CN201574115U - 变频输送石油焦粉的燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种变频输送石油焦粉的燃烧系统，其包括有压风储气部份、储焦粉仓、将储气部份送来的空气与储焦粉仓中的焦粉混合成流化气粉的变频输送风粉混合器、至少一对分布在玻璃熔窑相对两侧对烧的燃烧器组以及将流化气粉传送到其中的一燃烧器组的传送器。它是将石油在加工过程中产生的焦粉与压缩空气混合成固、气状态下的流化气粉后被点燃燃烧来实现的，由于石油焦粉的热量与重油相当，燃烧后的产物基本相同，其燃烧温度高和稳定，这样可以提高石油能源的利用率，具有节能的优点。

Description

变频输送石油焦粉的燃烧系统

【技术领域】

本实用新型涉及一种燃烧系统，尤其是指在玻璃生产领域以石油焦粉为燃料的燃烧系统。

【背景技术】

玻璃行业是一个高能耗产业，在玻璃成本中燃料成本约占30～50％，而玻璃熔窑是玻璃生产线中能耗最多的设备。当前，在玻璃领域所用到的燃料基本上都是燃料重油如石油，我们知道咱们地球的能源是有限的，随着经济的发展，能源的需求会越来越大，另一方面人们对环境保护意识却日益高涨，人类普遍的做法是希望在可再生能源方面取得突破，以及提高能源的利用率。石油作为人类当前的最重要燃料，在提炼过程中会产生各种中间产物，如果能将这些产物变废为宝作为能源的一种，那该有该好。

而石油焦粉是石油提炼过程中的最末端产品，既有石油的物理性质，又有石油的热工性能，如果能将石油焦粉作为燃料的一种来提高石油能源的利用率，这也是节能的重要一步。目前全球石油焦产量为7000多万吨，随着国际原油重质化、劣质化比例增大，以及原油深度加工的进展，石油焦的产量会不断增加，未来几年将达到1亿吨/年。我国已进入重化工时代，随着能源需求的不断增加，进口原油和我国自产原油约3.5亿吨，按原油提炼时能产出石油焦3～5％计算，我国每年将产出1000多万吨的石油焦，到目前为止，石油焦粉尚未列入国家能源序列，国家能耗统计方面也未计入能耗指标。本申请人的目的就是开发出一种专门用于石油焦粉的燃烧系统，以提高石油能源的利用率。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是在于克服现有技术的不足，提供了一种结构合理、以石油焦粉为燃料的燃烧系统，其内的石油焦粉由低压风输送安全而连续，燃烧的温度可控性好，火焰稳定。

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用下述技术方案：

一种变频输送石油焦粉的燃烧系统，其包括有压风储气部份、储焦粉仓、将储气部份送来的空气与储焦粉仓中的焦粉混合成流化气粉的石油焦粉变频输送泵、至少一对分布在玻璃熔窑相对两侧对烧的燃烧器组以及将流化气粉传送到其中的一燃烧器组的传送器。

在对上述变频输送石油焦粉的燃烧系统的改进方案中，所述的传送器包括有回粉气动阀和与燃烧器组对应的对烧管气动阀，所述回粉气动阀和对烧管气动阀的通道呈菱形。

在对上述变频输送石油焦粉的燃烧系统的改进方案中，所述石油焦粉变频输送泵包括有连接在储焦粉仓底部的泵箱、混合室，以及依次连接的变频电机、联轴器、轴承箱和螺旋绞刀，其中螺旋绞刀穿过泵箱后插进到设在泵箱一侧的螺旋管壳内，在螺旋管壳的出口处设有一可绕位于管壳上方的转轴38摆动的粉盖，所述混合室包括有上部密封的漏斗和设在漏斗下部的横向风道，所述粉盖设置在该漏斗上部内，在所述风道上设有分别与压风储气部份的一分气口和传送器的入口连接的进气口和流化气粉出口。

