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CN109340750A - 一种低氮氧化物排放的方法及实现该方法的燃气燃烧器 - Google Patents

一种低氮氧化物排放的方法及实现该方法的燃气燃烧器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低氮氧化物排放的方法及实现该方法的燃气燃烧器。一种低氮氧化物排放的方法包括：在燃烧器壳体出口端安装与其连通并伸入锅炉炉膛内的导流套筒；将循环烟气和助燃空气混合形成的总混合风送入燃烧器壳体内；总混合风在燃烧器壳体内分别经由中心管、周边燃气和周边混合风喷枪、布风板后形成中心混合风、周边混合风、布风板混合风；依次分级控制中心混合风、周边混合风、布风板混合风进入炉膛，同时依次分级控制中心主燃气、周边燃气进入炉膛，实现中心混合风和中心主燃气、周边混合风和周边燃气、布风板混合风分级分区燃烧；将燃烧产生的部分烟气作为循环烟气。本发明保证燃气完全燃烧的同时降低氮氧化物的排放，燃烧效率高。

Description

一种低氮氧化物排放的方法及实现该方法的燃气燃烧器
技术领域
本发明涉及燃烧器技术领域，尤其涉及一种低氮氧化物排放的方法及实现该方法的燃气燃烧器。
背景技术
现有的燃烧器为了保证燃料充分燃烧，存在火焰温度高，高温区集中的燃烧条件，实践证明这样的燃烧条件容易产生NOX。随着国家环保排放标准的提高，要求燃烧器降低NOX的排放，因此设计低NOX排放的燃烧器成为各燃烧器厂家迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种低氮氧化物排放的方法，即将循环烟气、助燃空气、燃气采用分级分区掺混燃烧的方式，保证燃气完全燃烧的同时降低氮氧化物的排放，燃烧效率高，成本低。
本发明的另一目的是提供一种实现低氮氧化物排放方法的燃气燃烧器。
为了实现本发明的第一目的，提供以下技术方案：
一种低氮氧化物排放的方法，包括：在燃烧器壳体出口端安装与所述燃烧器壳体连通并伸入锅炉炉膛内的导流套筒；将循环烟气和助燃空气混合形成的总混合风送入燃烧器壳体内；所述总混合风在燃烧器壳体内分别经由中心管、周边燃气和周边混合风喷枪、布风板后形成中心混合风、周边混合风、布风板混合风；依次分级控制中心混合风、周边混合风、布风板混合风进入炉膛，同时依次分级控制中心主燃气、周边燃气进入炉膛，实现中心混合风和中心主燃气、周边混合风和周边燃气、布风板混合风分级分区燃烧；将燃烧产生的部分烟气作为所述循环烟气。
其中，所述循环烟气通过锅炉烟管连接风机的FGR接口进入风机内，所述助燃空气通过风机的助燃空气进口进入风机内，所述循环烟气和助燃空气在风机内混合成为总混合风后经由风机出口进入所述燃烧器壳体内。
其中，实现中心混合风和中心主燃气、周边混合风和周边燃气、布风板混合风分级分区燃烧包括：首先，所述中心混合风经由安装在所述中心管内的旋流器后形成旋转气流进入锅炉炉膛内，中心主燃气从中心主燃气喷枪喷出后加入所述旋转气流参与混合，形成第一燃烧区，实现稳定燃烧；其次，所述周边燃气和周边混合风喷枪喷出的周边燃气、周边混合风与来自所述第一燃烧区的燃烧产物混合，形成第二燃烧区，实现高效稳定燃烧；最后，从布风板的布风小孔引入的布风板混合风与来自所述第一燃烧区和第二燃烧区的燃烧产物混合，形成第三燃烧区，实现高效完全燃烧。
其中，所述中心主燃气以大于中心混合风的化学当量比供给，使中心主燃气的浓度大于中心混合风的浓度。
其中，所述周边燃气以小于周边混合风的化学当量比供给，使周边燃气的浓度小于周边混合风的浓度。
优选的，所述中心主燃气占总燃气量的55％-65％，所述中心混合风占总混合风量的40％-50％。
