CN108443869B - 一种烟气混合式低氮燃烧器、具有其的锅炉及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种烟气混合式低氮燃烧器、具有其的锅炉及其使用方法，包括混合箱和风套，混合箱的一侧固定连接有封板，风套与混合箱相连通且固定设置在混合箱的另一侧；混合箱的箱体上设置有混合风进风口和天然气进风口，锅炉回烟与助燃风混合后经过混合风进风口进入混合箱内；混合箱内设置有集风筒，天然气进风口内设置有弯折状的燃气中心管；混合风经旋流板进入集风筒中与天然气混合；风套内设置有点火枪和混合管，混合风与天然气混合后进入混合管的进气端，并经混合管的出气端排出与点火枪配合燃烧。其具有结构设计合理、操作及使用方便、有效降低工人的劳动强度、提高作业效率、运行安全稳定可靠、自动化程度高、维护成本较低等优点。

Description

一种烟气混合式低氮燃烧器、具有其的锅炉及其使用方法

技术领域

本发明涉及锅炉、窑炉燃烧器技术领域，尤其涉及一种烟气混合式低氮燃烧器、具有其的锅炉及其使用方法。

背景技术

随着我国环境保护及空气污染治理力度的加大，国内燃油燃气锅炉燃烧器改造也势在必行。近年来国内外诸多厂家围绕低氮环保、节能增效的宗旨，加大资金技术的投入，对传统燃烧器进行改进升级。但是，市场中大部分燃烧器普遍存在燃烧不充分、氮氧化物超标工效较低等缺点。燃烧器在燃烧运行过程中产生的氮氧化物废气，是燃气燃烧器产生的主要废气，它对大气环境有着较大的影响。目前，常用的低氮燃烧器降低产生氮氧化物的方法主要是通过加大助燃风流量、回流烟气再循环加入到助燃风里的方法，来稀释助燃风中氧气的比例，降低燃烧温度，从而降低氮氧化物的产生。此种方法虽然在一定程度上降低了氮氧化物的产生，但是因助燃风温度比较低，特别是在冬天，加大量的低温助燃风会得不到充分的燃烧，未燃烧的助燃风会带走炉膛的热量，造成热能的损失，降低了燃烧效率。因此，需要提出改进的燃气燃烧器的技术方案，能在产生极低的氮氧化物的同时，提高燃气的燃烧效率，获得更好的节能环保的效果。

发明内容

针对现有技术中低氮燃烧器存在的上述不足，本发明的目的在于：提供一种烟气混合式低氮燃烧器、具有其的锅炉及其使用方法，其具有结构设计合理、操作及使用方便、有效降低工人的劳动强度、提高作业效率、运行安全稳定可靠、自动化程度高、维护成本较低等优点。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种混合烟气低氮燃烧器，所述混合烟气低氮燃烧器包括混合箱和风套，所述混合箱的一侧固定连接有封板，风套与混合箱相连通且固定设置在混合箱的另一侧；所述混合箱的箱体上设置有混合风进风口和天然气进风口，锅炉回烟与助燃风混合后经过所述混合风进风口进入混合箱内；所述混合箱内设置有集风筒，集风筒的一侧为自由端，另一侧与所述风套固定连接；所述天然气进风口内设置有弯折状的燃气中心管；所述燃气中心管包括水平管部和竖直管部，所述水平管部的一端封闭，另一端与竖直管部相连通，所述水平管部设置于集风筒内，并且与风套留有预设间距；水平管部的管壁上设置有若干个天然气出气孔；所述竖直管部与天然气进风口相连接；所述水平管部上还设置有旋流板；所述风套的筒壁上设置有安装法兰；混合风经旋流板进入集风筒中与天然气混合；所述风套内设置有点火枪和混合管，点火枪上连接有点火电极，点火电极设置在集风筒内，混合风与天然气混合后进入混合管的进气端，并经混合管的出气端排出与点火枪配合燃烧。

