CN109028580A - 一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统及其方法，燃烧器依次与富燃料燃烧室、第二回程烟管和第三回程烟管连接构成三个烟气回程，富燃料燃烧室内保持过量空气系数小于1.0，第三回程烟管上设置有未燃尽气体催化氧化装置，烟气经过三个烟气回程后依次经节能器、冷凝器与烟囱连接。本发明的燃气锅炉系统在还原性气氛下迅速燃烧，以及在未燃尽气体催化氧化装置内低温氧化几乎无NOx的生成，因此可严格控制NOx排放水平，减少环境污染；本发明的富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统及方法，可有效降低NOx的排放的同时节省改造成本回收热量。该系统适用范围广，可适用于各种供热供暖冷凝锅炉。

Description

一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统及其方法

技术领域

本发明属于天然气锅炉技术领域，具体涉及一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统及其方法。

背景技术

氮氧化物主要来自化石燃料燃烧，不仅会刺激人体呼吸器官，还能通过化学反应形成臭氧、酸雨、光化学烟雾等污染。近年来，国家大力推动燃气锅炉低氮改造，主要目的就从源头减少氮氧化物的排放。2018年国家最新的氮氧化物排放量标准是2014年发布的、要求2016年7月开始执行的国家锅炉大气污染物排放标准。燃气锅炉氮氧化物的排放标准为：在用锅炉400mg、新建燃气锅炉200mg、重点地区150mg。而部分省市都出台了是用于本地的锅炉标准，如北京、郑州等地要求氮氧化物排放不能超过30mg，要求十分严格。

目前燃气锅炉在实际操作运行中，通常会遇到NO排放较高的问题。天然气锅炉中NOx主要以热力型NOx为主，有利于NOx生成的3个条件是高温、富氧、高温持续时间长，而温度对NOx的生成影响最为显著。对于传统燃气锅炉，通常采用低NOx燃烧器，烟气再循环或预混燃烧的办法以及烟气SCR脱硝装置处理尾气，然而这些技术在应用中经常面临很多严重问题，例如NOx排放难以进一步降低，排烟中未燃尽气体增多，过量空气系数大，燃烧器全负荷工况NOx排放性能不稳定，锅炉散热损失大，以及SCR催化剂活性温度区间为320℃～400℃，低负荷下脱硝装置入口烟温低于活性温度，脱硝效率较差；SCR催化剂与氨的废料处理问题；氨逃逸对其他设备影响问题；喷氨与烟气能否混合均匀等。这些问题有的单独发生，有的共同存在，严重制约了燃气锅炉降低NOx排放的技术经济性水平。

此外，需对原有燃气锅炉进行改造，以适应新的NOx排放标准。然而对燃气锅炉进行改造主要是对燃烧器进行改造，其改造成本较高。因此需寻求一种新型燃气锅炉低氮设计和改造方式，以实现高效低NOx排放的同时，有较好的经济适用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统及其方法，通过将天然气在欠氧条件下分级燃烧，由于欠氧而形成的氧浓度和燃烧温度均有所降低，燃烧后氮氧化物生成量很低；烟气中含有的未燃尽气体，尾气催化氧化处理，可实现高效低NO_x排放，降低大气污染。其不包括SCR脱硝装置，无需对原有燃烧器进行低NOx改造，节省大量改造费用。

本发明采用以下技术方案：

一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统，包括富燃料燃烧室、第二回程烟管和第三回程烟管，燃烧器依次与富燃料燃烧室、第二回程烟管和第三回程烟管连接构成三个烟气回程，富燃料燃烧室内保持过量空气系数小于1.0，第三回程烟管上设置有未燃尽气体催化氧化装置，烟气经过三个烟气回程后依次经节能器、冷凝器与烟囱连接。

