一种辐射管加热系统低氮燃烧方法与流程

1.本发明属于低氮燃烧技术领域，涉及一种辐射管加热系统低氮燃烧方法。


背景技术：

2.钢铁生产流程的热处理工序中，很多环节需要在特殊的炉膛气氛下进行，必须采用辐射管间接加热。而辐射管间接加热系统中，燃烧空间严重受限且较为封闭，对燃烧技术要求极高，常规内部烟气循环/空气煤气分级燃烧等低氮燃烧技术都很难适应，且降氮效果很不明显；若采用炉外整体脱销，又存在运行成本高等问题。
3.现有技术中，通常采用烟气外部循环与空气混合后参与助燃以实现低氮排放的技术手段，但烟气外部循环量不受控制，存在系统排烟温度高，排烟热损失大等技术问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种辐射管加热系统低氮燃烧方法，能够在燃烧过程中实现超低氮氧化物和烟气循环量的联动控制，实现污染物排放指标和能源效率的有机结合，且结构简单，运行安全可靠，控制灵活。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种辐射管加热系统低氮燃烧方法，在辐射管烧嘴的进气端及出气端分别连接空气管路系统及排烟管路系统，所述排烟管路系统通过带切断流量调节阀回连至空气管路系统，所述排烟管路系统上设有nox检测单元，所述空气管路系统上设有氧气检测单元，设定nox排放目标值，通过nox检测值调整助燃气体氧气浓度设定值，通过氧气检测值调整带切断流量调节阀开度。
7.可选的，冷态点火时，带切断流量调节阀处于关闭状态；点火后，打开带切断流量调节阀，设定助燃氧气浓度初始设定值为a1，并根据氧气检测值调整带切断流量调节阀的开度；设定nox排放目标值，并根据nox检测值与nox排放目标值的偏差调整助燃氧气浓度当前设定值为a2。
8.可选的，在辐射管烧嘴上设置火焰检测装置，若检测到烧嘴非正常关闭或不能起火，向上调节氧气浓度当前设定值a2，a2＝a1+a’。
9.可选的，预设nox排放目标值为b1，预设nox排放第一波动量
△
b1，当nox排放目标值b1与nox检测值b0的关系满足：b0>(b1
‑△
b1)时，调整氧气浓度当前设定值a2，a2＝a1
‑
a’，打开带切断流量调节阀，将烟气引入到空气管路内，降低助燃气体中氧气浓度。
10.可选的，点火后根据nox检测值与nox排放目标值的偏差调整助燃氧气浓度设定值的次数为一次或多次。
11.可选的，预设nox排放目标值为b1，预设nox排放第二波动量
△
b2，当nox排放目标值b1与nox检测值b0的关系满足：b0<(b1
‑△
b2)时，调整氧气浓度当前设定值a2，a2＝a1+a’，向上调节氧气浓度设定值，减少烟气循环量。
12.可选的，a’＝0.2％。
13.本发明的有益效果在于：
14.本发明对燃烧器本身的技术要求不高，可以大幅度降低燃烧器投资成本；本发明大幅度降低燃烧火焰温度，可以有效提高燃烧器和辐射管的寿命。
15.本发明在控制nox排放的同时，又精确控制了烟气外部循环量，避免了不必要的加大烟气循环量，减少了热量损失，提高了能源效率。
16.本发明技术在i型/p型/双p型/u型/w型等各类型辐射管间接加热系统具有较好的应用效果，也可应用于以焦炉煤气/天然气/液化石油气等热值高、燃烧强度大，燃烧过程氮氧化物不易控制的明火加热系统。
17.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
18.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
19.图1为本发明系统示意图。
20.附图标记：空气管路系统1、燃气管路系统2、辐射管烧嘴3、辐射管4、排烟管路系统5、排烟风机6、烟气循环管路7、助燃风机8、氧气检测单元9、压力检测单元10、带切断流量调节阀11、火焰检测单元12、nox检测单元13。
具体实施方式
21.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
22.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
23.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
24.请参阅图1，为一种辐射管加热系统低氮燃烧系统，包括辐射管烧嘴3，设置在其进
气口的空气管路系统1、燃气管路系统2以及设置在其出气口的排烟管路系统5；所述排烟管路系统5与所述空气管路系统1通过带切断流量调节阀11相连；所述空气管路系统1上设有氧气nox检测单元13，所述排烟管路系统5上设有nox检测单元13；所述空气管路上设有助燃风机8；所述排烟管路与所述空气管路的连接点位于所述助燃风机8的入风侧；所述氧气nox检测单元13设置在所述助燃风机8与所述辐射管烧嘴3之间；所述助燃风机8与所述辐射管烧嘴3之间还设有压力nox检测单元13；所述排烟管路系统5上设有排烟风机6；所述nox检测单元13设置在所述排烟风机6的出风侧；所述辐射管烧嘴3上设有火焰nox检测单元13；所述辐射管烧嘴3上连接有辐射管4。
25.本发明所涉及的系统控制方法的其中一个实施例如下：冷炉点火时，烟气循环管路7处于关闭状态，采用纯空气助燃点火，辐射管烧嘴3点火后，系统温度降逐渐增加，过程中持续监测火焰状态、烟气中的nox排放指标和空气管路系统1中的实际氧气浓度。以排放指标200mg@8％o2作为nox的排放控制目标值b1，在烟气排放的nox实测值b0低于控制目标时，烟气循环始终处于关闭状态，不进行烟气外部循环；随着系统温度增加，排放指标接近控制目标值b1，其差值小于
△
b1(10mg)，达到190mg@8％o2时，开启烟气外部循环系统，把烟气引入到空气管路系统1中，降低助燃气体中的氧气浓度，以达到降低nox排放指标的目的；同时精确控制助燃气体中的氧气浓度，以准确控制烟气外部循环量，避免排烟温度不必要的增加。系统温度水平达到持续生产水平后，若因生产节奏变化等因素，nox实际排放值仍有升高时，扔按上述策略调整；若nox实际排放值回落到距离目标值超过
△
b2(30mg)，达到170mg@8％o2时以下时，则反向调整助燃气体中o2设定值，减少烟气外部循环量。
26.实验数据显示，助燃气体中氧气浓度下降，nox排放值降低，烟气排放温度上升。
27.助燃气体中氧气浓度控制目标调整每次在前一状态基准上调整a’＝0.2％：系统起始氧气浓度为21％，则助燃气体管道中氧气浓度设定为a1＝20.8％，作为烟气外部循环的控制目标，此时系统nox的排放值将降低到180mg@8％o2左右；排烟温度将上升约4～7℃。随着系统温度的进一步增加，nox排放指标将继续提升，当其再次接近控制目标时，则再次把助燃气体中o2浓度设定值降低0.2％，降到a2＝a1
‑
a’＝20.8％
‑
0.2％＝20.6％，进一步加大烟气外部循环量，并以此类推，直到系统温度达到持续生产水平。升温过程中，若出现烧嘴非常熄火时，则加大助燃气体中氧气浓度设定值，优先保证燃烧器安全着火，等系统温度水平上升，能确保持续稳定燃烧后再次加大烟气循环。
28.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。