在对上述变频输送石油焦粉的燃烧系统的改进方案中，所述的燃烧器组包括有若干个燃烧器单元，每一燃烧器单元包括有带内、外通道的长条形燃烧枪管，在该燃烧枪管一侧分别设有与该内、外通道连接的流化气粉进口和雾化气进口，在位于燃烧枪管另一侧的内、外通道端部分别套装有锥形的雾化气喷嘴和枪帽。

在对上述变频输送石油焦粉的燃烧系统的改进方案中，在该石油焦粉变频输送泵的气粉出口与储焦粉仓上部之间设有一条由循环回粉阀控制的小循环管道；在石油焦粉变频输送泵的气粉出口往传送器时均设有一个循环送粉阀。

在对上述变频输送石油焦粉的燃烧系统的改进方案中，所述的石油焦粉变频输送泵有两个，分别是主泵和备用泵。

在对上述变频输送石油焦粉的燃烧系统的改进方案中，在所述储焦粉仓的下部设有与压风储气部份相通的仓浮阀。

现有技术相比，本实用新型的有益效果是：它是将石油在提炼过程后产生的末代产物-----石油焦磨成的焦粉与压缩空气混合成固、气状态下的流化气粉后被点燃燃烧来实现的，由于石油焦粉的热量与重油相当，燃烧后的产物基本相同，其燃烧的温度可控性好，火焰稳定，这样可以提高石油能源的利用率，是国务院指定能源替代产品，具有节能的优点。

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述：

【附图说明】

图1是本实用新型的原理图；

图2是本实用新型的流程方框图；

图3是本实用新型实施例的工艺流程图；

图4是本实用新型实施例的石油焦粉变频输送泵的结构示意图；

图5是本实用新型实施例的燃烧器单元的结构示意图。

【具体实施方式】

本实用新型为一种变频输送石油焦粉的燃烧系统，其包括有依次连接的压风储气部份1、储焦粉仓2、将储气部份送来的压缩空气与储焦粉仓2中的焦粉混合成流化气粉的石油焦粉变频输送泵3、至少一对分布在玻璃熔窑4相对两侧对烧的燃烧器组5以及将流化气粉传送到其中的一燃烧器组5的传送器6。压风储气部份1、储焦粉仓2分别用来储存压缩空气和石油焦粉，当燃烧系统要工作时，程序控制系统使石油焦粉变频输送泵3的变频电机工作和打开储气部份通往焦粉仓的阀门，这样就可将焦粉和压缩空气混合成流化气粉再经传送器6送往对应的某一燃烧器组后被点燃，火焰A给玻璃熔窑加热，从而实现焦粉的燃烧。本实用新型是将石油在加工过程中产生的焦粉与压缩空气混合成固、气状态下的流化气粉后被点燃燃烧来实现的，由于石油焦粉的热量与重油相当，燃烧后的产物基本相同，这样可以提高石油燃料的利用率，具有节能的优点。

以一条200t/d的浮法玻璃窑为例，按年消耗重油1万吨计，使用石油焦粉为燃料在本燃烧系统燃烧后，至少每吨燃料节省1500元，那么一条线每年可节省燃料费用为1500万元左右。以新型能源替代传统能源，既能完全满足玻璃竞争力，同时又为国家节约了宝贵的石油资源。

石油焦粉是石油焦通过专用设备超细研磨达到一定的粒度制备而成的粉末状固体，成分为C含量约89％，H、O占5％，其它元素占5％，石油焦粉与工业重油主要特性比较：

燃料名称	热值(Kcal/kg)	挥发份	灰分	C	H	O
							石油焦粉	8500	8-12％	0.18	89	3.9	1.1
工业重油	9600	99.5	0.2	86	10	0

