CN108662576A - 一种烟气自动内循环式低氮燃烧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种烟气自动内循环式低氮燃烧系统，由包含圆筒状喉口、燃气喷枪和助燃风通道的低氮燃烧器，和内部区分设有紧靠喉口前端口的空气烟气混合区、位于空气烟气混合区外侧的枪头限位伸置区和由位于枪头限位伸置区外侧周围空间充任燃气燃烧区的炉膛组合构成。工作时，燃气燃烧区内耗氧燃烧产生的含氧量较低高温高压烟气在差压作用下自动返回空气烟气混合区，与该区内含氧量高的助燃空气混合生成含氧量和温度均较低的空气烟气混合助燃气，然后随气流方向送到燃气燃烧区内与枪头限位伸置区内喷出的燃气相混、进行低NOx燃烧，燃烧产生的低含氧量高温高压烟气再次随压差返回空气烟气混合区，实现在不增外烟循设施情况下同样能达到低氮燃烧同等功效的烟气自动内循环，有很强实用性。
Description
技术领域
本发明涉及工业锅炉降排装置技术领域，特别是一种烟气自动内循环式低氮燃烧系统。
背景技术
随着近几年国家环保治理力度的不断加大，对于燃气锅炉的NOx排放环保标准日趋收严，业界为此而都在积极探索新低氮燃烧技术改造燃气锅炉。目前在高热值天然气锅炉的低氮排放方面，已提出了NOx排放值降至小于30mg/Nm3的目标要求。在实践中发现，改造燃气锅炉时，除需要更换采用低氮燃烧器外，还需辅以能降低燃烧温度及含氧量的烟气外循环燃烧技术，两者结合才能达到30mg/Nm3。目前常用的低氮燃烧器1的基本结构如图1所示，包括上设有前端口111的喉口11、设置在喉口腔内的若干燃气喷枪12和由喉口筒腔充任的助燃风空气通道13，其中燃气喷枪12的枪头121均限位设置在燃烧器喉口11前端口111内侧腔口附近、呈里缩状。工作时，燃气和助燃空气先在燃烧器喉口1前端内侧枪头附近区域混合燃烧，生成未完全燃烧的高温烟气，然后送入炉膛进一步燃烧。由于燃气在富含氧气的助燃空气环境中快速燃烧，故产生的烟气温度相对较高，极易生成大量NOx。而辅以烟气外循环燃烧技术后，将锅炉尾部10%-25%的温度相对较低、且含氧量也低的烟气导引至燃烧器喉口上游枪头区域，参与燃气与助燃空气相混合的燃烧，具有降低混合燃烧气中的含氧量和温度的作用，故有利于降低NOx的总生成量，满足燃气锅炉排放气环保标准要求。但是，由于在燃气燃烧器上配置烟气外循环燃烧技术时必须增加设置专用的能将锅炉尾部的低温低含氧量烟气导引到燃烧器喉口前端腔内的烟气再循环管道、烟混箱、再循环风机等必备的外部烟循部件，故导致燃烧器的总体结构相对比较复杂，设置比较麻烦且成本也高；此外，由于烟气混合时温差较大，容易生成冷凝水、影响热效率。所以从经济性和实用性角度考虑，均欠理想。
发明内容
本发明的目的是要克服现有结合采用烟气外循环技术的低氮燃烧器所存在的不足，提供一种能在确保NOx低排放的基础上，改变烟气循环模式，免增烟循部件，即可实现低成本设置、避免冷凝水生成和同样达到低NOx生成量目的的烟气自动内循环式低氮燃烧系统。
