一种燃气锅炉低氮燃烧工艺 |
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| 申请号 | CN202110201702.6 | 申请日 | 2021-02-23 | 公开(公告)号 | CN112984501B | 公开(公告)日 | 2024-02-20 |
| 申请人 | 河南省锅炉压力容器安全检测研究院; | 发明人 | 董本万; 李国政; 岳建新; 原星; 陈瑜; 翟惠煦; 肖纪军; 毛晓刚; 吕宁; 刘晨; 王大刚; 刘升启; 张爱庆; 任长青; 郭云霞; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及燃气 锅炉 技术领域的一种燃气锅炉低氮燃烧工艺,燃气锅炉包括 燃烧室 和尾部烟道，在燃烧室内采用分区燃烧，形成底部的贫 氧 燃烧区和中上部的富氧燃烧区；在尾部烟道内设置可隔离的无 氨 脱硝区，在贫氧燃烧区设置低氮 燃烧器 ，在富氧燃烧区设置多层侧燃烧器和分级送 风 口，形成不同热流 密度 的分级燃烧状态，将尾部烟道内的高温烟气通过强制烟气再循环管路回流进燃烧室内，减小 燃烧热 流密度，降低燃烧室内燃烧均值 温度 ，在无氨脱硝区内设置有无氨脱硝催化剂，并在无氨脱硝催化剂上方设置甲烷喷淋格栅，甲烷喷淋格栅与尾部烟道外的甲烷供给系统相连接。本发明可实现低氮燃烧和无氨脱硝，有利于降低燃气锅炉的脱硝成本，并避免氨污染问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种燃气锅炉低氮燃烧工艺，所述燃气锅炉包括燃烧室和尾部烟道，其特征在于：在燃烧室内采用分区燃烧，形成底部的贫氧燃烧区和中上部的富氧燃烧区；在尾部烟道内设置可隔离的无氨脱硝区，在贫氧燃烧区设置低氮燃烧器，在富氧燃烧区设置多层侧燃烧器和分级送风口，形成不同热流密度的分级燃烧状态，将尾部烟道内的高温烟气通过强制烟气再循环管路回流进燃烧室内，减小燃烧热流密度，降低燃烧室内燃烧均值温度，在无氨脱硝区内设置有无氨脱硝催化剂，并在无氨脱硝催化剂上方设置甲烷喷淋格栅，所述甲烷喷淋格栅与尾部烟道外的甲烷供给系统相连接； |
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| 说明书全文 | 一种燃气锅炉低氮燃烧工艺技术领域[0001] 本发明属于燃气锅炉技术领域，具体地，涉及一种燃气锅炉低氮燃烧工艺。 背景技术[0002] 现有的燃气锅炉，尾气中氮氧化物原始排放量较高，需要配套脱硝装置才能满足废气排放标准，现有的燃气锅炉脱硝装置大多采用以氨水或尿素溶液为还原剂的氨法脱硝工艺，脱硝成本高，且容易产生氨逃逸，会产生氨污染问题，因此，有待研发一种新的燃气锅炉低氮燃烧工艺，从燃烧阶段控制氮氧化物的排放量，并结合无氨脱硝技术进行脱硝控制，从而保证燃气锅炉的达标排放。 发明内容[0003] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种燃气锅炉低氮燃烧工艺，所述燃气锅炉包括燃烧室和尾部烟道，在燃烧室内采用分区燃烧，形成底部的贫氧燃烧区和中上部的富氧燃烧区；在尾部烟道内设置可隔离的无氨脱硝区，在贫氧燃烧区设置低氮燃烧器，在富氧燃烧区设置多层侧燃烧器和分级送风口，形成不同热流密度的分级燃烧状态，将尾部烟道内的高温烟气通过强制烟气再循环管路回流进燃烧室内，减小燃烧热流密度，降低燃烧室内燃烧均值温度，在无氨脱硝区内设置有无氨脱硝催化剂，并在无氨脱硝催化剂上方设置甲烷喷淋格栅，所述甲烷喷淋格栅与尾部烟道外的甲烷供给系统相连接。 [0004] 优选的，在所述燃烧室内燃烧热流密度高的区域内设有扰动风口，所述强制烟气再循环管路的一端与尾部烟道的出口相连通，且强制烟气再循环管路靠近尾部烟道的出口端设有热循环风机，所述热循环风机的排气风箱通过布风管路与扰动风口相连通，通过扰动风口使高温烟气回流，可降低燃烧室内的热流密度，并回收部分烟气中的热能，达到低氮和节能燃烧的双重效果。 [0005] 优选的，所述低氮燃烧器包括燃气管和圆筒状的空气管，所述空气管内沿空气流动方向依次设有配气段、稳燃段和扰动段，所述燃气管的进气端从配气段的侧壁引入，所述配气段末端设有配气盘，所述稳燃段设有耐高温不锈钢金属层和点火孔，所述点火孔内设有可拔出的点火器，所述燃气管的出气端穿过配气盘并与空气管同轴设置，且燃气管的出气端设有锥形喷头，所述锥形喷头上均布有喷孔，所述配气盘上至少设有两圈均流孔，且配气盘上最内圈的均气孔的排气口向喷孔倾斜，所述扰动段的侧壁上沿空气管的切向对称设置有两根循环高温烟气喷管，所述循环高温烟气喷管与热循环风机的排气风箱相连通。该低氮燃烧器有助于燃气与空气充分混合，可提高点火效率，并保证燃烧的稳定性，通过在稳燃段内设置耐高温不锈钢金属层，可将稳燃段内的辐射热量发射向锥形喷头，提高点火效率和稳燃效果，保证燃烧效率。通过在扰动段的侧壁上设置循环高温烟气喷管，加强火焰扰动的同时，降低过量空气系数，提高燃烧效率并抑制氮氧化物的生成。 [0006] 优选的，所述无氨脱硝催化剂采用半焦催化剂，用于保证甲烷与烟气中氮氧化物的反应效率。 [0007] 优选的，所述无氨脱硝区的进出口分别设有隔离调节门，所述隔离调节门用于调节进入无氨脱硝区内的烟气量，可根据尾气烟气中氮氧化物的原始排放浓度调节进入无氨脱硝区内的烟气量，烟气中氮氧化物浓度不超标时，可使无氨脱硝区隔离，从而延长无氨脱硝区内无氨脱硝催化剂的使用寿命。 [0008] 优选的，所述分级送风口和扰动风口的进风管上均设有调节阀，可根据燃气锅炉的负荷及燃烧室内温度、流场的变化调节分级送风量和扰动风量，通过调试确定相应负荷下各分级送风口和扰动风口的风量供应，实现低氮排放。 [0009] 本发明还包括能够使该燃气锅炉低氮燃烧工艺正常使用的其它装置、组件或步骤，均为本领域的常规技术手段；另外，本发明中未加限定的装置、组件或步骤均采用本领域中的常规技术手段。 [0010] 本发明的工作原理是，通过在燃气锅炉的燃烧室底部设置贫氧燃烧区，中上部设置富氧燃烧区，使贫氧燃烧和富氧燃烧的低温燃烧状态在一个燃烧系统中分区分布，通过设置低氮燃烧器，可保证点火的稳定性和贫氧燃烧区的低氮燃烧，通过侧燃烧器使燃烧室内热负荷分布更加均匀，有利于维持整个燃烧室内温度场的稳定性，通过在富氧燃烧区设置分级送风口有助于燃料在富氧区的完全燃烧，并强化烟气扰动，通过将尾部烟道内的高温烟气通过强制烟气再循环管路回流进燃烧室内，可减小燃烧热流密度，降低燃烧室内燃烧均值温度，从而抑制氮氧化物的生成浓度，通过在尾部烟道设置可隔离的无氨脱硝区，当燃气锅炉负荷波动大，燃烧室内低氮燃烧不稳定时，在无氨催化剂的作用下，使烟气中的氮氧化物与无氨脱硝区喷入的甲烷发生反应从而保证脱硝效果，从而避免氨污染问题。 [0012] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 [0013] 图1是本发明的工艺布置示意图。 [0014] 图2是本发明中的低氮燃烧器结构示意图。 具体实施方式[0015] 下面结合本发明实施例中的附图以及具体实施例对本发明进行清楚地描述，在此处的描述仅仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 [0016] 实施例 [0017] 如图1～2所示，本发明提供了一种燃气锅炉低氮燃烧工艺，所述燃气锅炉包括燃烧室1和尾部烟道2，在燃烧室1内采用分区燃烧，形成底部的贫氧燃烧区和中上部的富氧燃烧区；在尾部烟道2内设置可隔离的无氨脱硝区3，在贫氧燃烧区设置低氮燃烧器4，在富氧燃烧区设置多层侧燃烧器5和分级送风口6，形成不同热流密度的分级燃烧状态，将尾部烟道2内的高温烟气通过强制烟气再循环管路7回流进燃烧室1内，减小燃烧热流密度，降低燃烧室1内燃烧均值温度，在无氨脱硝区3内设置有无氨脱硝催化剂，并在无氨脱硝催化剂上方设置甲烷喷淋格栅，所述甲烷喷淋格栅与尾部烟道2外的甲烷供给系统相连接。 [0018] 在所述燃烧室1内燃烧热流密度高的区域内设有扰动风口8，所述强制烟气再循环管路7的一端与尾部烟道2的出口相连通，且强制烟气再循环管路7靠近尾部烟道2出口端设有热循环风机9，所述热循环风机9的排气风箱10通过布风管路与扰动风口8相连通，通过扰动风口8使高温烟气回流，可降低燃烧室1内的热流密度，并回收部分烟气中的热能，达到低氮和节能燃烧的双重效果。 [0019] 所述低氮燃烧器4包括燃气管4‑1和圆筒状的空气管4‑2，所述空气管4‑2内沿空气流动方向依次设有配气段、稳燃段和扰动段，所述燃气管4‑1的进气端从配气段的侧壁引入，所述配气段末端设有配气盘4‑3，所述稳燃段设有耐高温不锈钢金属层4‑4和点火孔，所述点火孔内设有可拔出的点火器4‑5，所述燃气管4‑1的出气端穿过配气盘4‑3并与空气管4‑2同轴设置，且燃气管4‑1的出气端设有锥形喷头，所述锥形喷头上均布有喷孔，所述配气盘4‑3上至少设有两圈均流孔，且配气盘4‑3上最内圈的均气孔的排气口向喷孔倾斜，所述扰动段的侧壁上沿空气管4‑2的切向对称设置有两根循环高温烟气喷管4‑6，所述循环高温烟气喷管4‑6与热循环风机9的排气风箱10相连通。该低氮燃烧器4有助于燃气与空气充分混合，可提高点火效率，并保证燃烧的稳定性，通过在稳燃段内设置耐高温不锈钢金属层4‑ 4，可将稳燃段内的辐射热量发射向锥形喷头，提高点火效率和稳燃效果，保证燃烧效率。通过在扰动段的侧壁上设置循环高温烟气喷管4‑6，加强火焰扰动的同时，降低过量空气系数，提高燃烧效率并抑制氮氧化物的生成。 [0020] 所述无氨脱硝催化剂采用半焦催化剂，用于保证甲烷与烟气中氮氧化物的反应效率。所述无氨脱硝区3的进出口分别设有隔离调节门，所述隔离调节门用于调节进入无氨脱硝区3内的烟气量，可根据尾气烟气中氮氧化物的原始排放浓度调节进入无氨脱硝区3内的烟气量，烟气中氮氧化物浓度不超标时，可使无氨脱硝区3隔离，从而延长无氨脱硝区3内无氨脱硝催化剂的使用寿命。分级送风口6和扰动风口8的进风管上均设有调节阀，可根据燃气锅炉的负荷及燃烧室1内温度、流场的变化调节分级送风量和扰动风量，通过调试确定相应负荷下各分级送风口6和扰动风口8的风量供应，实现低氮排放。 [0021] 本发明的工作原理是，通过在燃气锅炉的燃烧室1的底部设置贫氧燃烧区，中上部设置富氧燃烧区，使贫氧燃烧和富氧燃烧的低温燃烧状态在一个燃烧系统中分区分布，通过设置低氮燃烧器4，可保证点火的稳定性和贫氧燃烧区的低氮燃烧，通过侧燃烧器5使燃烧室1内热负荷分布更加均匀，有利于维持整个燃烧室1内温度场的稳定性，通过在富氧燃烧区设置分级送风口6有助于燃料在富氧区的完全燃烧，并强化烟气扰动，通过将尾部烟道2内的高温烟气通过强制烟气再循环管路7回流进燃烧室1内，可减小燃烧热流密度，降低燃烧室1内燃烧均值温度，从而抑制氮氧化物的生成浓度，通过在尾部烟道2设置可隔离的无氨脱硝区3，当燃气锅炉负荷波动大，燃烧室1内低氮燃烧不稳定时，在无氨催化剂的作用下，使烟气中的氮氧化物与无氨脱硝区3内喷入的甲烷发生反应从而保证脱硝效果，从而避免氨污染问题。 [0022] 以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。 |
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