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一种用于低热值燃气的超低氮燃烧系统

阅读：1027发布：2020-07-28

专利汇可以提供一种用于低热值燃气的超低氮燃烧系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及超低氮燃烧设备技术领域，具体涉及一种用于低热值燃气的超低氮燃烧系统，包括燃烧器、燃气管道、助燃风管道、蓄热稳燃室、锅炉炉膛、锅炉尾部烟道、烟囱、循环烟气管道和助燃风机；与现有技术相比，不依赖高热值燃气来点火和助燃，即可实现低热值燃气直接点火和稳定燃烧；采用分级燃烧技术，可有效抑制燃料型氮氧化物生成，将燃烧器出口的氮氧化物控制在较低水平；燃烧器出口的蓄热稳燃室布置有脱硝剂管道，使燃烧产生的NOx与喷枪喷入的脱硝剂充分混合、快速反应，可获得50-60％的脱硝效率。该低热值燃气超低氮燃烧系统具有结构简单、布局紧凑、维护方便、投资运行成本低的特点，可长期稳定地实现超低氮氧化物排放。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种用于低热值燃气的超低氮燃烧系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于低热值燃气的超低氮燃烧系统，其特征在于：包括燃烧器(1)、燃气管道(2)、助燃风管道(3)、蓄热稳燃室(4)、锅炉炉膛(6)、锅炉尾部烟道(7)、烟囱(8)、循环烟气管道(9)和助燃风机(12)；
锅炉炉膛(6)依次连通锅炉尾部烟道(7)和烟囱(8)；
燃气管道(2)和助燃风管道(3)分别与燃烧器(1)的进气端连通，燃烧器(1)的出气端与蓄热稳燃室(4)连通，蓄热稳燃室(4)与锅炉炉膛(6)连通；
蓄热稳燃室(4)的侧部连通设置有多个脱硝剂管道(5)，各个脱硝剂管道(5)均连通有脱销喷枪(401)；
助燃风机(12)的出风口与助燃风管道(3)连通，助燃风机(12)的进风口分别与循环烟气管道(9)和空气管道(11)连通，循环烟气管道(9)与锅炉尾部烟道(7)连通，空气管道(11)与大气连通。
2.根据权利要求1所述的用于低热值燃气的超低氮燃烧系统，其特征在于：循环烟气管道(9)设置有调节阀(10)。
3.根据权利要求1所述的用于低热值燃气的超低氮燃烧系统，其特征在于：燃烧器(1)包括从内至外依次同心设置的中心燃气喷管(101)、环形燃气喷管(102)和燃烧器外壳，所述中心燃气喷管(101)和环形燃气喷管(102)为间隔设置并共同围成内二次风喷口(202)，环形燃气喷管(102)和燃烧器外壳之间留有间隙并围成外二次风喷口(203)。
4.根据权利要求3所述的用于低热值燃气的超低氮燃烧系统，其特征在于：燃气管道(2)分别与中心燃气喷管(101)和环形燃气喷管(102)连通，助燃风管道(3)分别与内二次风喷口(202)和外二次风喷口(203)连通。
5.根据权利要求3所述的用于低热值燃气的超低氮燃烧系统，其特征在于：中心燃气喷管(101)的前方安装有中心稳燃筒(201)，中心稳燃筒(201)与助燃风管道(3)连通。
6.根据权利要求3所述的用于低热值燃气的超低氮燃烧系统，其特征在于：中心燃气喷管(101)内设置有点火枪(301)。
7.根据权利要求3所述的用于低热值燃气的超低氮燃烧系统，其特征在于：沿燃气喷出的方向，中心燃气喷管(101)与蓄热稳燃室(4)之间的距离、内二次风喷口(202)与蓄热稳燃室(4)之间的距离、环形燃气喷管(102)与蓄热稳燃室(4)之间的距离和外二次风喷口(203)与蓄热稳燃室(4)之间的距离逐渐缩减。
8.根据权利要求1所述的用于低热值燃气的超低氮燃烧系统，其特征在于：蓄热稳燃室(4)的直径取值为1.0m-4.0m。
9.根据权利要求1所述的用于低热值燃气的超低氮燃烧系统，其特征在于：蓄热稳燃室(4)的长度取值为0.5m-2.0m。
10.根据权利要求1所述的用于低热值燃气的超低氮燃烧系统，其特征在于：蓄热稳燃室(4)的内表面敷设了耐火浇筑材料。