本发明的烟气自动内循环式低氮燃烧系统，主体包括由上设有前端口的圆筒状喉口、设置在喉口腔内的若干上设有枪头的燃气喷枪和由喉口筒腔充任的助燃风通道构成的低氮燃烧器，其特征在于还包括有内部依次区分设置有空气烟气混合区、枪头限位伸置区和燃气燃烧区的炉膛，其中：所述的空气烟气混合区由紧靠喉口前端口的炉膛空间构成；所述的燃气喷枪固定设置在燃烧器喉口内，其枪头外伸穿越所述的喉口前端口和空气烟气混合区、固定限位设置在所述的枪头限位伸置区内；所述的燃气燃烧区由枪头限位伸置区外侧周围的炉膛空间充任。
工作时，助燃空气由助燃风通道送入，经喉口前端口进入炉膛内，燃气由燃气枪头喷出，助燃空气与燃气先在紧靠枪头限位伸置区的燃气燃烧区内混合后进行耗氧性燃烧，在释放出大量热能和体积迅速膨胀的同时生成含氧量相对较低、气压和温度均相对较高、便于向周围空间扩散的燃烧烟气，其中的部分高温高压烟气会在紧靠喉口前端口的空气烟气混合区内气压和温度相对较低的助燃空气压差的吸卷作用下自动回流、并与来自助燃风通道的助燃空气在该区域内相混合、形成含氧量和温度相对较低、并顺着助燃空气气流方向流向炉膛2的燃气燃烧区的低温低氧助燃空气，低温低氧助燃空气在燃气燃烧区内与燃气喷枪喷出的燃气混合，使燃气在低含氧量和较低温助燃空气的环境中进行低NOx燃烧，再在释放出大量热能和体积迅速膨胀的同时生成含氧量相对较低、气压和温度均相对较高、便于向周围空间扩散的燃烧烟气，由此依次循环，实现在不增加其他外烟循设施的条件下，同样具有降低NOx生成量功能的烟气自动内循环。
基于上述构思的本发明烟气自动内循环式低氮燃烧系统，由于将紧靠喉口前端口的炉膛空间合理地区分设置为便于混合形成低含氧量、温度相对较低、有助于确保后续进行低NOx燃烧功能助燃混合气的空气烟气混合区，便于燃气的正常供给、并具有隔离和产生内外压差功能、确保外侧高温高压烟气进行正常内循环功能的枪头限位伸置区，具有将来自空气烟气混合区的低含氧量、较低温助燃混合气与燃气混合、并进行低NOx燃烧，生成高温高压燃烧烟气、确保烟气内循环和火焰向炉膛空间整体扩散功能的燃气燃烧区，实现了在不增加任何外烟循设施情况下的烟气自动内循环，达到了辅用烟气外循环技术时低氮燃烧的同等功效。所以，本发明通过改变燃气喷枪枪头的设置位，合理地区分和利用炉膛功能区，将低氮燃烧器和锅炉炉膛有机地整合成一个能确保协调工作、自动地执行烟气内循环作业和高可靠地进行低NOx燃烧的系统，明显具有结构科学且合理、工作稳定可靠且节能，有效克服了现有烟气外循环式低氮燃烧器所存在的结构复杂、设置麻烦且成本高和热效率损失的诸多弊端，实是低氮燃烧装置领域的一大科技创新，具有很强的实用性和可贵的市场应用前景。
附图说明
图1是与本发明相关的现有低氮燃烧器基本结构示意图；
图2是本发明实施例的系统基本结构及工作原理示意图;
图3是本发明实施例中低氮燃烧器的基本结构示意图。
图中：
1.低氮燃烧器 11喉口 111.前端口 12.燃气喷枪
121.枪头 13.助燃风通道 2.炉膛 21.空气烟气混合区
22.枪头限位伸置区 23.燃气燃烧区。
具体实施方式
下面结合附图和典型实施例对本发明作进一步说明。
在图2和图3中，一种烟气自动内循环式低氮燃烧系统，主体包括由上设有前端口111的圆筒状喉口11、设置在喉口腔内的若干上设有枪头121的燃气喷枪12和由喉口筒腔充任的助燃风通道13构成的低氮燃烧器1，其特征在于还包括有内部依次区分设置有空气烟气混合区21、枪头限位伸置区22和燃气燃烧区23的炉膛2，其中：所述的空气烟气混合区21由紧靠喉口前端口111的炉膛空间构成；所述的燃气喷枪12固定设置在燃烧器喉口内，其枪头121外伸穿越所述的喉口前端口111和空气烟气混合区21、固定限位设置在所述的枪头限位伸置区22内；所述的燃气燃烧区23由枪头限位伸置区22外侧周围的炉膛空间充任。
