣閥。9.如權(quán)利要求6所述高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱系統(tǒng)，其特征在于，將分級燃燒切換為無焰燃燒的方法和手段為：關(guān)閉分級燃燒燃氣閥，打開無焰燃燒燃氣閥。10.如權(quán)利要求6所述高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄熱裝置一端與熔煉爐本體的爐膛出口煙道相連接，所述蓄熱裝置另一端與所述催化燃燒裝置相連；所述蓄熱裝置，用于將爐膛流出的高溫?zé)煔獾奈锢盹@熱進行短暫儲存；所述蓄熱裝置包括蓄熱體材料；所述蓄熱體材料包括粘土質(zhì)、剛玉質(zhì)、莫來石質(zhì)、鋯英石質(zhì)、鈦酸鋁質(zhì)和堇青石質(zhì)以及其他陶瓷材料；所述蓄熱體形狀包括但不限于八字形、蜂窩狀、球狀；所述催化燃燒裝置中填充有催化劑；所述催化劑由催化劑載體與催化劑活性成分組成；所述催化劑載體包括但不限于氧化鋁、活性炭、分子篩、碳化硅；催化劑的活性組分包括：非貴金屬cu、cr、co、ni、mo、fe、v、ti、zr和貴金屬au、pt、pd、rh及稀土元素ce、la、y、nd中的一種或者幾種。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明屬于工業(yè)爐窯技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種高效低氮排放的熔煉爐燃燒明火加熱方法及系統(tǒng)，燃燒過程包括爐內(nèi)較低空氣過剩系數(shù)條件下的低氮燃燒和爐外煙道區(qū)域的催化燃燒，爐內(nèi)低氮燃燒可以根據(jù)爐溫的高低進行分級燃燒與無焰燃燒的切換：于窯爐常溫、冷態(tài)啟動和低溫爐膛升溫階段中，采用燃料分級、空氣分級或者空氣燃料雙分級燃燒；于窯爐高溫加熱階段，采用無焰燃燒。本發(fā)明集成了燃料分級、空氣分級、無焰燃燒、催化燃燒技術(shù)的優(yōu)點，在爐內(nèi)燃燒區(qū)域形成分級或者無焰燃燒方式抑制氮氧化物生成，在尾部煙道區(qū)域形成催化燃燒方式消除煙氣中未燃盡CO和碳黑顆粒，通過多種燃燒技術(shù)的協(xié)同克服了單一技術(shù)的缺陷，同時實現(xiàn)了高效、節(jié)能、低氮排放。低氮排放。低氮排放。

技術(shù)研發(fā)人員：劉豪 黃璞 涂垚杰 張世紅 張立麒 羅自學(xué) 徐順?biāo)?任豪 金紹才 幸文婷

受保護的技術(shù)使用者：華中科技大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2021.12.24

技術(shù)公布日：2022/3/25