说明书全文

一种用于低热值燃气的超低氮燃烧系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及超低氮燃烧设备技术领域，具体涉及用于低热值燃气的超低氮燃烧系统。

背景技术

[0002] 当前环保政策日趋严格，无论是燃烧天然气等高热值气体燃料，还是燃烧高炉煤气等低热值气体燃料，其烟气中的氮氧化物浓度均需满足超低排放保证，即NOx排放浓度低于50mg/Nm3、甚至低于30mg/Nm3。对于热值低于10MJ/m3的低热值燃气而言，由于其着火困难、燃烧不稳定、燃尽速度慢等原因，一般采用集中供风、富氧燃烧等手段以确保燃烧稳定性和燃尽效率，很难真正实现低氮燃烧。

[0003] 目前在运行的低热值燃气燃烧器，其NOx排放浓度一般在100-150mg/Nm3左右，与超低排放标准相距较远。若采用选择性非催化还原脱硝技术在锅炉炉膛加装SNCR 喷枪，由于炉内反应温度区间有限、烟气停留时间较短，脱硝剂与氮氧化物没有得到充分反应，脱硝效率只有40％左右，无法达到超低排放要求；若采用SCR选择性催化还原脱硝技术在锅炉尾部安装SCR反应器，虽然其脱硝效率高能够达到超低排放要求，但是初投资成本和运行成本都较高。实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的在于针对现有技术中的不足，提供了一种用于低热值燃气的超低氮燃烧系统。目的是针对高炉煤气、转炉煤气和发生炉煤气等低热值气体燃料，将低氮燃烧和选择性非催化还原脱硝集成于一体的新型燃烧系统，在保证燃烧稳定性和高燃尽效率的前提下，实现NOx排放浓度低于50mg/Nm3甚至低于30mg/Nm3的超低排放标准。

[0005] 本实用新型的目的通过以下技术方案实现：本申请提供一种用于低热值燃气的超低氮燃烧系统，包括燃烧器、燃气管道、助燃风管道、蓄热稳燃室、锅炉炉膛、锅炉尾部烟道、烟囱、循环烟气管道和助燃风机；锅炉炉膛依次连通锅炉尾部烟道和烟囱；燃气管道和助燃风管道分别与燃烧器的进气端连通，燃烧器的出气端与蓄热稳燃室连通，蓄热稳燃室与锅炉炉膛连通；蓄热稳燃室的侧部连通设置有多个脱硝剂管道，各个脱硝剂管道均连通有脱销喷枪；助燃风机的出风口与助燃风管道连通，助燃风机的进风口分别与循环烟气管道和空气管道连通，循环烟气管道与锅炉尾部烟道连通，空气管道与大气连通。

[0006] 其中，循环烟气管道设置有调节阀。

[0007] 其中，燃烧器包括从内至外依次同心设置的中心燃气喷管、环形燃气喷管和燃烧器外壳，所述中心燃气喷管和环形燃气喷管为间隔设置并共同围成内二次风喷口，环形燃气喷管和燃烧器外壳之间留有间隙并围成外二次风喷口。

[0008] 其中，燃气管道分别与中心燃气喷管和环形燃气喷管连通，助燃风管道分别与内二次风喷口和外二次风喷口连通。

[0009] 其中，中心燃气喷管的前方安装有中心稳燃筒，中心稳燃筒与助燃风管道连通。

[0010] 其中，中心燃气喷管内设置有点火枪.