具体的，富燃料燃烧室的过量空气系数为0.95～1，燃烧器设置在富燃料燃烧室的进口侧，富燃料燃烧室的出口侧设置有后烟箱，后烟箱用于连接第二回程烟管。

进一步的，第二回程烟管的出口布置有前烟箱，未燃尽气体催化氧化装置设置有烟气入口和烟气出口，烟气入口与前烟箱的烟气出口相连通，烟气出口与第三回程烟管连接。

进一步的，前烟箱靠近炉壁一侧分层均匀布置有补风管道。

更进一步的，富燃料燃烧室、后烟箱、第二回程烟管、前烟箱、补风管道、未燃尽气体催化氧化装置和第三回程烟管的外部设置有用于与锅炉内热烟气换热的工作介质水或导热油。

具体的，未燃尽气体催化氧化装置中的过量空气系数为1～1.05，未燃尽气体催化氧化装置内CO催化剂采用CeO₂气凝胶担载CuO催化剂。

具体的，富燃料燃烧室内部含有用于给气体不完全燃烧提供空间的空腔，富燃料燃烧室的炉胆为波形炉胆。

具体的，未燃尽气体催化氧化装置中的未燃尽气体催化剂为复合催化剂，用于催化氧化或催化未燃气体还原NO。

具体的，第二回程烟管和第三回程烟管的对流段烟管均采用多根螺纹管或内插有扰流子的光管。

本发明还公开了一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统的工作方法，燃烧器依次经富燃料燃烧室、后烟箱、多个第二回程烟管、前烟箱、未燃尽气体催化氧化装置、第三回程烟管、节能器、冷凝器与烟囱连接，前烟箱靠近炉壁一侧分层均匀布置有补风管道，包括以下步骤：

S1、天然气与空气混合，经过燃烧器喷入富燃料燃烧室，在富燃料燃烧室中燃烧形成高温燃烧区，高温燃烧区内保持过量空气系数为0.95～1，维持反应为富燃料燃烧氛围；

S2、未完全燃烧形成的高温烟气经富燃料燃烧室出口排出，进入后烟箱，而后烟气进入第二回程烟管，与工质进行换热，降温后的烟气进入前烟箱；

S3、在前烟箱中，由补风烟道分层均匀补入适量空气，与烟气充分混合，保证过量空气系数达到1～1.05，混合后的烟气进入未燃尽气体催化氧化装置，在未燃尽气体催化氧化装置中未完全燃烧烟气中的CO被全部氧化，烟气经未燃尽气体催化氧化装置出口进入第三回程烟管；

S4、从第三回程烟管排出的烟气依次进入节能器和冷凝器，节能器将锅炉出口烟气温度降低至70～80℃，冷凝器将烟气温度降低至40℃，然后烟气经烟囱排出；

S5、冷凝锅炉系统与水泵连接，先将水经冷凝器和节能器预热，然后送入锅炉内，与锅炉内各设备进行换热，用于用户侧供热供暖。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明的欠氧燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统，通过将天然气依次在天然气锅炉内的富燃料燃烧室不完全燃烧生成还有未燃尽气体的烟气，烟气降温后，烟气中的未燃尽气体在未燃尽气体催化氧化装置内中、低温催化燃烧，；烟气流程采用三回程形式，可充分吸收烟气中的热量，实现高效低NOx排放，降低大气污染，与传统燃气锅炉相比，省掉传统SCR脱硝装置，并从源头上避免了NOx生成，脱硝效果更好；燃烧温度较低，对设备耐热程度要求降低，节省材料成本，大大避免了传统SCR脱硝装置在脱硝过程中遇到的催化剂最佳温度限制、喷氨混合均匀性以及催化剂废料处理等严重问题，避免氨逃逸等造成的环境污染问题，本系统节省了燃烧器改造的大量成本，有较好的经济适用型。

进一步的，前烟箱和后烟箱可用于将多排对流段烟管内高温烟气混合均匀，减少热偏差，若干第二回程烟管与管道外部的介质水对流换热，将燃烧室出口的高温烟气降低至300℃附近，达到未燃尽气体催化剂的活性温度。

