CN110332521B - 一种天然气低氮氧化物涡旋弥散燃烧机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天然气低氮氧化物涡旋弥散燃烧机，包括两级直径不同的旋流预燃室。所述第一级旋流预燃室，全部气体燃料从预燃室端部送入，同时送入全部氧量的50%和再循环烟气量的50%，产生富燃料弥散燃烧，所述第二级预燃室送入全部氧量的50%和再循环烟气量的50%，使其与从第一级旋流预燃室产生的、含有大量未燃烧天然气的烟气强烈混合，并产生弥散燃烧。所述天然气低氮氧化物燃烧机包括烟气再热器，所述烟气再热器将循环烟气加热后再送回所述旋流预燃室中，降低燃烧温度。本发明的有益效果是解决目前天然气燃烧机中氮氧化物排放含量高的问题。

Description

一种天然气低氮氧化物涡旋弥散燃烧机
技术领域
本发明涉及低氮燃烧领域，具体涉及一种新型天然气低氮涡旋弥散燃烧机。
背景技术
中国正处于经济快速发展的阶段，能源需求迅速增长，由此引发的环境问题也日益严重。而在能源利用方面存在着效率低，污染严重，浪费严重等问题，因此改善能源结构，提高能源利用率势在必行。
尽管近年来可再生能源的利用率增加，但因化石燃料在可用性和成本上的优势，使其依然是现有燃烧技术最优的选择。而液体和固体化石燃料在经济和环境方面仍然存在问题，因此促进了天然气作为一种清洁的替代燃料在工业上的应用。天然气的主要化学成分是甲烷，是最轻的碳氢化合物燃料，与其他化石燃料相比，天然气的燃烧可以降低50％的污染。
目前天然气燃烧机最主要的问题就是氮氧化物排放问题，排放的氮氧化物中占比最高的是由存在于空气中的氮气在高温条件下与氧气发生反应生成的热力型氮氧化物。氮气中的氮原子之间存在三个键，需要大量的能量才能破碎，热力型氮氧化物强烈依赖于温度并且在高温下指数地加速。因此需要将空气与燃气良好预混，从而控制燃烧温度，降低热力型氮氧化物的排放。同时在如今的循环烟气技术中存在尾部烟气温度过低，导致烟气中水凝结吸热，使风机不能正常工作的问题。
因此急需一种预混良好且同时可以防止尾部烟气温度过低的低氮氧化物排放的天然气燃烧机，解决上述问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明涉及了一种天然气低氮氧化物涡旋弥散燃烧机。该燃烧机结构合理，使得空气与天然气充分预混，有效的降低了燃烧温度，进而降低了氮氧化物的排放。
实现上述目的的本发明方案为，一种天然气低氮氧化物涡旋弥散燃烧机，沿烟气流动方向依次布置有天然气均压室、点火室、两级旋流燃烧预燃室、燃气锅炉、锅炉引风机、烟囱；
天然气均压室(1)连接有点火室(2)，所述点火室(2)与第一级旋流预燃室(3)相连，所述第一级旋流预燃室(3)后方连接第二级旋流预燃室(4)，第二级旋流预燃室的直径应大于第一级旋流预燃室的直径；所述燃气锅炉(10)包括锅炉炉膛(7)，烟气再热器(8)，对流及尾部受热面(9)；所述第二级旋流预燃室(4)直接与燃气锅炉(10)的锅炉炉膛(7)相连；所述烟气再热器(8)前方连接锅炉炉膛(7)，后方连接对流及尾部受热面(9)；所述对流及尾部受热面(9)后方连接锅炉引风机(11)，所述锅炉引风机(11)通过管路分别连接烟气再循环风机(12)和烟囱(14)；所述锅炉引风机(11)与烟气再循环风机(12)连接的管路上连接有一个调节空气的空气调节阀(13)；所述烟气再循环风机(12)出口连入烟气再热器(8)，所述烟气再热器(8)出口通过管路再分别连接回第一级旋流预燃室(3)和第二级旋流预燃室(4)；所述烟气再热器(8)与第一级旋流预燃室(3)连接的管路中装有再循环烟气调节阀一(6)，与第二级旋流预燃室(4)连接的管路中装有再循环烟气调节阀二(5)；所述烟气再热器(8)、烟气再循环风机(12)、空气调节阀(13)、锅炉引风机(11)、再循环烟气调节阀二(5)、再循环烟气调节阀一(6)共同组成了烟气再循环系统(15)。