可以看出，石油焦粉与重油C、H元素含量相当，热值接近、灰分低，发热量和火焰清洁度与重油的燃烧效果相近，满足玻璃窑炉工艺要求，对玻璃质量的影响作用基本与重油一样。石油焦粉与重油的碳氢元素含量相当，热值接近、灰分低，发热量和火焰的清洁度与重油燃烧效果相近，能满足玻璃窑炉的工艺要求，对玻璃质量的影响作用与重油基本一样。石油焦粉火焰的辐射能力比重油强，应用在玻璃窑炉中在一定程度上提高火焰空间的热辐射，而火焰空间内存在着火焰—玻璃液、火焰—炉墙、炉墙—玻璃液之间复杂的热交换过程。这些热交换包括热辐射和热对流两种传热方式，其中90％的热量传递是辐射传热，所以石油焦粉实际单耗量要比以热值计算的用量要少。

经试验，两种燃料在同一玻璃窑炉的实测单耗比为：

石油焦粉∶重油                1∶0.925

按理论计算两种燃料的单耗比为：

石油焦粉∶重油                1∶0.885

本实用新型是以石油提炼过程中的最末端产品石油焦粉为燃料，既有石油的物理性质，又有石油的热工性能，它将石油焦粉作为燃料的一种来提高石油能源的利用率，这也是节能的重要一步。可以看出，石油焦粉燃烧的温度高和稳定。

传送器6具有换气的作用，通过电脑控制来给其中的一燃烧器组输送流化气粉，在本实施例中它还能将流化气粉送回储焦粉仓的作用，于是其包括有回粉气动阀61和与燃烧器组5对应的对烧管气动阀62，如图3所示，在此由于有一对对烧的燃烧器组5，所以对烧管气动阀62有两对共4个，回粉气动阀61和对烧管气动阀62所在的通道呈菱形，这样可以使每个阀都可以旁通而又互为备用，流化气粉的流动性，且不受影响。

如图4所示，石油焦粉变频输送泵3包括有连接在储焦粉仓2底部的泵箱31、混合室32，以及依次连接的变频电机33、联轴器34、轴承箱35和螺旋绞刀36，其中螺旋绞刀36插进到设在泵箱31一侧的螺旋管壳37内，在螺旋管壳37的出口处371设有一可绕位于管壳上方的转轴38摆动的粉盖39，所述混合室32包括有上部密封的漏斗321和设在漏斗321下部的横向风道322，所述粉盖39设置在该漏斗321上部内，在所述风道322上设有分别与压风储气部份1的一分气口和传送器6的入口连接的进气口323和流化气粉出口324，气粉出口324是向上倾斜的开口，其倾斜角度一般在45度左右。石油焦粉变频输送泵在不工作时由粉盖39盖住，气粉出口的开口大小由变频电机驱动下的螺旋绞刀所输送的焦粉量而定，这主要取决于电机的转速，这样可以实现均匀、稳定的流化气粉。石油焦粉变频输送泵在工作时，变频电机根据系统程序的控制来调整转速，它通过联轴器34和轴承箱35带动螺旋绞刀36转动，于是将泵箱31中的焦粉输送到螺旋管壳37的出口处371，焦粉将粉盖39推开后沿漏斗321落下，接着被从横向通道322的进气口323进来的压缩空气吹动下形成混合均匀的流化气粉从气粉出口324流向传送器6，实现焦粉与压缩空气的混合过程。