作为上述方案的进一步优化，所述混合箱的箱体上还设置有与点火电极相配合的点火燃气接口，所述封板与混合箱的连接处设置有密封垫圈，所述封板上还设置有固定把手；所述混合箱为筒体或者柱体，所述风套为圆柱筒体；所述混合风进风口和天然气进风口均设置有连接法兰；所述预设间距为集风筒长度的1/10-1/3。

作为上述方案的进一步优化，所述混合管与风套的轴线相平行，且沿着风套的横截面均匀布设；所述混合管的管壁上设置有螺旋状混合片，所述螺旋转混合片与混合管一体成型设置。

作为上述方案的进一步优化，所述点火枪上还设置有火检探针；所述水平管部上靠近风套的端部还套设有挡风板，所述挡风板的外径小于集风筒的内径，所述混合风与天然气混合后经过挡风板与集风筒之间的间距处流出，再进入混合管的进气端，并经混合管的出气端排出与点火枪配合燃烧。

作为上述方案的进一步优化，所述天然气、助燃风、锅炉烟气的进气量比值为：1:(10-12):(3-4)，所述锅炉回烟的烟气温度为150-250℃，所述锅炉回烟包括二氧化碳，所述封板上设置有观火镜。

一种锅炉，所述锅炉为蒸汽锅炉、热水锅炉或者工业窑炉，所述锅炉采用上述混合烟气低氮燃烧器，所述混合烟气低氮燃烧器通过所述安装法兰固定设置在所述锅炉上。

作为上述方案的进一步优化，所述锅炉还包括自动控制系统，自动控制系统与混合烟气低氮燃烧器控制连接；所述自动控制系统包括设置在天然气进风口处的天然气流量传感器、设置在锅炉回烟烟道上的锅炉回烟流量传感器、设置在助燃风送风道上的助燃风流量传感器、设置在点火枪前端锅炉内的燃烧温度传感器、设置在锅炉排烟口的氮氧化物浓度检测器，还包括可编程控制器，所述天然气流量传感器、锅炉回烟流量传感器、助燃风流量传感器、燃烧温度传感器、氮氧化物浓度检测器、火检探针均与可编程控制器电性连接，分别用于检测实时天然气气体流量、实时锅炉回烟流量、实时助燃风流量、实时燃烧温度值、实时氮氧化物排放浓度值、燃烧火焰情况并将检测到的响应值发送至可编程控制器中，控制器将接收到的相应值经数据转换后与预设的相应值进行比较，根据比较的结果控制调节天然气进气量、锅炉回烟进气量、助燃风进气量。

作为上述方案的进一步优化，所述自动控制系统还包括与可编程控制器相连接的显示器、无线收发器，所述显示器与所述天然气流量传感器、锅炉回烟流量传感器、助燃风流量传感器、燃烧温度传感器、氮氧化物浓度检测器、火检探针相连接，用于显示实时天然气气体流量、实时锅炉回烟流量、实时助燃风流量、实时燃烧温度值、实时氮氧化物排放浓度值、燃烧火焰情况；所述无线收发器包括无线接收器、无线网络模块、无线发射器，所述无线接收器与无线发射器通过所述无线网络模块与远程监控中心或者智能终端通信连接。

作为上述方案的进一步优化，所述智能终端包括手机、PAD或者笔记本电脑，所述无线网络模块包括2G、3G、4G或者wifi网络。

本发明上述锅炉的使用方法包括如下步骤：

1)固定安装：通过安装螺栓将混合烟气低氮燃烧器上安装法兰安装在锅炉上；连接天然气进风口、混合风进风口、点火燃气接口处的进风管道；

2)开机：设定点火枪至运行档位，助燃风的送风道上的送风机处于低档位运行；开启点火燃气接口上的燃气总管路，启动点火按钮，点火电极打火，点火枪着火；

3)主火点燃：点火枪点火且平稳运行1-2分钟后，助燃风的送风道上的送风机频率提高，将助燃风与锅炉回烟形成的混合风经过混合风进风口吹入混合箱；同时开启天燃气管路，天燃气经过天燃气进气口进入集风筒内天然气出气孔排出；混合风经过集风筒内水平管部上旋流板的引流后，再与天燃气混合形成混合气体，混合气体经过挡风板与集风筒之间的间距处流出，再进入混合管的进气端，经过混合管内的混合片多级混合后，经混合管的出气端排出与点火枪小火时配合燃烧；火检探针检测到主火火焰后，点火枪自动火焰切断；

