CN109737396A - 多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧方法及装置，该燃烧装置由中心筒、内二次风管和外二次风管组成，所述中心筒内中心布置油喷嘴，所述中心筒和所述油喷嘴之间布置点火器，所述油喷嘴的出口与所述中心筒的出口端面平齐，所述内二次风管内布置内旋流器和文丘里喷管，所述中心筒的出口与所述内二次风管的出口端面平齐，所述外二次风管内布置光圈式调节阀和多管直流式喷嘴。该装置可以有焰燃烧、过渡火焰和无焰燃烧等三种模式运行，在锅炉启动和低负荷运行阶段，该燃烧装置处于有焰燃烧模式，采用空气为氧化剂，在平稳和高负荷运行阶段，烟气空气混合物作为氧化剂，通过内旋和外直流二次风量的调节，使燃烧器从有焰燃烧模式通过过渡火焰转化到无焰燃烧模式，燃油锅炉NOx排放浓度降低到30mg/m3(O2＝3.5％)以内。
Description
技术领域
本发明属于热能工程燃烧技术领域，涉及一种多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧装置。
背景技术
目前，燃油燃烧采用空气分级、燃料分级、烟气再循环等方法把NOx排放浓度降低到小于120mg/Nm3非常困难。
深度烟气循环燃油低NOx燃烧装置采用外循环烟气倍率(与空气燃烧烟气量的比值)为 25％～80％烟气空气混合物为氧化剂，旋流文丘里喷管组合射流强化炉内烟气内循环，该燃烧器的结构参数和运行参数组织过渡火焰燃烧模式使燃油锅炉NOx排放浓度降低到50mg/m3 (O2＝3.5％)以内。
发明内容
本发明多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧装置(燃烧器)的目的是该燃烧装置可以有焰燃烧、过渡火焰和无焰燃烧等三种模式运行。通过氧化剂组分、以及内旋和外直流二次风量的调节，使燃烧器从有焰燃烧模式通过过渡火焰转化到无焰燃烧模式，燃油锅炉NOx排放浓度降低到30mg/m3(O2＝3.5％)以内。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案，主要包括：
在锅炉启动或低负荷运行时，该燃烧装置(器)组织有焰燃烧方式，采用空气为氧化剂，内旋流二次风量占总供风量的80％～90％，轴向射流分速度小于15m/s，外直流二次风占总供风量的10％～20％。该燃烧装置运行于过渡火焰时，采用烟气空气混合物为氧化剂，烟气占燃油空气燃烧烟气量的20％～60％，内旋流二次风量占总供风量的70％～80％，轴向射流分速度小于25m/s，外直流二次风占总供风量的20％～30％。该燃烧装置运行于无焰燃烧方式时，炉膛出口温度大于850℃，采用烟气空气混合物为氧化剂，烟气占燃油空气燃烧烟气量的 50％～120％，内旋流二次风量占总供风量的20％～40％，轴向射流分速度小于30m/s，外直流二次风量占总供风量的60％～80％，直流射流速度大于50m/s。
本发明提供了一种多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧装置，主要包括：
由中心筒、内二次风管和外二次风管组成，所述中心筒内中心布置油喷嘴，所述中心筒和所述油喷嘴之间布置点火器，所述油喷嘴的出口与所述中心筒的出口端面平齐，所述内二次风管内布置内旋流器和文丘里喷管，所述中心筒的出口与所述内二次风管的出口端面平齐，所述外二次风管内布置光圈式调节阀和多管直流式喷嘴。
在其中一个实施例中，所述中心筒内油喷嘴四周直流风的速度为5m/s～15m/s。
在其中一个实施例中，所述内二次风管的旋流数为0.8～2，所述文丘里喷管的长度L为 0DN～1.05DN(Diameter Nominal,内二次风外筒的公称直径，单位：mm)、高度H为0DN～0.3DN、收缩角α为35°～55°、扩张角β为45°～75°。
在其中一个实施例中，在直径为0.4Φ～0.6Φ(Φ，炉膛直径，单位：mm)的所述外二次风管内的圆周上布置4～50根DN25～DN100的直流喷嘴。
在其中一个实施例中，该燃烧装置运行于有焰燃烧方式时，采用空气为氧化剂，内旋流二次风量占总供风量的80％～90％，轴向射流分速度小于15m/s，外直流二次风占总供风量的 10％～20％。
在其中一个实施例中，该燃烧装置运行于过渡火焰燃烧方式时，采用烟气空气混合物为氧化剂，烟气占燃油空气燃烧烟气量的20％～60％，内旋流二次风量占总供风量的70％～80％，轴向射流分速度小于25m/s，外直流二次风占总供风量的20％～30％。
