CN107763612A - 降低锅炉烟气中氮氧化物的方法及其低氮型锅壳锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锅炉技术领域，公开一种降低锅炉烟气中氮氧化物的方法，锅炉包括锅炉本体、用于喷射火焰至锅炉本体的燃烧器和烟道，将烟道中的部分烟气引回至燃烧器内参与可燃气体混合燃烧。同时公开一种包括锅炉本体、用于喷射火焰至锅炉本体的燃烧器和烟道，锅炉本体包括锅壳、炉胆和回燃室，烟道连接在锅炉本体的回燃室外，其特征是：烟道和燃烧器之间外接有烟气再循环管。烟气再循环管将冷凝式节能器中的低温烟气返回至燃烧器与燃烧器喷出的空气预先混合，降低炉胆内燃烧温度，从而减少氮氧化物生成；炉胆直径及其与回燃室的总长度设计均为燃料燃烧充分提供有利空间，使最终排烟温度低、氮含量低，符合节能环保要求。
Description
技术领域
本发明属于锅炉技术领域，具体地，涉及一种降低锅炉烟气中氮氧化物的方法及其低氮型锅壳锅炉。
背景技术
燃料在燃烧过程中，氮氧化物是燃烧生成产物之一，一般燃烧产生的氮氧化物来源于两方面：一是燃烧所需空气中氮气的氧化；二是燃料中所含氮化物在燃烧过程中不断分解、氧化产生。
现有技术中降低烟气中氮氧化物含量的措施主要分为两类：一类是炉内脱氮，另一类是尾部脱氮。炉内脱氮是采用各种燃烧技术手段来控制燃烧过程中氮氧化物的生成，又称低氮氧化物燃烧技术。尾部脱氮就是把尾部烟气中已经生成的氮氧化物还原或吸附，从而降低氮氧化物的排放。但无论是哪类措施均无法真正做到低氮排放，且增加了大量的设备组件成本。
氮氧化物对环境和人体健康危害极大，采取更有效的技术措施抑制氮氧化物的生成，减少氮氧化物的排放是锅炉技术发展面临的重大课题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种降低锅炉烟气中氮氧化物的方法。
本发明同时还提供一种新型烟气再循环的低氮型锅壳锅炉，其可有效降低炉胆内的燃烧温度，阻碍氮氧化物的生成，达到降低烟气中氮氧化物含量的目的。
本发明的技术方案是：一种降低锅炉烟气中氮氧化物的方法，锅炉包括锅炉本体、用于喷射火焰至锅炉本体的燃烧器和烟道，将烟道中的部分烟气引回至燃烧器内参与可燃气体混合燃烧。
本发明进一步的技术方案是：锅炉本体内的炉胆的体积大于燃烧器正常工作时十秒内喷射的气体体积。
本发明的另一技术方案是：一种低氮型锅壳锅炉，包括锅炉本体、用于喷射火焰至锅炉本体的燃烧器和烟道，锅炉本体包括锅壳、炉胆和回燃室，烟道连接在锅炉本体的回燃室外，其特征是：烟道和燃烧器之间外接有烟气再循环管。
本发明进一步的另一技术方案是：烟气再循环管上设有将烟气从烟道吹入燃烧器的风机。
本发明更进一步的另一技术方案是：烟气再循环管口径为DN250。
本发明再进一步的另一技术方案是：烟气再循环管外周包覆有50mm厚的岩棉。
本发明进一步的另一技术方案是：炉胆直径设计为大于燃烧器喷出的火焰直径，炉胆和回燃室的总长度大于燃烧器喷出的火焰长度。
本发明更进一步的另一技术方案是：炉胆为波纹型和平直型混合结构。
本发明进一步的另一技术方案是：回燃室包括依次连接的回燃室前管板、平直段和回燃室后管板，回燃室前管板与炉胆出口相接。
本发明进一步的另一技术方案是：烟道上设有冷凝式节能器。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1.烟气再循环管可将冷凝式节能器中的低温烟气返回至燃烧器与燃烧器喷出的空气预先混合，降低炉胆内的燃烧温度，从而减少氮氧化物的生成；
2.烟气再循环管DN250的口径，结合风机的吸力，可循环约20%的低温烟气；
3.炉胆直径及其与回燃室的总长度设计均为燃料的燃烧充分提供了有利空间；
4.炉胆采用平直型和波纹型混合结构，使炉胆同时兼具了平直型和波纹型的有利效果，波纹型增加了炉胆的面积，提高了热传输效率，同时还提高了炉胆抵御锅炉压力的能力；
5.本发明的低氮型锅壳锅炉排烟温度低、氮气含量低，符合节能环保要求。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细技术方案作进一步描述。
附图说明
图1为所述低氮型锅壳锅炉的主视图；
图2为所述低氮型锅壳锅炉中锅炉本体的结构示意图；
图3为所述炉胆的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供一种WNS低氮型系列全自动燃油燃气锅壳锅炉，采用卧式、湿背式、中置炉胆三回程火管锅炉结构，其包括锅炉本体1、用于喷射火焰至锅炉本体的燃烧器2、冷凝式节能器3和烟道4，锅炉本体1包括锅壳11、炉胆12和回燃室13，冷凝式节能器3通过烟道4连接在锅炉本体的回燃室13外，冷凝式节能器3另一端通过烟道4与烟囱（未示出）连接将烟气排出，冷凝式节能器4的设计可降低排烟温度，增加受热面，提高锅炉热效率。
为实现最终排出烟气中的低氮效果，本实施例创造性地在冷凝式节能器3和燃烧器2之间外接有烟气再循环管5。