进一步的，前烟箱一侧上下分层布置有多个补风管道，可均匀通入适量的高温空气，提高均匀性。

进一步的，未燃尽气体催化氧化装置内的未燃尽气体催化剂采用CeO₂气凝胶担载CuO催化剂，CuO催化剂价格低廉，有较高的经济性，CuO催化剂活性温度在100～300℃，可将未完全燃烧的烟气中的未燃尽气体较好地氧化，也可采用NO+未燃尽气体的选择性催化剂，可以进一步实现清洁高效低NOx排放，烟气中未燃尽气体和NO排放低，过量空气系数小，烟气含氧量低，排烟损失小。

进一步的，炉胆为波形炉胆，辐射受热面积大，可有效消除炉胆热应力。

进一步的，天然气锅炉中富燃料燃烧室内采用富燃料燃烧方式，过量空气系数在0.95～1，维持反应为富燃料燃烧氛围，燃烧室内总体为低氧浓度富燃料气氛，产生的热力型NOx大幅减少。燃烧器可采用分级燃烧或者预混燃烧方式降低NO生成提高天然气的转化率，另外过量的甲烷不仅会还原一部分NOx，而且会吸收燃烧室内热量，使得理论燃烧温度降低，温度和氧气的不足共同减弱了NOx的生成；由于贫氧燃烧室内氧气不足，产生的烟气中含有1％左右的未燃尽气体，此未完全燃烧的烟气经第二回程烟管对流换热降低温度，烟气中残余的未燃尽气体然后在未燃尽气体催化氧化装置中被完全氧化，由于此处温度较低，产生的NOx极少，因此利用该富燃料燃烧催化氧化方式可有效地降低NOx的排放，并减少排烟热损失。

进一步的，对流段烟管采用多排螺纹管或内插有扰流子的光管，可优化传热，燃烧器接口及前后烟箱等高温传热部件浸泡在工质水空间内，确保炉体外表面温度符合设计规范。

本发明一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统的工作方法，天然气与风机鼓入的空气混合，在锅炉内富燃料燃烧室中燃烧，在燃烧室内形成低氧浓度和总体还原性氛围。富燃料燃烧室及第二、第三回程烟管内的高温烟气与外部介质水进行换热，降温烟气的同时可为用户供热供暖，而后带有补风装置的前烟箱用于补充空气，以保证后续催化氧化过程的过量空气系数近似为1；未燃尽气体催化氧化装置中的催化剂载体上附着的未燃尽气体催化剂，可将烟气中未完全燃烧的未燃尽气体全部氧化，催化剂也可以采用复合催化剂，既可以催化氧化，也可以催化未燃气体还原NO，提高锅炉总燃尽率，降低环境污染。

综上所述，本发明的燃气锅炉系统在还原性气氛下迅速燃烧，以及在未燃尽气体催化氧化装置内低温氧化几乎无NOx的生成，因此可严格控制NOx排放水平，减少环境污染；本发明的富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统及方法，可有效降低NOx的排放的同时节省改造成本回收热量。该系统适用范围广，可适用于各种供热供暖冷凝锅炉。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

其中：1.燃烧器；2.富燃料燃烧室；3.后烟箱；4.第二回程烟管；5.前烟箱；6.补风管道；7.未燃尽气体催化氧化装置；8.第三回程烟管；9.节能器；10.冷凝器；11.烟囱。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统及其方法，采用冷凝式天然气锅炉，其富燃料燃烧室内保持过量空气系数小于1，约为0.95～1.0，燃气在此处富燃料燃烧，与外部介质水进行对流辐射换热，由于氧气不足、温度低、高温持续时间短，从源头上避免NOx的生成；而后烟气流经第二回程烟管4与水对流换热降温，经带有补风装置6的前烟箱5补风后，低温烟气在此处补燃，过量空气系数近似为1～1.05，在未燃尽气体催化氧化装置7作用下，烟气中残余未燃尽气体被全部氧化。而后烟气流经第三回程烟管8及节能器9、冷凝器10，进一步降低排烟温度后排出，实现热量回收利用，通过将燃气低温分级燃烧，可实现高效低NO_x排放，降低大气污染；结构设计合理，能够使能源利用效率最大化，节能环保，适用范围广泛，可应用于各种类型的供热供暖冷凝燃气锅炉。对于近年来国家对NOx的排放要求日益严格，本系统节省了燃烧器改造的大量成本，有较好的经济适用型。