[0011] 其中，沿燃气喷出的方向，中心燃气喷管与蓄热稳燃室之间的距离、内二次风喷口与蓄热稳燃室之间的距离、环形燃气喷管与蓄热稳燃室之间的距离和外二次风喷口与蓄热稳燃室之间的距离逐渐缩减。

[0012] 其中，蓄热稳燃室的直径取值为1.0m-4.0m。

[0013] 其中，蓄热稳燃室的长度取值为0.5m-2.0m。

[0014] 其中，蓄热稳燃室的内表面敷设了耐火浇筑材料。

[0015] 本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本申请的燃烧系统采用蓄热稳燃技术，不依赖高热值燃气来点火和助燃，即可实现低热值燃气直接点火和稳定燃烧；燃烧器中心设计有稳燃筒，可提高点火成功率和燃烧火焰连续性；燃烧器出口设计有蓄热稳燃室，充分吸收燃烧火焰辐射热以提高燃烧器区域温度、实现燃烧稳定和高燃尽率；采用分级燃烧技术，燃料和助燃风分级分阶段送入，可有效控制燃气燃烧全过程的化学当量，抑制燃料型氮氧化物生成，将燃烧器出口的氮氧化物控制在50-70mg/Nm3的较低水平；燃烧器出口的蓄热稳燃室布置有脱硝剂管道和喷枪，使燃烧产生的NOx与喷枪喷入的脱硝剂充分混合、快速反应，可获得50-60％的脱硝效率。该低热值燃气超低氮燃烧系统具有结构简单、布局紧凑、维护方便、投资运行成本低的特点，可长期稳定地实现超低氮氧化物排放。附图说明

[0016] 利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

[0017] 图1是本实施例用于低热值燃气的超低氮燃烧系统的流程图。

[0018] 图2是本实施例用于低热值燃气的超低氮燃烧系统的燃烧器的结构示意图。

[0019] 附图说明：燃烧器1、燃气管道2、助燃风管道3、蓄热稳燃室4、脱硝剂管道5、锅炉炉膛6、锅炉尾部烟道7、烟囱8、循环烟气管道9、调节阀10、空气管道11、助燃风机12、中心燃气喷管101、环形燃气喷管102、中心稳燃筒201、内二次风喷口202、外二次风喷口203、点火枪301、脱硝喷枪401、浇注料501。

具体实施方式

[0020] 结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。

[0021] 本实用新型的一种用于低热值燃气的超低氮燃烧系统的具体实施方式，如图1所示，其结构包括燃烧器1、燃气管道2、助燃风管道3、蓄热稳燃室4、锅炉炉膛6、锅炉尾部烟道7、烟囱8、循环烟气管道9和助燃风机12。具体地，锅炉炉膛6依次连通锅炉尾部烟道7和烟囱
8；燃气管道2和助燃风管道3分别与燃烧器1的进气端连通，燃烧器1的出气端与蓄热稳燃室
4连通，蓄热稳燃室4与锅炉炉膛6连通；蓄热稳燃室4的侧部连通设置有多个脱硝剂管道5，各个脱硝剂管道5均连通有脱销喷枪401；助燃风机12的出风口与助燃风管道3连通，助燃风机12的进风口分别与循环烟气管道9和空气管道11连通，循环烟气管道9与锅炉尾部烟道7连通，空气管道11与大气连通。其工作原理如下：燃烧器1的出口火焰(高温烟气)先通过蓄热稳燃室4，再进入锅炉炉膛6与各个受热面进行换热，完成换热后的低温烟气经由锅炉尾部烟道7、烟囱8排入大气。尾部烟道7中部与循环烟气管道9相通，循环烟气经过调节阀10与空气管道11内的空气混合，再由助燃风机12升压后送入燃烧器1。

[0022] 在本实施例中，循环烟气管道9设置有调节阀10，通过调节阀10可改变进入燃烧器的循环烟气和空气的比例，从而调整助燃风的氧气含量，以获得最佳的低氮燃烧效果。