4)自动控制：在可编程控制器的操作面板上点击熄火按钮，可编程控制器自动关闭各个气路上的电磁阀，并进行炉膛吹扫运行后停止助燃风机的运行，实现了正常停车；当燃烧器正常点火启动5秒后，火检探针没有检测到主火火焰，可编程控制器自动关闭各个气路上电磁阀，并进行炉膛吹扫运行后停止助燃风机的运行，实现了紧急停车；显示实时天然气气体流量、实时锅炉回烟流量、实时助燃风流量、实时燃烧温度值、实时氮氧化物排放浓度值、燃烧火焰情况；无线接收器与无线发射器通过所述无线网络模块与远程监控中心或者智能终端通信连接将检测到的上述实时值发送至远程监控中心或者智能终端上。

采用本发明烟气混合式低氮燃烧器、具有其的锅炉及其使用方法具有如下有益效果：

1.该低氮燃烧器结构设计合理，操作简便，结合自动控制系统的自动化，大大降低了运行成本和劳动强度，同时还提高了整体结构的自动化程度。

2.由于天燃气与助燃风、锅炉回烟三者在集风筒内相遇后，经过混合管、螺旋式混合片的充分混合，使得低氮燃烧器的点火枪处燃烧充分，功效显著提高，其中锅炉回烟的温度为150-250℃，高温的烟气也能够有助于降低氮氧化物的排放；另外，助燃风多采用空气，按照预设的天然气、助燃风、锅炉烟气的进气量比值为：1:(10-12):(3-4)，能够充分利用三者的进气量比值提高低氮燃烧器的运行效率，整体运行安全可靠。

3.通过实现天燃气、助燃风和回流烟气的合理均匀混合，实现燃气热值的控制，合理降低炉膛火焰的温度，从源头上控制热力型氮氧化物的产生，大大提高了燃气炉的热效率和节能环保优点。

附图说明

附图1为本发明烟气混合式低氮燃烧器的结构示意图。

附图2为本发明烟气混合式低氮燃烧器的局部截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-2对本发明烟气混合式低氮燃烧器、具有其的锅炉及其使用方法作以详细说明。

一种混合烟气低氮燃烧器，所述混合烟气低氮燃烧器包括混合箱1和风套2，所述混合箱的一侧固定连接有封板3，风套与混合箱相连通且固定设置在混合箱的另一侧；所述混合箱的箱体上设置有混合风进风口4和天然气进风口5，锅炉回烟与助燃风混合后经过所述混合风进风口进入混合箱内；所述混合箱内设置有集风筒6，集风筒的一侧为自由端，另一侧与所述风套固定连接；所述天然气进风口内设置有弯折状的燃气中心管7；所述燃气中心管包括水平管部7-1竖直管部7-2，所述水平管部的一端封闭，另一端与竖直管部相连通，所述水平管部设置于集风筒内，并且与风套留有预设间距；水平管部的管壁上设置有若干个天然气出气孔8；所述竖直管部与天然气进风口相连接；所述水平管部上还设置有旋流板9；所述风套的筒壁上设置有安装法兰10；混合风经旋流板进入集风筒中与天然气混合；所述风套内设置有点火枪11和混合管12，点火枪上连接有点火电极13，点火电极设置在集风筒内，混合风与天然气混合后进入混合管的进气端14，并经混合管的出气端15排出与点火枪配合燃烧。