请参阅图1，本发明一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统，包括燃烧器1、富燃料燃烧室2、后烟箱3、第二回程烟管4、前烟箱5、补风管道6、未燃尽气体催化氧化装置7、第三回程烟管8、节能器9、冷凝器10和烟囱11，锅炉内布置有三个烟气回程，可最大化吸收烟气中的显热，在三个烟气回程连接处分别布置有前烟箱5和后烟箱3，用于均匀混合各管道中的烟气，消除热偏差，燃烧器1依次经三个烟气回程之后再依次与节能器9、冷凝器10及烟囱11连接，用于对尾部烟气进行处理后排出至大气。

富燃料燃烧室2位于天然气锅炉炉膛位置，为第一烟气回程，燃烧器1设置在富燃料燃烧室2的进口侧，压缩气瓶中的天然气经减压预热处理后与增压后的空气混合，经过燃烧器1喷入富燃料燃烧室2，在富燃料燃烧室2中燃烧形成高温燃烧区，并维持还原性氛围；富燃料燃烧室2出口侧设置有后烟箱3，后烟箱3用于将第一、第二烟气回程相连接，均匀混合该部分烟气。

富燃料燃烧室2内部含有空腔，炉胆为波形炉胆，辐射受热面积大，可有效消除炉胆热应力。富燃料燃烧室2内过量空气系数为0.95～1.0，送入的天然气在此处欠氧燃烧。

后烟箱3的一侧布置有若干第二回程烟管4，其与管道外部的介质水对流换热，将富燃料燃烧室2出口的高温烟气降低至200～400℃，达到未燃尽气体催化剂的活性温度，第二回程烟管4的下游布置有前烟箱5，前烟箱5用于将第二、第三烟气回程相连接，均匀混合该部分烟气。

前烟箱5靠近炉壁一侧分层均匀布置有补风管道6，补入适量空气，与烟气均匀混合，使进入未燃尽气体催化氧化装置7的烟气过量空气系数达到1～1.05。

前后烟箱等高温传导部件的位置设计合理，可确保炉体外表面温度符合设计规范。

未燃尽气体催化氧化装置7设置有烟气入口和烟气出口，未燃尽气体催化氧化装置7的烟气入口与前烟箱5的烟气出口相连通，通过烟气出口与第三回程烟管8连接，从第三回程烟管8排出的烟气依次进入节能器9、冷凝器10等设备处理后，经烟囱11排出至大气。

未燃尽气体催化氧化装置7内CO催化剂采用CeO₂气凝胶担载CuO催化剂，将烟气中残留的未燃尽气体全部氧化，而后烟气流经第三回程烟管8，降低温度至180℃。

氨气生产使用受限，传统SCR脱硝装置需氨及催化剂共同作用，本发明仅需要CuO作为催化剂，仅用来催化氧化未燃尽气体，运行及维护成本低廉，有较高的经济性，对于近年来国家对NOx的排放要求进一步提高。

第二回程烟管4和第三回程烟管8的对流段烟管采用多排螺纹管或光管，内插有扰流子，可优化传热。

节能器9可将锅炉出口烟气温度从180℃降低至70～80℃，吸收烟气显热，预热进入锅炉的介质水。

冷凝器10可进一步降低烟气温度至40℃，冷凝烟气中的水蒸气吸收凝结潜热，将烟气温度降低至露点，从而提高锅炉热效率。

高温传到部件的位置设计合理，可确保炉体外表面温度符合设计规范。

具体工作原理如下：

燃气锅炉所用燃料天然气储存于压缩气瓶中，天然气经减压阀减压后通过热交换器预热处理，而后与增压后的空气混合，经燃烧器1喷入至富燃料燃烧室2中，在富燃料燃烧室2中燃烧，在该区域内保持过量空气系数小于1.0，约为0.95～1.0，燃烧温度低，氧气浓度低，总体氧量不足，产生的NOx大幅减少。

