CN110486714A - 等离子低氮燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种等离子低氮燃烧装置。该装置包括气化炉、低氮燃烧装置、反应器、等离子发生器；气化炉出口通过第一支路与低氮燃烧装置连接、第二支路与等离子发生器连接；低氮燃烧装置通过第二管道与反应器第一进口连接，等离子发生器通过第三管道与反应器第二进口连接，等离子发生器连接有等离子电源；反应器还设置有排气口；低氮燃烧装置具有燃烧腔室和壳体，壳体内、燃烧腔室前端设置有第一送风口；壳体与燃烧腔室间隙为处理装置，处理装置包括点火柜、第二送风腔和水蒸汽冷凝腔。该等离子低氮燃烧装置结构简单，等离子体直接参与体系反应，降低NOX的排放；点火燃烧精准，避免发生安全隐患；送风气体混合均匀，提高处理效率，节能环保。
Description
技术领域
本发明属于低氮燃烧技术领域，具体涉及一种等离子低氮燃烧装置。
背景技术
目前，NOX排放的技术措施按作用位置可分为两大类，第一类为炉内脱硝，及通过各种技术手段，控制燃烧过程来降低NOX的排放，第二类是尾部脱销，是把尾部烟气中生成的NOX还原。现有技术中，大多采用低氮燃烧技术和烟气脱硝的方式降低NOX的排放，但低氮燃烧技术又存在不同，NOX排放浓度差别也很大。
等离子低氮燃烧技术是利用等离子体在燃烧器内直接点燃煤粉，可以节约大量的锅炉启动用油。采用该技术的等离子体煤粉燃烧器在实现煤粉内燃的同时，与空气整体的低氮燃烧技术相结合，可以在不降低锅炉效率的前提下，大幅度降低锅炉NOX的排放，但现有的等离子低氮燃烧技术产生反应区温度高达1500，℃低氮燃烧装置内还残留有部分NOX排出体系，造成较为严重的环境污染，既造成能源浪费，又不利于环境友好。
发明内容
本发明专利要解决的技术问题是：针对上述缺陷，本发明专利提供一种等离子低氮燃烧装置，结构简单，等离子体直接参与体系反应，降低NOX的排放；点火燃烧精准，避免发生安全隐患；送风气体混合均匀，提高处理效率，节能环保。
本发明专利解决其技术问题采用的技术方案如下：等离子低氮燃烧装置，包括气化炉、低氮燃烧装置、反应器、等离子发生器；气化炉出口设置有第一管道，第一管道上设置有三通，三通两端分别通过第一支路与低氮燃烧装置连接、第二支路与等离子发生器连接；低氮燃烧装置通过第二管道与反应器第一进口连接，等离子发生器通过第三管道与反应器第二进口连接，等离子发生器连接有等离子电源；反应器还设置有排气口；其中，
低氮燃烧装置具有燃烧腔室和壳体，壳体内、燃烧腔室前端设置有第一送风口；壳体与燃烧腔室间隙为处理装置，处理装置包括点火柜、第二送风腔和水蒸汽冷凝腔；点火柜设置的点火口与第一送风口的出口处设置在同一位置；点火柜、第二送风腔和水蒸汽冷凝腔从左往右依次设置且相互隔离；燃烧腔室内侧设置有用于气体的导气口，导气口与第二送风腔连通；水蒸汽冷凝腔与燃烧腔室接触壁上还设置有水蒸汽喷淋口。
设置点火口与第一送风口的出口在同一位置，可以提高点火成功的准确率；导气口在向体系内导入第二送风腔内的氧气时，多点进入，增加气体进入体系后与气化炉泵入的CO和H2的接触面积，提高瞬时效率，从而提高反应速率；通过设置水蒸汽冷凝腔对经点火燃烧后的生成的含有少量CO2、H2O的NO2气体降温，避免因温度过高而出现后续反应器中的氧化还原反应中出现副反应，节能环保，抑制NOX的产生，对环境污染小。
进一步的，燃烧腔室截面为圆形，采用横截面为圆形的燃烧腔室可以减小该低氮燃烧装置的占地面积，提高土地的利用率。
进一步的，导气口为若干层；每层具有设置的导气口朝向相同，相邻层的导气口朝向相反，设置朝向不同的导气口，在配送气体时可以增加第二送风腔内气体与从气化炉进入低氮燃烧装置燃烧腔室内的气体碰撞，弥补煤炭的分布和NOX针对性不足的缺点，总体上加大了还原量和抑制焦炭NOX产生。