与现有的技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明中采用烟气再循环技术，降低预混燃气温度，降低氮氧化物排放；
2.本发明中采用烟气再热器，对循环烟气再加热，提高了预燃室中天然气温度，无需再次点火，节约电能；
3.本发明中再循环烟气理论温度为800℃，为标态下干燃气的理论烟气量的150%，计算最终理论燃烧温度小于1300℃，理论上不会产生热力型氮氧化物。
4.本发明中再循环烟气理论温度为800℃，使得尾部烟气中的水均以气态形式存在，有效防止了尾部烟气中水凝结吸热使风机无法正常工作的现象。
5.本发明采用两级直径不同的旋流预混室，使得第二级预混室中可以继续
燃烧从第一级旋流预燃室产生的大量未燃烧的天然气，使燃气燃烧的更完全，节约能源；
6.本发明第一级旋流预燃室同时送入全部燃气和全部氧量的50%和再循环烟气量的50%，产生富燃料燃烧，降低燃烧温度，减少燃尽时间，节能；
附图说明
图1为本发明所述的天然气低氮氧化物涡旋弥散燃烧机；
附图标记：(1)-天然气均压室，(2)-点火室，(3)-第一级旋流预燃室，(4)-第二级旋流预燃室，(5)-再循环烟气调节阀二，(6)-再循环烟气调节阀一，(7)-锅炉炉膛，(8)-烟气再热器，(9)-对流及尾部受热面，(10)-燃气锅炉，(11)-锅炉引风机，(12)-烟气再循环风机，(13)-空气调节阀，(14)-烟囱，(15)-烟气再循环系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示天然气均压室(1)连接有点火室(2)，所述点火室(2)与第一级旋流预燃室(3)相连，所述第一级旋流预燃室(3)后方连接第二级旋流预燃室(4)，第二级旋流预燃室的直径应大于第一级旋流预燃室的直径；所述燃气锅炉(10)包括锅炉炉膛(7)，烟气再热器(8)，对流及尾部受热面(9)；所述第二级旋流预燃室(4)直接与燃气锅炉(10)的锅炉炉膛(7)相连；所述烟气再热器(8)前方连接锅炉炉膛(7)，后方连接对流及尾部受热面(9)；所述对流及尾部受热面(9)后方连接锅炉引风机(11)，所述锅炉引风机(11)通过管路分别连接烟气再循环风机(12)和烟囱(14)；所述锅炉引风机(11)与烟气再循环风机(12)连接的管路上连接有一个空气管路所装有空气调节阀(13)；所述烟气再循环风机(12)出口连入烟气再热器(8)，所述烟气再热器(8)出口通过管路再分别连接回第一级旋流预燃室(3)和第二级旋流预燃室(4)；所述烟气再热器(8)与第一级旋流预燃室(3)连接的管路中装有再循环烟气调节阀一(6)，与第二级旋流预燃室(4)连接的管路中装有再循环烟气调节阀二(5)；所述烟气再热器(8)、烟气再循环风机(12)、空气调节阀(13)、锅炉引风机(11)、再循环烟气调节阀二(5)、再循环烟气调节阀一(6)共同组成了烟气再循环系统(15)。