在其中一个实施例中，该燃烧装置运行于无焰燃烧方式时，炉膛的出口温度大于850℃，采用烟气空气混合物为氧化剂，烟气占燃油空气燃烧烟气量的50％～120％，内旋流二次风量占总供风量的20％～40％，轴向射流分速度小于30m/s，外直流二次风量占总供风量的 60％～80％，直流射流速度大于50m/s。
上述多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧装置，通过氧化剂组分、以及内旋流和外直流二次风量的调节，使燃烧器的结构参数和运行参数组织从有焰燃烧经过过渡火焰转化到无焰燃烧模式，燃油锅炉NOx排放浓度降低到30mg/m3(O2＝3.5％)以内。
附图说明
图1是多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧系统的结构示意图；
图2是多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧装置的一方向的结构示意图(主视图)；
图3是多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧装置的另一方向的结构示意图(左视图)；
图4是多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧装置的又一方向结构示意图(右视图)。
图中：100-锅炉；200-燃烧器；300-鼓风机；400-烟气空气混合装置；500-第一电动调节阀；600-第二电动调节阀；700-烟气再循环管；800-第三电动调节阀；201-圆变方接头；202- 中心筒；203-内旋流器；204-文丘里喷管；205-油喷嘴；206-光圈式调节阀；207-直流喷嘴；208-外二次风管；209-内二次风管。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本发明作进一步详细的说明。
请参阅图2和图4，一种多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧装置200，即燃烧器200，该燃烧装置包括中心筒202、内二次风管209和外二次风管208，所述中心筒202内中心布置油喷嘴205，所述中心筒和所述油喷嘴之间布置点火器，所述油喷嘴的出口与所述中心筒的出口端面平齐，所述内二次风管内布置内旋流器203和文丘里喷管204，所述中心筒的出口与所述内二次风管的出口端面平齐，所述外二次风管内布置光圈式调节阀206和多管直流式喷嘴207。
在其中一个实施例中，所述中心筒内油喷嘴四周直流风的速度为5m/s～15m/s。
如图2所示，在其中一个实施例中，所述内二次风管的旋流数为0.8～2，所述文丘里喷管的长度L为0DN～1.05DN(Diameter Nominal,内二次风外筒的公称直径，单位：mm)、高度H 为0DN～0.3DN、收缩角α为35°～55°、扩张角β为45°～75°。
请参阅图3，在其中一个实施例中，在直径为0.4Φ～0.6Φ(Φ，炉膛直径，单位：mm) 的所述外二次风管内的圆周上布置4～50根DN25～DN100的直流喷嘴。
在其中一个实施例中，该燃烧装置运行于有焰燃烧方式时，采用空气为氧化剂，内旋流二次风量占总供风量的80％～90％，轴向射流分速度小于15m/s，外直流二次风占总供风量的 10％～20％。
请参阅图1，在其中一个实施例中，多模式旋流分级配风燃油低NOx燃烧系统包括锅炉 100、燃烧器200、鼓风机300、烟气空气混合装置400、烟气再循环管700、及圆变方接头201，燃烧器的一端与锅炉连接，燃烧器的另一端与鼓风机连接，所述鼓风机与锅炉之间通过圆变方接头连接，所述烟气空气混合装置设置于鼓风机入口，所述空气进口管上还设有第一电动调节阀500，所述烟气再循环管上设有第二电动调节阀600及第三电动调节阀800，第一电动调节阀500、第二电动调节阀600及第三电动调节阀800用来调节烟气和空气的混合比例。