进一步的，单数层导气口与燃烧腔室右侧壁夹角为20°—70°；偶数层导气口与燃烧腔室右侧壁夹角为110°—160°，导气口具有定向喷射，可以根据生产过程中气体流速、流量等调节导气口喷射出的气体角度，确保体系中含N化合物充分燃烧。
进一步的，第一送风口管道内设置有调节阀；第一支路和第二支路上设置有第一流量调节阀和第二流量调节阀；第二管道上设置有第三流量调节阀，第三管道上设置有第四流量调节阀。设置流量调节阀可以提高气化炉内CO、H2进入的低氮燃烧装置、等离子发生器中的比例，确保在后续反应中无NOX的产生，确定最佳工艺条件，节能环保，降低污染。
本发明的有益效果是：采用上述方案，结构简单，设置点火口与第一送风口的出口在同一位置，可以提高点火成功的准确率；导气口在向体系内导入第二送风腔内的氧气时，多点进入，增加气体进入体系后与气化炉泵入的CO和H2的接触面积，提高瞬时效率，从而提高反应速率；通过设置水蒸汽冷凝腔对经点火燃烧后的生成的含有少量CO2、H2O的NO2气体降温，避免因温度过高而出现后续反应器中的氧化还原反应中出现副反应，节能环保，抑制NOX的产生，对环境污染小；设置朝向不同的导气口，在配送气体时可以增加第二送风腔内气体与从气化炉进入低氮燃烧装置燃烧腔室内的气体碰撞，弥补煤炭的分布和NOX针对性不足的缺点，总体上加大了还原量和抑制焦炭NOX产生，其中导气口可以根据生产过程中气体流速、流量等调节导气口喷射出的气体角度，进一步确保体系中含N化合物充分燃烧，以无毒、无污染的N2形式排出体系。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。
图1为本发明专利结构示意图；
图2为本发明专利燃烧腔室的俯视图；
图3为本发明专利燃烧腔室AA截面剖视图；
其中：1为气化炉，11为第一管道，111为第一支路，112为第二支路，12为三通，13为第二管道，14为第三管道；
2为低氮燃烧装置，20为壳体，21为第一送风口，22为点火柜，23为第二送风腔，24为水蒸汽冷凝腔，25为点火口，26为导气口，27为燃烧腔室，28为水蒸汽喷淋口，29为调节阀；
3为等离子发生器，31为等离子电源；
4为反应器，41为第一进口，42为第二进口，43为排气口；
51为第一流量调节阀，52为第二流量调节阀，53为第三流量调节阀，54为第四流量调节阀。
具体实施方式
为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明专利，并不用于限定本发明专利。
参照图1—图3所示，等离子低氮燃烧装置，包括气化炉1、低氮燃烧装置2、反应器4、等离子发生器3；气化炉1出口设置有第一管道11，第一管道11上设置有三通12，三通12两端分别通过第一支路111与低氮燃烧装置2连接、第二支路112与等离子发生器3连接；低氮燃烧装置2通过第二管道13与反应器的第一进口41连接，等离子发生器3通过第三管道14与反应器的第二进口42连接，等离子发生器3连接有等离子电源31；反应器4还设置有排气口43；
其中，低氮燃烧装置2具有截面为圆形的燃烧腔室27和壳体20，壳体20内、燃烧腔室27前端设置有第一送风口21；壳体20与燃烧腔室27间隙为处理装置，处理装置包括点火柜22、第二送风腔23和水蒸汽冷凝腔24；点火柜22设置的点火口25与第一送风口21的出口处设置在同一位置；点火柜22、第二送风腔23和水蒸汽冷凝腔24从左往右依次设置且相互隔离；燃烧腔室27内侧设置有用于气体的导气口26，导气口26与第二送风腔23连通；导气口26为若干层，每层具有设置的导气口26朝向相同，相邻层的导气口26朝向相反，具体为：单数层导气口26与燃烧腔室27右侧壁夹角为30°；偶数层导气口26与燃烧腔室27右侧壁夹角为150°；水蒸汽冷凝腔24与燃烧腔室27接触壁上还设置有水蒸汽喷淋口28；其中，第一送风口21管道内设置有调节阀29；第一支路111和第二支路112上设置有第一流量调节阀51和第二流量调节阀52；第二管道13上设置有第三流量调节阀53，第三管道14上设置有第四流量调节阀54。