所述混合箱的箱体上还设置有与点火电极相配合的点火燃气接口16，所述封板与混合箱的连接处设置有密封垫圈，所述封板上还设置有固定把手；所述混合箱为筒体或者柱体，所述风套为圆柱筒体；所述混合风进风口和天然气进风口均设置有连接法兰；所述预设间距为集风筒长度的1/10-1/3。

所述混合管与风套的轴线相平行，且沿着风套的横截面均匀布设；所述混合管的管壁上设置有螺旋状混合片17，所述螺旋转混合片与混合管一体成型设置。

所述点火枪上还设置有火检探针18；所述水平管部上靠近风套的端部还套设有挡风板19，所述挡风板的外径小于集风筒的内径，所述混合风与天然气混合后经过挡风板与集风筒之间的间距处流出，再进入混合管的进气端，并经混合管的出气端排出与点火枪配合燃烧。

所述天然气、助燃风、锅炉烟气的进气量比值为：1:(10-12):(3-4)，所述锅炉回烟的烟气温度为150-250℃，所述锅炉回烟包括二氧化碳，所述封板上设置有观火镜20。

一种锅炉，所述锅炉为蒸汽锅炉、热水锅炉或者工业窑炉，所述锅炉采用上述混合烟气低氮燃烧器，所述混合烟气低氮燃烧器通过所述安装法兰固定设置在所述锅炉上。

所述锅炉还包括自动控制系统，自动控制系统与混合烟气低氮燃烧器控制连接；所述自动控制系统包括设置在天然气进风口处的天然气流量传感器、设置在锅炉回烟烟道上的锅炉回烟流量传感器、设置在助燃风送风道上的助燃风流量传感器、设置在点火枪前端锅炉内的燃烧温度传感器、设置在锅炉排烟口的氮氧化物浓度检测器，还包括可编程控制器，所述天然气流量传感器、锅炉回烟流量传感器、助燃风流量传感器、燃烧温度传感器、氮氧化物浓度检测器、火检探针均与可编程控制器电性连接，分别用于检测实时天然气气体流量、实时锅炉回烟流量、实时助燃风流量、实时燃烧温度值、实时氮氧化物排放浓度值、燃烧火焰情况并将检测到的响应值发送至可编程控制器中，控制器将接收到的相应值经数据转换后与预设的相应值进行比较，根据比较的结果控制调节天然气进气量、锅炉回烟进气量、助燃风进气量。

所述自动控制系统还包括与可编程控制器相连接的显示器、无线收发器，所述显示器与所述天然气流量传感器、锅炉回烟流量传感器、助燃风流量传感器、燃烧温度传感器、氮氧化物浓度检测器、火检探针相连接，用于显示实时天然气气体流量、实时锅炉回烟流量、实时助燃风流量、实时燃烧温度值、实时氮氧化物排放浓度值、燃烧火焰情况；所述无线收发器包括无线接收器、无线网络模块、无线发射器，所述无线接收器与无线发射器通过所述无线网络模块与远程监控中心或者智能终端通信连接。

所述智能终端包括手机、PAD或者笔记本电脑，所述无线网络模块包括2G、3G、4G或者wifi网络。

本发明上述锅炉的使用方法包括如下步骤：

1)固定安装：通过安装螺栓将混合烟气低氮燃烧器上安装法兰安装在锅炉上；连接天然气进风口、混合风进风口、点火燃气接口处的进风管道；

2)开机：设定点火枪至运行档位，助燃风的送风道上的送风机处于低档位运行；开启点火燃气接口上的燃气总管路，启动点火按钮，点火电极打火，点火枪着火；

3)主火点燃：点火枪点火且平稳运行1-2分钟后，助燃风的送风道上的送风机频率提高，将助燃风与锅炉回烟形成的混合风经过混合风进风口吹入混合箱；同时开启天燃气管路，天燃气经过天燃气进气口进入集风筒内天然气出气孔排出；混合风经过集风筒内水平管部上旋流板的引流后，再与天燃气混合形成混合气体，混合气体经过挡风板与集风筒之间的间距处流出，再进入混合管的进气端，经过混合管内的混合片多级混合后，经混合管的出气端排出与点火枪小火时配合燃烧；火检探针检测到主火火焰后，点火枪自动火焰切断；