为了实现本发明的另一目的，提供以下技术方案：
实现低氮氧化物排放的燃气燃烧器，包括：固定在锅炉外墙上的燃烧器壳体；安装在所述燃烧器壳体出口端的导流套筒，所述导流套筒与所述燃烧器壳体连通并伸入锅炉炉膛内；风机，所述风机具有用于吸入循环烟气的FGR接口、用于吸入助燃空气的助燃空气进口以及与所述燃烧器壳体进口连通的风机出口；安装在所述燃烧器壳体中央的中心管和中心主燃气喷枪，所述中心主燃气喷枪在所述中心管的中心设置；安装在所述燃烧器壳体内并在所述中心管周围均匀分布的若干周边燃气和周边混合风喷枪；安装在所述燃烧器壳体内并位于所述燃烧器壳体前端的布风板，所述布风板设有若干布风小孔。
优选的，还包括，安装在所述燃烧器壳体内并位于所述燃烧器壳体后部的固定支架；其中，所述中心管通过所述布风板和固定支架设置在所述燃烧器壳体中央。
其中，所述中心管包括：内筒、外筒和旋流器；所述旋流器安装在所述内筒和外筒之间；所述中心主燃气喷枪位于所述内筒中心，所述内筒的出口端设有多个斜向小孔，所述中心主燃气经由所述斜向小孔斜向喷出。
其中，还包括，通过所述布风板和固定支架布置在所述中心管外侧的点火枪、火焰检测、人工观火孔。
本发明的有益效果体现在以下方面：
1)本发明中心混合风和中心主燃气、周边混合风和周边燃气、布风板混合风分级分区布置，使掺混比例易于调节，掺混形成的浓度场易于点火；并通过旋流器使掺混均匀，保证燃烧持续稳定；
2)本发明在第一燃烧区内，中心主燃气以大于中心混合风的化学当量比供给，使中心主燃气的浓度大于中心混合风的浓度，降低燃烧需要的氧含量，同时降低燃烧峰值温度，达到降低NOX的目的；在第二燃烧区内，周边燃气以小于周边混合风的化学当量比供给，使周边燃气的浓度小于周边混合风的浓度，实现高效燃烧，完全燃烧，降低CO、NOX的排放；
3)本发明利用布风板引入布风板混合风，一方面有利于燃尽全部燃气不产生CO；另一方面可将炉膛内的高温气体与燃烧器壳体隔开，保证安全，同时减少散热，有利于稳定燃烧；
4)本发明抽取锅炉尾部的部分烟气和助燃空气混合进行燃烧的方式，可降低燃烧火焰峰值温度和火焰温度，降低氧浓度，从而减少生成NOx。
附图说明
图1是本发明实现低氮氧化物排放方法的燃气燃烧器的主视图；
图2是图1的左视图；
图3是图1的俯视图。
附图标记说明：1-中心管；2-点火枪；3-火焰检测；4-人工观火孔；5-主燃气喷枪；6-周边燃气和周边混合风喷枪；7-风机；8-燃烧器壳体；9-内筒；10-外筒；11-旋流器；12-布风板；13-固定支架；14-导流套筒；15-检修盖板；16-法兰。
具体实施方式
如图1至3所示，本发明提供一种实现低氮氧化物排放的燃气燃烧器，包括：燃烧器壳体8；安装在燃烧器壳体8出口端的导流套筒14；风机7，其具有用于吸入循环烟气的FGR(Flue Gas Recirculation)接口、用于吸入助燃空气的助燃空气进口以及与燃烧器壳体8进口连通的风机出口。
其中，燃烧器壳体8通过法兰固定在锅炉外墙上，导流套筒14与燃烧器壳体8连通并伸入锅炉炉膛内。
如图1所示，燃烧器壳体8中央安装有中心管1和中心主燃气喷枪5。中心管1包括：内筒9、外筒10以及安装在内筒9和外筒10之间的旋流器11。其中，中心主燃气喷枪5位于内筒9中心，内筒9的出口端设有多个斜向小孔。
如图2所示，在燃烧器壳体8内并在中心管1周围均匀设置四个对称分布的周边燃气和周边混合风喷枪6。其中，周边燃气和周边混合风喷枪6设有用于走周边燃气的通道和用于走周边混合风的通道。
此外，中心管1的外侧布置有点火枪2、火焰检测3、人工观火孔4。