工作时，助燃空气由助燃风通道13送入，经喉口前端口111进入炉膛2内，燃气由燃气枪头121喷出，助燃空气与燃气先在紧靠枪头限位伸置区22的燃气燃烧区23内混合后进行耗氧性燃烧，在释放出大量热能和体积迅速膨胀的同时生成含氧量相对较低、气压和温度均相对较高、便于向周围空间扩散的燃烧烟气，其中的部分高温高压烟气会在紧靠喉口前端口的空气烟气混合区21内气压和温度相对较低的助燃空气压差的吸卷作用下自动回流、并与来自助燃风通道13的助燃空气在该区域内相混合、形成含氧量和温度相对较低、并顺着助燃空气气流方向流向炉膛2的燃气燃烧区23的低温低氧助燃空气，低温低氧助燃空气在燃气燃烧区23内与燃气喷枪12喷出的燃气混合，使燃气在低含氧量和较低温助燃空气的环境中进行低NOx燃烧，再在释放出大量热能和体积迅速膨胀的同时生成含氧量相对较低、气压和温度均相对较高、便于向周围空间扩散的燃烧烟气，由此依次循环，实现在不增加其他外烟循设施的每件下，同样具有降低NOx生成量功能的烟气自动内循环。
Claims (1)
1.一种烟气自动内循环式低氮燃烧系统，主体包括由上设有前端口（111）的圆筒状喉口（11）、设置在喉口腔内的若干上设有枪头（121）的燃气喷枪（12）和由喉口筒腔充任的助燃风通道（13）构成的低氮燃烧器（1），其特征在于还包括有内部依次区分设置有空气烟气混合区（21）、枪头限位伸置区（22）和燃气燃烧区（23）的炉膛（2），其中：所述的空气烟气混合区（21）由紧靠喉口前端口（111）的炉膛空间构成；所述的燃气喷枪（12）固定设置在燃烧器喉口内，其枪头（121）外伸穿越所述的喉口前端口（111）和空气烟气混合区（21）、固定限位设置在所述的枪头限位伸置区（22）内；所述的燃气燃烧区（23）由枪头限位伸置区（22）外侧周围的炉膛空间充任；
工作时，助燃空气由助燃风通道（13）送入，经喉口前端口（111）进入炉膛（2）内，燃气由燃气枪头（121）喷出，助燃空气与燃气先在紧靠枪头限位伸置区（22）的燃气燃烧区（23）内混合后进行耗氧性燃烧，在释放出大量热能和体积迅速膨胀的同时生成含氧量相对较低、气压和温度均相对较高、便于向周围空间扩散的燃烧烟气，其中的部分高温高压烟气会在紧靠喉口前端口的空气烟气混合区（21）内气压和温度相对较低的助燃空气压差的吸卷作用下自动回流、并与来自助燃风通道（13）的助燃空气在该区域内相混合、形成含氧量和温度相对较低、并顺着助燃空气气流方向流向炉膛（2）的燃气燃烧区（23）的低温低氧助燃空气，低温低氧助燃空气在燃气燃烧区（23）内与燃气喷枪（12）喷出的燃气混合，使燃气在低含氧量和较低温助燃空气的环境中进行低NOx燃烧，再在释放出大量热能和体积迅速膨胀的同时生成含氧量相对较低、气压和温度均相对较高、便于向周围空间扩散的燃烧烟气，由此依次循环，实现在不增加其他外烟循设施的条件下，同样具有降低NOx生成量功能的烟气自动内循环。
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