4)自动控制：在可编程控制器的操作面板上点击熄火按钮，可编程控制器自动关闭各个气路上的电磁阀，并进行炉膛吹扫运行后停止助燃风机的运行，实现了正常停车；当燃烧器正常点火启动5秒后，火检探针没有检测到主火火焰，可编程控制器自动关闭各个气路上电磁阀，并进行炉膛吹扫运行后停止助燃风机的运行，实现了紧急停车；显示实时天然气气体流量、实时锅炉回烟流量、实时助燃风流量、实时燃烧温度值、实时氮氧化物排放浓度值、燃烧火焰情况；无线接收器与无线发射器通过所述无线网络模块与远程监控中心或者智能终端通信连接将检测到的上述实时值发送至远程监控中心或者智能终端上。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种混合烟气低氮燃烧器，其特征在于：所述混合烟气低氮燃烧器包括混合箱(1)和风套(2)，所述混合箱的一侧固定连接有封板(3)，风套与混合箱相连通且固定设置在混合箱的另一侧；所述混合箱的箱体上设置有混合风进风口(4)和天然气进风口(5)，锅炉回烟与助燃风混合后经过所述混合风进风口进入混合箱内；所述混合箱内设置有集风筒(6)，集风筒的一侧为自由端，另一侧与所述风套固定连接；所述天然气进风口内设置有弯折状的燃气中心管(7)；所述燃气中心管包括水平管部(7-1)竖直管部(7-2)，所述水平管部的一端封闭，另一端与竖直管部相连通，所述水平管部设置于集风筒内，并且与风套留有预设间距；水平管部的管壁上设置有若干个天然气出气孔(8)；所述竖直管部与天然气进风口相连接；所述水平管部上还设置有旋流板(9)；所述风套的筒壁上设置有安装法兰(10)；混合风经旋流板进入集风筒中与天然气混合；所述风套内设置有点火枪(11)和混合管(12)，点火枪上连接有点火电极(13)，点火电极设置在集风筒内，混合风与天然气混合后进入混合管的进气端(14)，并经混合管的出气端(15)排出与点火枪配合燃烧；所述混合箱的箱体上还设置有与点火电极相配合的点火燃气接口(16)，所述封板与混合箱的连接处设置有密封垫圈，所述封板上还设置有固定把手；所述混合箱为柱体，所述风套为圆柱筒体；所述混合风进风口和天然气进风口均设置有连接法兰；所述预设间距为集风筒长度的1/10-1/3；所述混合管与风套的轴线相平行，且沿着风套的横截面均匀布设；所述混合管的管壁上设置有螺旋状混合片(17)，所述螺旋转混合片与混合管一体成型设置；所述点火枪上还设置有火检探针(18)；所述水平管部上靠近风套的端部还套设有挡风板(19)，所述挡风板的外径小于集风筒的内径，所述混合风与天然气混合后经过挡风板与集风筒之间的间距处流出，再进入混合管的进气端，并经混合管的出气端排出与点火枪配合燃烧。

2.根据权利要求1所述的一种混合烟气低氮燃烧器，其特征在于：所述天然气、助燃风、锅炉烟气的进气量比值为：1:(10-12):(3-4)，所述锅炉回烟的烟气温度为150-250℃，所述锅炉回烟包括二氧化碳，所述封板上设置有观火镜(20)。

3.一种锅炉，所述锅炉为蒸汽锅炉、热水锅炉或者工业窑炉，其特征在于：所述锅炉采用上述权利要求2所述的一种混合烟气低氮燃烧器，所述混合烟气低氮燃烧器通过所述安装法兰固定设置在所述锅炉上。