在其中一个实施例中，该燃烧装置运行于过渡火焰燃烧方式时，采用烟气空气混合物为氧化剂，烟气占燃油空气燃烧烟气量的20％～60％，内旋流二次风量占总供风量的70％～80％，轴向射流分速度小于25m/s，外直流二次风占总供风量的20％～30％。本实施例中，当有焰燃烧向过渡火焰的调节过程：如图1所示，燃烧器启动时，关闭烟气电动调节阀600，关闭外二次风的光圈式调节阀，关闭第一电动调节阀500，启动鼓风机，然后打开第一电动调节阀 500，中心筒空气速度小于10m/s，启动点火器，启动油泵喷油，燃烧器运行于有焰燃烧模式，燃烧稳定后，增加燃料和空气量升负荷至目标负荷(30％～100％负荷)，炉膛出口氧量维持在2％～5％之间保持不变，当炉膛出口温度大于850℃时，打开并逐渐开大烟气第二电动调节阀600，同时打开第三电动调节阀800使烟气空气混合物的温度大于锅炉出口温度5℃～ 10℃，当混合物的氧气浓度小于13％～16％时，逐步开大外直流二次风的光圈式调节阀，燃烧器从有焰燃烧转化为过渡火焰模式。
在其中一个实施例中，该燃烧装置运行于无焰燃烧方式时，炉膛的出口温度大于850℃，采用烟气空气混合物为氧化剂，烟气占燃油空气燃烧烟气量的50％～120％，内旋流二次风量占总供风量的20％～40％，轴向射流分速度小于30m/s，外直流二次风量占总供风量的 60％～80％，直流射流速度大于50m/s。本实施例中，该装置处于过渡火焰模式，当过渡火焰模式向无焰燃烧模式转化时，多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧系统如图1所示，继续增大外旋流光圈式调节阀到全开，同时增大烟气第二电动调节阀和烟气第三电动调节阀使烟气空气混合温度大于80℃，燃烧装置从过渡火焰转化到无焰燃烧模式。
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 (8)
1.一种多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧装置，其特征在于：该燃烧装置包括中心筒、内二次风管和外二次风管，所述中心筒内中心布置油喷嘴，所述中心筒和所述油喷嘴之间布置点火器，所述油喷嘴的出口与所述中心筒的出口端面平齐，所述内二次风管内布置内旋流器和文丘里喷管，所述中心筒的出口与所述内二次风管的出口端面平齐，所述外二次风管内布置光圈式调节阀和多管直流式喷嘴。
2.根据权利要求1所述的多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧装置，其特征在于：所述中心筒内的油喷嘴四周直流风的速度为5m/s～15m/s。
3.根据权利要求1所述的多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧装置，其特征在于：所述内二次风管的旋流数为0.8～2，所述文丘里喷管的长度L为0DN～1.05DN(DiameterNominal,公称直径，单位：mm)、高度H为0DN～0.3DN、收缩角α为35°～55°、扩张角β为45°～75°。
4.根据权利要求1所述的多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧装置，其特征在于：在直径为0.4Φ～0.6Φ(Φ，炉膛直径，单位：mm)的所述外二次风管内的圆周上布置4～50根DN25～DN100的直流喷嘴。
5.根据权利要求1所述的多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧装置，其特征在于，所述燃烧器采用的燃料为柴油，或重油，或生物燃油。
6.根据权利要求1至5任一所述的多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧装置，其特征在于：该燃烧装置运行于有焰燃烧方式时，采用空气为氧化剂，内旋流二次风量占总供风量的80％～90％，轴向射流分速度小于15m/s，外直流二次风占总供风量的10％～20％。
7.根据权利要求1至5任一所述的多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧装置，其特征在于：该燃烧装置运行于过渡火焰燃烧方式时，采用烟气空气混合物为氧化剂，烟气占燃油空气燃烧烟气量的20％～60％，内旋流二次风量占总供风量的70％～80％，轴向射流分速度小于25m/s，外直流二次风占总供风量的20％～30％。
8.根据权利要求1至5任一所述的多模式直流分级配风燃油低NOx燃烧装置，其特征在于：该燃烧装置运行于无焰燃烧方式时，炉膛的出口温度大于850℃，采用烟气空气混合物为氧化剂，烟气占燃油空气燃烧烟气量的50％～120％，内旋流二次风量占总供风量的20％～40％，轴向射流分速度小于30m/s，外直流二次风量占总供风量的60％～80％，直流射流速度大于50m/s。
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