在本实施例中，燃烧器组5有两对，每对燃烧器组5包括有若干个燃烧器单元50(在图1、3中，有三个燃烧器单元)，每一燃烧器单元50包括有带内、外通道501、502的长条形燃烧枪管503，在该燃烧枪管503一侧分别设有与该内、外通道501、502连接的流化气粉进口504和雾化气进口505，在位于燃烧枪管503另一侧的内、外通道501、502端部分别套装有锥形的雾化气喷嘴506和枪帽507，喷嘴和枪帽在外形锥度上相对应，同一组的燃烧器单元50经各自的燃烧器控制阀51与分配器52连接，这样更便于自动化控制燃烧，来实现玻璃熔窑4的温度条件与以重油为燃料的燃烧系统一样。雾化气除了助燃以外，还具有形成负压的吸附作用和给枪管冷却的保护作用。燃烧器单元50在工作时，从燃烧枪管503的内、外通道501、502输入流化气粉和雾化气，雾化气流经窄小的外通道502后从雾化气喷嘴506和枪帽507之间的空间吹出来后形成负压(一般可以产生6公斤左右的气流)，负气压将内通道501中的流化气粉吸附出来后雾化气混合后被点燃燃烧，从而实现给熔窑4加热。燃烧器的锥形喷射角可以使流化气燃烧火焰长度更长，即使是5-20米宽的熔窑也可以得到比较均匀的加热。

在如图3所示的工艺流程图作为较佳的实施方式，石油焦粉变频输送泵3有两个(称为主泵和备用泵)，其中一个作为备用，这样在维护、保养其中一个泵时就可以启用另一个泵。在泵的气粉出口324与储焦粉仓2上部之间设有一条由循环回粉阀100控制的小循环管道，在燃烧系统试验时流化气粉通过此管道输送回储焦粉仓内，而在系统不工作或者关闭传送器6时，石油焦粉变频输送泵3混合成的气粉仍可以通过回粉气动阀61控制的大循环回粉管循环地流动，这种不间断地流动，不仅可以防止焦粉结团，而且可以使流化气粉始终处于稳定、均匀的流动状态，从而使燃烧器的燃烧温度、热量保持均匀。在石油焦粉变频输送泵的气粉出口通往传送器时均设有一个循环送粉阀200，石油焦粉变频输送泵在切换时，先打开主泵的循环回粉阀、再关闭主泵的循环送粉阀；接着打开备用泵的循环送粉阀后再关备用泵的循环回粉阀，整个切换过程是由燃烧系统的程序自动控制完成的。另外，为了使焦粉更加顺利、均匀地进入到石油焦粉变频输送泵的泵箱内，在储焦粉仓2的下部设有与压风储气部份1相通的仓浮阀300，通过仓浮阀的控制使一部份压缩空气进入到储粉仓内，使焦粉与空气进行混合，在此称为一次流化，流化后的气粉混合物进入到石油焦粉变频输送泵时再次进行二次流化，经过两次流化后送到燃烧器组5的气粉混合物更加均匀、合理，这样充分燃烧后更有利于环境。

压风储气部份1主要包括有空气压缩机(图中未画出)、空气干燥机11、储气稳压罐12和分气缸13，压缩机送来的压缩空气经由空气干燥机11处理后再送往储气稳压罐12，最后再由分气缸13分流到燃烧系统需要用到空气的装置上，从图3中可以看出，石油焦粉变频输送泵的进气口、仓浮阀，以及储焦粉仓2上部的除尘器400等都与分气缸上的截止阀连接、控制。

如图3所示，本实用新型采用了多种类型的蝶阀、球阀、截止阀，以及智能式的计量装置，关键性的电磁阀或气动阀由系统自动控制，整套系统由西门子DCS或PLC可编程控制器进行系统集成控制。