具体地，烟气再循环管5上设有将烟气从烟道吹入燃烧器2的风机（未示出），冷凝式节能器3中的低温烟气在风机的吸力作用下沿烟气再循环管输送至燃烧器2内，由于尾气中含有CO，当期循环至燃烧器中后与燃烧器喷出的空气混合，CO在炉胆内得以二次燃烧耗费空气中的氧气，从而降低了N与O燃烧结合的几率，同时因循环的烟气为低温烟气，其可有效降低炉胆内的燃烧温度，从而大量减少氮氧化物的生成。
经过发明人多次研究试验，为使烟气循环量与烟气中氮氧化物含量达到一个较优良的平衡指标，可将烟气再循环管5口径设为DN250，在该口径下结合风机的动作，可确保冷凝式节能器3中约20%的烟气参与循环。
烟气再循环管5外周包覆有岩棉（未示出），岩棉具有优质的防火保温特性，其可使从冷凝式节能器中出来的低温烟气完全不受外界温度影响，从而有效辅助降低炉胆12内的燃烧温度，本实施例中岩棉的包覆厚度为50mm。
为保证燃烧器2喷出的燃料和空气在炉胆12中燃烧充分，本实施例将炉胆12直径设计为大于燃烧器2喷出的火焰直径，同时炉胆12和回燃室13的总长度大于燃烧器2喷出的火焰长度，这样一来使得炉胆12不受火焰直径的限制，炉胆12容积增加，使烟气和水的换热时间增长，提高了炉胆12的辐射换热量，降低从炉胆出去的烟气温度。
市面上普通型炉胆直径为φ1250，本实施例的炉胆规格为φ1500×14 L=4850。
因炉胆12直接受到高温火焰的辐射和高温烟气的冲刷，为减轻锅壳11、回燃室13和炉胆12本身产生的热应力，将炉胆12设计为波纹型和平直型混合结构，充分利用波纹型炉胆的轴向伸缩变形，在保证炉胆各部件不失稳的前提下，为炉胆提供一定的膨胀量。
具体地，炉胆12上的平直型结构与波纹型结构间断设置，如附图3所示，这为炉胆的整体均匀膨胀提供基础。
回燃室13包括依次连接的回燃室前管板131、平直段132和回燃室后管板133，回燃室前管板131与炉胆12出口相接，与炉胆的尺寸相适应的，本实施例的回燃室13外形尺寸比市面上的普通型回燃室大些。
本发明设置完善的烟气再循环通道及完善的保温外包设计，有效降低烟气中氮氧化物的含量，同时使锅炉热效率在90%以上，产品设计新颖、结构合理、工艺性能良好、安全可靠，符合节能环保要求，具有很好的市场运用价值。
实施例2
本实施例提供一种降低锅炉烟气中氮氧化物的方法，锅炉包括锅炉本体、用于喷射火焰至锅炉本体的燃烧器和烟道，具体方法为将烟道中的部分烟气引回至燃烧器内参与可燃气体混合燃烧。
具体地锅炉出口端一般连接有冷凝式节能器，本方法中优选将烟气再循环管从冷凝式节能器中接出，可使烟气经冷凝式节能器后处于相对低温的状态，当这一部分低温烟气回流至燃烧器时可最终使锅炉本体内的燃烧温度得以降低，从而有效减少氮氧化物的生成。
同时进一步地为使燃料在炉胆内燃烧充分，锅炉本体内的炉胆的体积设计为大于燃烧器正常工作时十秒内喷射的气体体积。
本发明的方法和结构并不局限于上述的具体方式和结构设置，只要是与本发明所述结构相近或类似设置方式的技术方案均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种降低锅炉烟气中氮氧化物的方法，锅炉包括锅炉本体（1）、用于喷射火焰至锅炉本体的燃烧器（2）和烟道（4），其特征是，将烟道（4）中的部分烟气引回至燃烧器（2）内参与可燃气体混合燃烧。
2.根据权利要求1所述的降低锅炉烟气中氮氧化物的方法，其特征是：锅炉本体内的炉胆的体积大于燃烧器正常工作时十秒内喷射的气体体积。
3.一种低氮型锅壳锅炉，包括锅炉本体（1）、用于喷射火焰至锅炉本体的燃烧器（2）和烟道（4），锅炉本体（1）包括锅壳（11）、炉胆（12）和回燃室（13），烟道（4）连接在锅炉本体（1）的回燃室（13）外，其特征是：烟道（4）和燃烧器（2）之间外接有烟气再循环管（5）。
4.根据权利要求3所述的低氮型锅壳锅炉，其特征是：烟气再循环管（5）上设有将烟气从烟道（4）吹入燃烧器（2）的风机。
5.根据权利要求3所述的低氮型锅壳锅炉，其特征是：烟气再循环管（5）口径为DN250。
6.根据权利要求3所述的低氮型锅壳锅炉，其特征是：烟气再循环管（5）外周包覆有50mm厚的岩棉。
7.根据权利要求3所述的低氮型锅壳锅炉，其特征是：炉胆（12）直径设计为大于燃烧器（2）喷出的火焰直径，炉胆（12）和回燃室（2）的总长度大于燃烧器喷出的火焰长度。
8.根据权利要求7所述的低氮型锅壳锅炉，其特征是：炉胆（12）为波纹型和平直型混合结构。
9.根据权利要求3所述的低氮型锅壳锅炉，其特征是：回燃室（13）包括依次连接的回燃室前管板（131）、平直段（132）和回燃室后管板（133），回燃室前管板（131）与炉胆（12）出口相接。
10.根据权利要求3所述的低氮型锅壳锅炉，其特征是：烟道（4）上设有冷凝式节能器（3）。
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