本发明的工作原理为：低氮氧化物双级旋流弥散燃烧机采用两级不同直径的旋流预燃室，第一级旋流预燃室(3)端部设置有点火燃烧室(2)，天然气与空气混
合后在点火室(2)内点燃，燃烧机正常点火并燃烧稳定后，点火燃烧室(2)即停止工作。第一级旋流预燃室3：全部天然气从第一级旋流预燃室(3)送入，同时通过再循环烟气管路送入50%的氧量和50%的再循环烟气量，在第一级旋流预燃室(3)中产生富燃料弥散燃烧，可抑制热力型氮氧化物的生成,同时通过另一再循环烟气管路送入50%的氧量和50%的再循环烟气量，使其与从第一级旋流预燃室(3)产生的、含有大量未燃烧天然气的烟气强烈混合，并产生弥散燃烧；由烟气再热器(8)加热后的再循环烟气理论温度为800℃，通入第一级旋流预燃室(3)和第二级旋流预燃室(4)后计算出其理论燃烧温度小于1300℃，阻止热力型氮氧化物生成；最后烟气再热器(8)产生的烟气经对流及尾部受热面(9)，由锅炉引风机(11)引入烟气再循环风机(12)的同时通入空气。最终由烟囱(14)排出。

Claims (1)

1.一种天然气低氮氧化物涡旋弥散燃烧机，沿烟气流动方向依次布置有天然气均压室、点火室、两级旋流预燃室、燃气锅炉、锅炉引风机、烟囱，其特征在于：天然气均压室(1)连接有点火室(2)，所述点火室(2)与第一级旋流预燃室(3)相连，所述第一级旋流预燃室(3)后方连接第二级旋流预燃室(4)，第二级旋流预燃室的直径应大于第一级旋流预燃室的直径；所述燃气锅炉(10)包括锅炉炉膛(7)，烟气再热器(8)，对流及尾部受热面(9)；所述第二级旋流预燃室(4)直接与燃气锅炉(10)的锅炉炉膛(7)相连；所述烟气再热器(8)前方连接锅炉炉膛(7)，后方连接对流及尾部受热面(9)；所述对流及尾部受热面(9)后方连接锅炉引风机(11)，所述锅炉引风机(11)通过管路分别连接烟气再循环风机(12)和烟囱(14)；所述锅炉引风机(11)与烟气再循环风机(12)连接的管路上连接有一个调节空气的空气调节阀(13)；所述烟气再循环风机(12)出口连入烟气再热器(8)，所述烟气再热器(8)出口通过管路再分别连接回第一级旋流预燃室(3)和第二级旋流预燃室(4)；所述烟气再热器(8)与第一级旋流预燃室(3)连接的管路中装有再循环烟气调节阀一(6)，与第二级旋流预燃室(4)连接的管路中装有再循环烟气调节阀二(5)；所述烟气再热器(8)、烟气再循环风机(12)、空气调节阀(13)、锅炉引风机(11)、再循环烟气调节阀二(5)、再循环烟气调节阀一(6)共同组成了烟气再循环系统(15)；烟气再热器(8)加热后的再循环烟气理论温度为800℃；全部天然气从第一级旋流预燃室(3)送入，同时通过再循环烟气管路送入50%的氧量和50%的再循环烟气量，在第一级旋流预燃室(3)中产生富燃料弥散燃烧，可抑制热力型氮氧化物的生成,同时通过另一再循环烟气管路送入50%的氧量和50%的再循环烟气量，使其与从第一级旋流预燃室(3)产生的、含有大量未燃烧天然气的烟气强烈混合，并产生弥散燃烧；由烟气再热器(8)加热后的再循环烟气理论温度为800℃，通入第一级旋流预燃室(3)和第二级旋流预燃室(4)后计算出其理论燃烧温度小于1300℃，阻止热力型氮氧化物生成；最后烟气再热器(8)产生的烟气经对流及尾部受热面(9)，由锅炉引风机(11)引入烟气再循环风机(12)的同时通入空气。
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