[0023] 请见图2，燃烧器1包括从内至外依次同心设置的中心燃气喷管101、环形燃气喷管102和燃烧器外壳，所述中心燃气喷管101和环形燃气喷管102为间隔设置并共同围成内二次风喷口202，环形燃气喷管102和燃烧器外壳之间留有间隙并围成外二次风喷口203。应当强调的是，本申请的燃烧器1是采用同心圆结构，由内向外分别为：中心燃气喷管101、中心稳燃筒201、内二次风喷口202、环形燃气喷管102、外二次风喷口203。

[0024] 请见图2，燃气管道2分别与中心燃气喷管101和环形燃气喷管102连通，助燃风管道3分别与内二次风喷口202和外二次风喷口203连通，其中，中心燃气喷管101的前方安装有中心稳燃筒201，中心稳燃筒201与助燃风管道3连通。其工作过程如下，低热值燃气由燃气管道2送入中心燃气喷管101和环形燃气喷管102，助燃风由助燃风管道3送入中心稳燃筒201、内二次风喷口202和外二次风喷口203。

[0025] 在本实施例中，中心燃气喷管101内设置有点火枪301。中心燃气喷管101与中心稳燃筒201连接，点火所需的一次燃料通过中心燃气喷管101进入中心稳燃筒201并与助燃风混合，点火枪301释放的电弧将其点燃，燃烧火焰向外扩散过程中将环形燃气喷管102送入的二次燃料引燃。

[0026] 作为优选的方案，内二次风喷口202和外二次风喷口203内均设计由若干旋流导向叶片，助燃风以旋转射流方式与环形燃气喷管102送入的二次燃料强烈混合，及时补充燃气燃烧所需氧气。

[0027] 在本实施例中，为了进一步提高燃烧火焰连续性和燃烧效率。沿燃气喷出的方向，中心燃气喷管101与蓄热稳燃室4之间的距离、内二次风喷口202与蓄热稳燃室4之间的距离、环形燃气喷管102与蓄热稳燃室4之间的距离和外二次风喷口203与蓄热稳燃室4之间的距离逐渐缩减。

[0028] 在本实施例中，蓄热稳燃室4为圆柱形结构，内表面敷设的浇筑料501(耐火浇注材料)将燃气燃烧释放的热量积蓄起来，该区域烟温保持在700-900℃左右，从而保证燃气火焰的稳定性，为实现深度空气分级、缺氧燃烧创造条件，进而有效抑制了燃料型氮氧化物生成，使燃烧器出口的氮氧化物控制在50-70mg/Nm3的较低水平；在蓄热稳燃室4周圈布置脱硝喷枪401以及与之相连的脱硝剂管道5，脱硝剂与氮氧化物在700-900℃的温度下快速反应，脱硝效率达到50-60％。蓄热稳燃室4的直径D取决于燃烧器额定功率热负荷强度，其取值范围为1.0-4.0m；长度L取决于燃气火焰长度,其取值范围为0.5-2.0m。

[0029] 本实施例的燃烧系统采用蓄热稳燃技术，不依赖高热值燃气来点火和助燃，即可实现低热值燃气直接点火和稳定燃烧；燃烧器中心设计有稳燃筒，可提高点火成功率和燃烧火焰连续性；燃烧器出口设计有蓄热稳燃室，充分吸收燃烧火焰辐射热以提高燃烧器区域温度、实现燃烧稳定和高燃尽率；采用分级燃烧技术，燃料和助燃风分级分阶段送入，可有效控制燃气燃烧全过程的化学当量，抑制燃料型氮氧化物生成，将燃烧器出口的氮氧化物控制在50-70mg/Nm3的较低水平；燃烧器出口的蓄热稳燃室布置有脱硝剂管道和喷枪，使燃烧产生的NOx与喷枪喷入的脱硝剂充分混合、快速反应，可获得50-60％的脱硝效率。该低热值燃气超低氮燃烧系统具有结构简单、布局紧凑、维护方便、投资运行成本低的特点，可长期稳定地实现超低氮氧化物排放。

[0030] 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

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