如图1所示，燃烧器壳体8内安装有布风板12和固定支架13，布风板12位于燃烧器壳体8的前端，固定支架13位于燃烧器壳体8的后部。其中，布风板12设有若干布风小孔。具体实施时，中心管1通过布风板12和固定支架13设置在燃烧器壳体8中央。点火枪2、火焰检测3、人工观火孔4通过布风板12和固定支架13布置在中心管1外侧。
如图3所示，燃烧器壳体8的顶部设置有检修盖板15。
利用本发明的燃气燃烧器可以实现完全燃烧，降低CO的排放；同时降低氮氧化物的排放。
下面结合附图和实施例对本发明实现完全燃烧和降低氮氧化物排放的方法进行详细说明。
利用本发明的燃气燃烧器实现完全燃烧和低氮氧化物排放的方法，包括以下步骤：在燃烧器壳体8出口端安装与燃烧器壳体8连通并伸入锅炉炉膛内的导流套筒14；使循环烟气通过锅炉烟管连接风机7的FGR接口进入风机7内，使助燃空气通过风机7的助燃空气进口进入风机7内，循环烟气和助燃空气在风机内混合成为总混合风后经由风机出口进入燃烧器壳体8内；总混合风在燃烧器壳体8内分别经由中心管1、周边燃气和周边混合风喷枪6、布风板12后形成中心混合风、周边混合风、布风板混合风；依次分级控制中心混合风、周边混合风、布风板混合风进入炉膛，同时依次分级控制中心主燃气、周边燃气进入炉膛，实现中心混合风和中心主燃气、周边混合风和周边燃气、布风板混和风分级分区燃烧；燃烧产生的部分烟气作为循环烟气进入风机7。
具体的，本发明实现中心混合风和中心主燃气、周边混合风和周边燃气、布风板混合风分级分区燃烧的步骤包括：
首先，中心混合风经由安装在中心管1内出口端的旋流器11后形成旋转气流进入锅炉炉膛内，中心主燃气从中心主燃气喷枪5喷出并经由内筒9上的斜向小孔呈散射状斜向喷出后加入中心混合风的旋转气流中参与混合，形成第一燃烧区。在第一燃烧区内，控制中心主燃气的供给占总燃气量的55％-65％，中心混合风的供给占总混合风量的40％-50％，中心主燃气和中心混合风按照以上比例掺混形成的浓度场易于点火，从而实现稳定着火；中心混合风通过旋流器11形成的旋转气流形成回流区卷吸炉膛内的高温烟气，使被点燃的燃气持续稳定燃烧，保障了燃烧过程中火焰足够的稳定性，从而保证了燃烧器可靠稳定的工作。同时，在第一燃烧区内，中心主燃气以大于中心混合风的化学当量比供给，使中心主燃气的浓度大于中心混合风的浓度，降低燃烧需要的氧含量，同时降低燃烧峰值温度，达到降低NOX的目的。
其次，周边燃气和周边混合风喷枪6喷出的周边燃气、周边混合风与来自第一燃烧区的燃烧产物混合，形成第二燃烧区。在第二燃烧区内，周边燃气以小于周边混合风的化学当量比供给，使周边燃气的浓度小于周边混合风的浓度，实现高效燃烧，完全燃烧，降低CO的排放；
最后，从布风板12的布风小孔引入的布风板混合风与来自第一燃烧区和第二燃烧区的燃烧产物混合，形成第三燃烧区，使炉膛内所有的燃气实现高效完全燃烧。
本发明抽取锅炉尾部的部分烟气和助燃空气混合进行燃烧的方式，可降低燃烧火焰峰值温度和火焰温度，降低氧浓度，从而减少生成NOx。
本发明通过中心混合风和中心主燃气、周边混合风和周边燃气、布风板混合风分级分区燃烧，并在燃烧过程中通过控制器调节中心混合风和中心主燃气、周边混合风和周边燃气、布风板混合风的掺混比例来适当调节火焰的温度、火焰的长度、火焰的直径；并利用导流套筒14强迫呈散射状的火焰平行向前，合理组织燃烧流场，保证完全燃烧，降低CO、NOX的生成。
在燃烧过程中，通过控制中心主燃气快速从多个斜向小孔喷出，且调节旋流器的角度使中心混合风从中心主燃气的外边缘旋转流出，并控制燃气和助燃气体的比例，从而有效的防止回火；中心混合风和中心主燃气形成的回流区卷吸部分高温烟气内循环到火焰根部，使火焰在根部稳定燃烧，避免脱火的故障，提高了本发明的燃烧器在使用过程中的安全性。
