一种换热式的无焰燃烧炉膛及其控制方法

摘要

本发明公开了一种换热式的无焰燃烧炉膛及其控制方法。本发明的耐火材料炉胆具有渐扩角，并且对于耐火材料炉胆内的不同区域采用多个独立的区域水冷套管进行热交换控制，使得对无焰燃烧的速度和稀释要求降低，并且可以实现更高体积功率的无焰燃烧；燃烧后的高温烟气能更加迅速的回流至前混合区，达到了增强炉内混合的效果；实验结果表明，采用渐扩式的炉胆设计后，实现无焰燃烧的燃气和氧化剂的速度可降低20％，有效降低了送气的动力要求；同时，独立的水冷套管热交换后，可将耐火材料炉胆内产生的热量及时有效地带走，从而将耐火材料炉胆内的体积功率和温度控制在无焰燃烧的最佳范围。

主权项

一种换热式的无焰燃烧炉膛，其特征在于，所述无焰燃烧炉膛包括：耐火材料炉胆、水冷套管、保温层、炉体结构外壳、无焰燃烧机和烟气出口；其中，所述耐火材料炉胆内从前至后依次为前混合区、主反应区和烟气回流区，耐火材料炉胆的内壁从前至后具有渐扩角；所述水冷套管环绕在耐火材料炉胆的外侧壁，水冷套管包括多个独立的区域水冷套管，每个独立的区域水冷套管分别具有各自的进水口和出水口，独立的区域水冷套管分别控制各自所环绕的耐火材料炉胆的区域的热交换量，或者相邻的进水口和出水口相连串联起来作为一个整体的水冷套管；与多个独立的区域水冷套管相对应，在耐火材料炉胆上连接多个温度传感器；所述保温层包裹耐火材料炉胆和水冷套管；所述炉体结构外壳设置在保温层外；所述无焰燃烧机依次穿过炉体结构外壳和保温层，连接至耐火材料炉胆的前端；耐火材料炉胆的后端连接烟气出口，所述烟气出口依次穿过保温层和炉体结构外壳连接至外部；无焰燃烧机将燃料和氧化剂输送至耐火材料炉胆内部，燃料和氧化剂先在前混合区与耐火材料炉胆内高温烟气混合，稀释并升温，到达主反应区后，发生燃烧反应并且释放热量，所产生的高温烟气到达烟气回流区后，一部分从烟道排出，另一部分则由于流动的作用回流至前混合区，与输送进来的燃料和氧化剂继续混合，如此反复进行；耐火材料炉胆内壁的渐扩角使得烟气速度降低，烟气回流区的静压高于前混合区，促进烟气回流区中的高温烟气迅速回流至前混合区，增强炉胆内混合效果，从而高温烟气回流量达到实现无焰燃烧的要求；独立的区域水冷套管根据对应的温度传感器的测温结果，对各自所环绕的耐火材料炉胆的区域进行独立热交换，及时带走耐火材料炉胆内的热量，从而将耐火材料炉胆内的体积功率和温度控制在无焰燃烧的最佳范围。