综上所述，石油焦粉的燃烧及控制：a、在玻璃窑炉中燃烧经定向雾化、焦粉与高温空气混合吸热、挥发燃烧、碳粉燃烧、燃烬五个阶段完成，其可燃性、燃烧温度控制、火焰性质控制是石油焦粉在玻璃窑炉上应用的关键技术。本实用新型的石油焦粉变频输送泵、专用燃烧器组及雾化技术，解决了这些难题，经过无数次实验和成功案例证明石油焦粉燃烧率达到99.8％且能满足玻璃生产对火焰长度和刚度的要求；b、燃烧温度控制：玻璃窑炉非常重要就是炉内温度稳定，造成温度不稳定的原因主要是燃料供给、燃料质量、燃料输送量的稳定性和雾化效果这四点.为保障炉内温度可控与稳定，实践中针对窑炉的工况，对输送设备及运行参数、管路系统进行多次改进，研制出了玻璃窑专用的变量输送设备、流化装置及专用燃烧器，经过在玻璃窑炉上的实用考证，已经形成了一套燃料可连续均匀输送、火焰稳定的燃烧系统，保障石油焦粉燃烧系统稳定运行和炉内温度可控性，燃烧系统设计中关键设备实行一用一备制；c、火焰性质控制：火焰的质量直接影响到玻璃的熔化质量和熔化率，因此玻璃窑炉中，石油焦粉单单能燃烧是远远不够的，要求火焰必须有一定的长度、刚度和亮度。我们针对不同的窑炉，配置石油焦粉的细度及专门的燃烧器、相应的配风参数，控制火焰，保证长度、提高刚度等一系列措施。

Claims (7)

1.一种变频输送石油焦粉的燃烧系统，其特征在于：包括有压风储气部份(1)、储焦粉仓(2)、将储气部份(1)送来的空气与储焦粉仓(2)中的焦粉混合成流化气粉的石油焦粉变频输送泵(3)、至少一对分布在玻璃熔窑(4)相对两侧对烧的燃烧器组(5)以及将流化气粉传送到其中的一燃烧器组(5)的传送器(6)。

2.根据权利要求1所述的变频输送石油焦粉的燃烧系统，其特征在于：所述的传送器(6)包括有回粉气动阀(61)和与燃烧器组(5)对应的对烧管气动阀(62)，所述回粉气动阀(61)和对烧管气动阀(62)的通道呈菱形。

3.根据权利要求1或2所述的变频输送石油焦粉的燃烧系统，其特征在于：所述石油焦粉变频输送泵(3)包括有连接在储焦粉仓(2)底部的泵箱(31)、混合室(32)，以及依次连接的变频电机(33)、联轴器(34)、轴承箱(35)和螺旋绞刀(36)，其中螺旋绞刀(36)穿过泵箱(31)后插进到设在泵箱(31)一侧的螺旋管壳(37)内，在螺旋管壳(37)的出口处(371)设有一可绕位于管壳上方的转轴(38)摆动的粉盖(39)，所述混合室(32)包括有上部密封的漏斗(321)和设在漏斗(321)下部的横向风道(322)，所述粉盖(39)设置在该漏斗(321)上部内，在所述风道(322)上设有分别与压风储气部份(1)的一分气口和传送器(6)的入口连接的进气口(323)和流化气粉出口(324)。

4.根据权利要求3所述的变频输送石油焦粉的燃烧系统，其特征在于：所述的燃烧器组(5)包括有若干个燃烧器单元(50)，每一燃烧器单元(50)包括有带内、外通道(501)、(502)的长条形燃烧枪管(503)，在该燃烧枪管(503)一侧分别设有与该内、外通道(501)、(502)连接的流化气粉进口(504)和雾化气进口(505)，在位于燃烧枪管(503)另一侧的内、外通道(501)、(502)端部分别套装有锥形的雾化气喷嘴(506)和枪帽(507)。

5.根据权利要求4所述的变频输送石油焦粉的燃烧系统，其特征在于：在该石油焦粉变频输送泵(3)的气粉出口(324)与储焦粉仓(2)上部之间设有一条由循环回粉阀(100)控制的小循环管道；在石油焦粉变频输送泵(3)的气粉出口(324)通往传送器时均设有一个循环送粉阀(200)。

6.根据权利要求5所述的变频输送石油焦粉的燃烧系统，其特征在于：所述的石油焦粉变频输送泵(3)有两个，分别是主泵和备用泵。

7.根据权利要求4、5或6所述的变频输送石油焦粉的燃烧系统，其特征在于：在所述储焦粉仓(2)的下部设有与压风储气部份(1)相通的仓浮阀(300)。

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