尽管上述对本发明做了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低氮氧化物排放的方法，其特征在于，包括：
在燃烧器壳体出口端安装与所述燃烧器壳体连通并伸入锅炉炉膛内的导流套筒；
将循环烟气和助燃空气混合形成的总混合风送入燃烧器壳体内；
所述总混合风在燃烧器壳体内分别经由中心管、周边燃气和周边混合风喷枪、布风板后形成中心混合风、周边混合风、布风板混合风；
依次分级控制中心混合风、周边混合风、布风板混合风进入炉膛，同时依次分级控制中心主燃气、周边燃气进入炉膛，实现中心混合风和中心主燃气、周边混合风和周边燃气、布风板混合风分级分区燃烧；
将燃烧产生的部分烟气作为所述循环烟气。
2.根据权利要求1所述的低氮氧化物排放的方法，其特征在于，所述循环烟气通过锅炉烟管连接风机的FGR接口进入风机内，所述助燃空气通过风机的助燃空气进口进入风机内，所述循环烟气和助燃空气在风机内混合成为总混合风后经由风机出口进入所述燃烧器壳体内。
3.根据权利要求2所述的低氮氧化物排放的方法，其特征在于，实现中心混合风和中心主燃气、周边混合风和周边燃气、布风板混合风分级分区燃烧包括：
首先，所述中心混合风经由安装在所述中心管内的旋流器后形成旋转气流进入锅炉炉膛内，中心主燃气从中心主燃气喷枪喷出后加入所述旋转气流参与混合，形成第一燃烧区，实现稳定燃烧；
其次，所述周边燃气和周边混合风喷枪喷出的周边燃气、周边混合风与来自所述第一燃烧区的燃烧产物混合，形成第二燃烧区，实现高效稳定燃烧；
最后，从布风板的布风小孔引入的布风板混合风与来自所述第一燃烧区和第二燃烧区的燃烧产物混合，形成第三燃烧区，实现高效完全燃烧。
4.根据权利要求3所述的低氮氧化物排放的方法，其特征在于，所述中心主燃气以大于中心混合风的化学当量比供给，使中心主燃气的浓度大于中心混合风的浓度。
5.根据权利要求4所述的低氮氧化物排放的方法，其特征在于，所述周边燃气以小于周边混合风的化学当量比供给，使周边燃气的浓度小于周边混合风的浓度。
6.根据权利要求5所述的低氮氧化物排放的方法，其特征在于，所述中心主燃气占总燃气量的55％-65％，所述中心混合风占总混合风量的40％-50％。
7.实现权利要求1至6任一所述方法的一种低氮氧化物排放的燃气燃烧器，其特征在于，包括：
固定在锅炉外墙上的燃烧器壳体；
安装在所述燃烧器壳体出口端的导流套筒，所述导流套筒与所述燃烧器壳体连通并伸入锅炉炉膛内；
风机，所述风机具有用于吸入循环烟气的FGR接口、用于吸入助燃空气的助燃空气进口以及与所述燃烧器壳体进口连通的风机出口；
安装在所述燃烧器壳体中央的中心管和中心主燃气喷枪，所述中心主燃气喷枪在所述中心管的中心设置；
安装在所述燃烧器壳体内并在所述中心管周围均匀分布的若干周边燃气和周边混合风喷枪；
安装在所述燃烧器壳体内并位于所述燃烧器壳体前端的布风板，所述布风板设有若干布风小孔。
8.根据权利要求7所述的低氮氧化物排放的燃气燃烧器，其特征在于，还包括，安装在所述燃烧器壳体内并位于所述燃烧器壳体后部的固定支架；
其中，所述中心管通过所述布风板和固定支架设置在所述燃烧器壳体中央。
9.根据权利要求8所述的低氮氧化物排放的燃气燃烧器，其特征在于，所述中心管包括：内筒、外筒和旋流器；
其中，所述旋流器安装在所述内筒和外筒之间；
其中，所述中心主燃气喷枪位于所述内筒中心，所述内筒的出口端设有多个斜向小孔，所述中心主燃气经由所述斜向小孔斜向喷出。
10.根据权利要求9所述的低氮氧化物排放的燃气燃烧器，其特征在于，还包括，通过所述布风板和固定支架布置在所述中心管外侧的点火枪、火焰检测、人工观火孔。
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