4.根据权利要求3所述的锅炉，其特征在于：所述锅炉还包括自动控制系统，自动控制系统与混合烟气低氮燃烧器控制连接；所述自动控制系统包括设置在天然气进风口处的天然气流量传感器、设置在锅炉回烟烟道上的锅炉回烟流量传感器、设置在助燃风送风道上的助燃风流量传感器、设置在点火枪前端锅炉内的燃烧温度传感器、设置在锅炉排烟口的氮氧化物浓度检测器，还包括可编程控制器，所述天然气流量传感器、锅炉回烟流量传感器、助燃风流量传感器、燃烧温度传感器、氮氧化物浓度检测器、火检探针均与可编程控制器电性连接，分别用于检测实时天然气气体流量、实时锅炉回烟流量、实时助燃风流量、实时燃烧温度值、实时氮氧化物排放浓度值、燃烧火焰情况并将检测到的响应值发送至可编程控制器中，控制器将接收到的相应值经数据转换后与预设的相应值进行比较，根据比较的结果控制调节天然气进气量、锅炉回烟进气量、助燃风进气量。

5.根据权利要求4所述的锅炉，其特征在于：所述自动控制系统还包括与可编程控制器相连接的显示器、无线收发器，所述显示器与所述天然气流量传感器、锅炉回烟流量传感器、助燃风流量传感器、燃烧温度传感器、氮氧化物浓度检测器、火检探针相连接，用于显示实时天然气气体流量、实时锅炉回烟流量、实时助燃风流量、实时燃烧温度值、实时氮氧化物排放浓度值、燃烧火焰情况；所述无线收发器包括无线接收器、无线网络模块、无线发射器，所述无线接收器与无线发射器通过所述无线网络模块与远程监控中心或者智能终端通信连接。

6.根据权利要求5所述的锅炉，其特征在于：所述智能终端包括手机、PAD或者笔记本电脑，所述无线网络模块包括2G、3G、4G或者wifi网络。

7.一种根据权利要求6所述的锅炉的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括如下步骤：

1)固定安装：通过安装螺栓将混合烟气低氮燃烧器上安装法兰安装在锅炉上；连接天然气进风口、混合风进风口、点火燃气接口处的进风管道；

2)开机：设定点火枪至运行档位，助燃风的送风道上的送风机处于低档位运行；开启点火燃气接口上的燃气总管路，启动点火按钮，点火电极打火，点火枪着火；

3)主火点燃：点火枪点火且平稳运行1-2分钟后，助燃风的送风道上的送风机频率提高，将助燃风与锅炉回烟形成的混合风经过混合风进风口吹入混合箱；同时开启天燃气管路，天燃气经过天燃气进气口进入集风筒内天然气出气孔排出；混合风经过集风筒内水平管部上旋流板的引流后，再与天燃气混合形成混合气体，混合气体经过挡风板与集风筒之间的间距处流出，再进入混合管的进气端，经过混合管内的混合片多级混合后，经混合管的出气端排出与点火枪小火时配合燃烧；火检探针检测到主火火焰后，点火枪自动火焰切断；

4)自动控制：在可编程控制器的操作面板上点击熄火按钮，可编程控制器自动关闭各个气路上的电磁阀，并进行炉膛吹扫运行后停止助燃风机的运行，实现了正常停车；当燃烧器正常点火启动5秒后，火检探针没有检测到主火火焰，可编程控制器自动关闭各个气路上电磁阀，并进行炉膛吹扫运行后停止助燃风机的运行，实现了紧急停车；显示实时天然气气体流量、实时锅炉回烟流量、实时助燃风流量、实时燃烧温度值、实时氮氧化物排放浓度值、燃烧火焰情况；无线接收器与无线发射器通过所述无线网络模块与远程监控中心或者智能终端通信连接将检测到的上述实时值发送至远程监控中心或者智能终端上。