该等离子低氮燃烧装置工作过程如下：
气化炉1内充有CO和H2，还原性气体CO和H2混合气体经三通12连接的第一支路111和第二支路112进入低氮燃烧装置2和等离子发生器3，等离子发生器3在等离子电源31作用下将进入等离子发生器3的CO和H2电离+、*H、*CO；进入低氮燃烧装置2的CO和H2在点火口25作用下，与第一送风口21鼓入体系的空气燃烧，一级燃烧后从导气口26将第二送风腔23内的空气鼓入燃烧腔室27中，二次鼓风方式可以将低氮燃烧装置2内填充有煤炭充分燃烧，生成含CO2、H2O的NO2；调节第三流量调节阀53和第四流量调节阀54控制进入反应器4中的NO2和H+、*H、*CO的量，反应生成无毒无害的N2，从排气口排出。
以上述依据本发明专利的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明专利技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明专利的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.等离子低氮燃烧装置，包括气化炉(1)、低氮燃烧装置(2)、反应器(4)、等离子发生器(3)；其特征在于：气化炉(1)出口设置有第一管道(11)，第一管道(11)上设置有三通(12)，三通(12)两端分别通过第一支路(111)与低氮燃烧装置(2)连接、第二支路(112)与等离子发生器(3)连接；低氮燃烧装置(2)通过第二管道(13)与反应器的第一进口(41)连接，等离子发生器(3)通过第三管道(14)与反应器的第二进口(42)连接，等离子发生器(3)连接有等离子电源(31)；反应器(4)还设置有排气口(43)；其中，
低氮燃烧装置(2)具有燃烧腔室(27)和壳体(20)，壳体(20)内、燃烧腔室(27)前端设置有第一送风口(21)；壳体(20)与燃烧腔室(27)间隙为处理装置，处理装置包括点火柜(22)、第二送风腔(23)和水蒸汽冷凝腔(24)；点火柜(22)设置的点火口(25)与第一送风口(21)的出口处设置在同一位置；点火柜(22)、第二送风腔(23)和水蒸汽冷凝腔(24)从左往右依次设置且相互隔离；燃烧腔室(27)内侧设置有用于气体的导气口(26)，导气口(26)与第二送风腔(23)连通；水蒸汽冷凝腔(24)与燃烧腔室(27)接触壁上还设置有水蒸汽喷淋口(28)。
2.如权利要求1的等离子低氮燃烧装置，其特征在于：燃烧腔室(27)截面为圆形。
3.如权利要求1的等离子低氮燃烧装置，其特征在于：导气口(26)为若干层；每层具有设置的导气口(26)朝向相同，相邻层的导气口(26)朝向相反。
4.如权利要求3的等离子低氮燃烧装置，其特征在于：单数层导气口(26)与燃烧腔室(27)右侧壁夹角为20°—70°；偶数层导气口(26)与燃烧腔室(27)右侧壁夹角为110°—160°。
5.如权利要求1的等离子低氮燃烧装置，其特征在于：第一送风口(21)管道内设置有调节阀(29)；第一支路(111)和第二支路(112)上设置有第一流量调节阀(51)和第二流量调节阀(52)；第二管道(13)上设置有第三流量调节阀(53)，第三管道(14)上设置有第四流量调节阀(54)。
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