另外过量的甲烷不仅会还原一部分NOx，而且由于氧气不足，不完全燃烧分解会吸收一部分热量，使得燃烧室2内温度降低，温度和氧气的不足共同影响了NOx的生成，经过该低温燃烧反应后，由于过量空气系数较低，甲烷未完全燃烧，含有少量未燃尽气体，约1％左右。

从富燃料燃烧室2出口排出的乏气上行依次通过后烟箱3、第二回程烟管4进行对流换热，将烟气温度降低至300℃附近。而后烟气经过带有补风装置6的前烟箱5，通过若干分层均匀布置的补风管道6向前烟箱5分层均匀通入适量高温空气，保证在未燃尽气体催化氧化装置7位置过量空气系数约为1～1.05。在未燃尽气体催化氧化装置7内未完全燃烧的烟气中的未燃尽气体被未燃尽气体催化剂全部氧化，由于此处温度较低，产生的NOx极少。而后尚有余热的乏气依次通过第三回程烟管8、节能器9及冷凝器10，将能量加以回收利用。与各设备换热的水吸收热量后用于供热供暖。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统的工作方法，包括以下步骤：

S1、天然气与空气混合，经过燃烧器1喷入富燃料燃烧室2，在富燃料燃烧室2中燃烧形成高温燃烧区，高温燃烧区内保持过量空气系数为0.95～1.0，维持反应为富燃料燃烧氛围；

S2、未完全燃烧的高温烟气经富燃料燃烧室2出口排出，进入后烟箱3，而后烟气均匀分成若干股进入第二回程烟管4，与外部介质进行换热，降温后的烟气进入前烟箱5；

S3、在前烟箱5中，由补风烟道6分层均匀补入适量空气，与烟气充分混合，保证过量空气系数达到1～1.05，混合后的烟气进入未燃尽气体催化氧化装置7，在未燃尽气体催化氧化装置7中未完全燃烧的烟气中的可燃气体被全部氧化，未燃尽气体催化氧化装置出口烟气进入第三回程烟管8；

S4、经水泵送入该系统的工质水，先经过冷凝器10、节能器9预热，降低排烟温度，而后送入锅炉内，与锅炉内各设备进行换热，用于用户侧供热供暖；

S5、从第三回程烟管8排出的烟气依次进入节能器9、冷凝器10等设备处理后，经烟囱11排出至大气。

本发明与传统燃气锅炉相比，省掉传统SCR脱硝装置，从源头上避免了NOx生成，脱硝效果更好；燃烧温度较低，对设备耐热程度要求降低，节省材料成本；装置简单，只需对前烟箱5部分进行改造；大大避免了传统SCR脱硝装置在脱硝过程中遇到的催化剂最佳温度限制、喷氨混合均匀性以及催化剂废料处理等严重问题，避免氨逃逸等造成的环境污染问题；另外氨气生产使用受限，传统SCR脱硝装置需氨及催化剂共同作用，本系统仅需要CuO作为催化剂，仅用来催化氧化未燃尽气体，运行及维护成本低廉，有较高的经济性。对于近年来国家对NOx的排放要求进一步提高，本系统节省了燃烧器改造的大量成本，有较好的经济适用型。结构设计合理，能够使能源利用效率最大化，节能环保，适用范围广泛，可应用于各种类型的供热供暖冷凝燃气锅炉，可有效降低NOx的排放的同时节省改造成本回收热量。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统，其特征在于，包括富燃料燃烧室(2)、第二回程烟管(4)和第三回程烟管(8)，燃烧器(1)依次与富燃料燃烧室(2)、第二回程烟管(4)和第三回程烟管(8)连接构成三个烟气回程，富燃料燃烧室(2)内保持过量空气系数小于1.0，第三回程烟管(8)上设置有未燃尽气体催化氧化装置(7)，烟气经过三个烟气回程后依次经节能器(9)、冷凝器(10)与烟囱(11)连接。

2.根据权利要求1所述的一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统，其特征在于，富燃料燃烧室(2)的过量空气系数为0.95～1，燃烧器(1)设置在富燃料燃烧室(2)的进口侧，富燃料燃烧室(2)的出口侧设置有后烟箱(3)，后烟箱(3)用于连接第二回程烟管(4)。

3.根据权利要求2所述的一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统，其特征在于，第二回程烟管(4)的出口布置有前烟箱(5)，未燃尽气体催化氧化装置(7)设置有烟气入口和烟气出口，烟气入口与前烟箱(5)的烟气出口相连通，烟气出口与第三回程烟管(8)连接。

4.根据权利要求3所述的一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统，其特征在于，前烟箱(5)靠近炉壁一侧分层均匀布置有补风管道(6)。

5.根据权利要求4所述的一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统，其特征在于，富燃料燃烧室(2)、后烟箱(3)、第二回程烟管(4)、前烟箱(5)、补风管道(6)、未燃尽气体催化氧化装置(7)和第三回程烟管(8)的外部设置有用于与锅炉内热烟气换热的工作介质水或导热油。

6.根据权利要求1所述的一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统，其特征在于，未燃尽气体催化氧化装置(7)中的过量空气系数为1～1.05，未燃尽气体催化氧化装置(7)内CO催化剂采用CeO₂气凝胶担载CuO催化剂。

7.根据权利要求1所述的一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统，其特征在于，富燃料燃烧室(2)内部含有用于给气体不完全燃烧提供空间的空腔，富燃料燃烧室(2)的炉胆为波形炉胆。

8.根据权利要求1所述的一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统，其特征在于，未燃尽气体催化氧化装置(7)中的未燃尽气体催化剂为复合催化剂，用于催化氧化或催化未燃气体还原NO。

9.根据权利要求1所述的一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统，其特征在于，第二回程烟管(4)和第三回程烟管(8)的对流段烟管均采用多根螺纹管或内插有扰流子的光管。

10.一种富燃料燃烧催化氧化的天然气冷凝锅炉系统的工作方法，其特征在于，燃烧器(1)依次经富燃料燃烧室(2)、后烟箱(3)、多个第二回程烟管(4)、前烟箱(5)、未燃尽气体催化氧化装置(7)、第三回程烟管(8)、节能器(9)、冷凝器(10)与烟囱(11)连接，前烟箱(5)靠近炉壁一侧分层均匀布置有补风管道(6)，包括以下步骤：

S1、天然气与空气混合，经过燃烧器(1)喷入富燃料燃烧室(2)，在富燃料燃烧室(2)中燃烧形成高温燃烧区，高温燃烧区内保持过量空气系数为0.95～1，维持反应为富燃料燃烧氛围；

S2、未完全燃烧形成的高温烟气经富燃料燃烧室(2)出口排出，进入后烟箱(3)，而后烟气进入第二回程烟管(4)，与工质进行换热，降温后的烟气进入前烟箱(5)；

S3、在前烟箱(5)中，由补风烟道(6)分层均匀补入适量空气，与烟气充分混合，保证过量空气系数达到1～1.05，混合后的烟气进入未燃尽气体催化氧化装置(7)，在未燃尽气体催化氧化装置(7)中未完全燃烧烟气中的CO被全部氧化，烟气经未燃尽气体催化氧化装置出口进入第三回程烟管(8)；

S4、从第三回程烟管(8)排出的烟气依次进入节能器(9)和冷凝器(10)，节能器(9)将锅炉出口烟气温度降低至70～80℃，冷凝器(10)将烟气温度降低至40℃，然后烟气经烟囱(11)排出；

S5、冷凝锅炉系统与水泵连接，先将水经冷凝器(10)和节能器(9)预热，然后送入锅炉内，与锅炉内各设备进行换热，用于用户侧供热供暖。