CN110848683A - 高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器 - Google Patents

高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器，包括筒体和底板，底板上固定安装有第一燃料腔，第一燃料腔上设置有多个第一燃气枪管，第一燃料腔中部设置有圆形通孔，底板通过焊接固定有稳定点火装置，稳定点火装置穿过第一燃料腔的圆形通孔，筒体外侧固定安装有第二燃料环形管，第二燃料环形管上设置有多个连接管，连接管一端连接有固定板；本发明顶部设置为多层次台阶宝塔式结构火盆砖，使炉膛烟气形成强大烟气回流，高压燃气枪在火盆砖形成燃料的分级燃烧，控制了燃烧器火焰的局部浓度，并降低了火焰高度，低压燃气枪顶部设有旋流片，稳定点火装置中设有自动点火系统，可以降低NOx和CO产生。

Description

高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器
技术领域
本发明涉及石油化工、冶金、工业窑炉燃烧器技术领域，具体来说，涉及一种高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器。
背景技术
目前各种高压、高热值燃料气和各种低压、低热值燃料气：如：天然气、液化气、焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、沼气、生物质气、催化干气、自产干气及各种自产尾气等，大多数是大型工业机构制造出的废气，对于废气处理上的技术还不是很成熟，目前的燃烧器不能够完全的燃烧各种高低压、高低热值的工业废气。
燃烧器是加热炉的核心部位，由于国家环保总局发布的《石油炼制工业污染物排放标准》（GB 31570-2015）规定2015-07-01开始实施，对烟气排放物提出了更高的要求，大部份加热炉装置燃烧器都经过升级改造为低NOx燃烧器，可这种低NOx燃烧器对燃料气有一定的局限性，只能烧0.02MPa以上的燃料气，故在石化、冶金行业及工业窑炉等有一大部低压燃料尾气通过高空火柱白白放空燃烧，浪费能源，同时烧低压燃料燃烧器又难达到环保要求。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器，可适用于烧各种高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO的要求，节源环保。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器，包括筒体和底板，所述底板上固定安装有第一燃料腔，所述第一燃料腔上设置有多个第一燃气枪管，所述第一燃料腔中部设置有圆形通孔，所述底板通过焊接固定有稳定点火装置，所述稳定点火装置穿过第一燃料腔的圆形通孔，所述筒体外侧固定安装有第二燃料环形管，所述第二燃料环形管上设置有多个连接管，所述连接管一端连接有固定板，所述固定板通过螺栓连接在所述底板上，所述连接管连接有第二燃气枪主管，所述第二燃气枪主管穿过所述底板，所述筒体顶部通过火盆砖固定套固定安装有火盆砖，所述第二燃气枪主管顶部固定安装在所述火盆砖外侧，所述火盆砖内侧设置有连接在所述第二燃气枪主管的第二燃气枪支管。
进一步地，所述筒体内壁设置有50mm～80mm的硅酸铝纤维棉，所述底板上设置有观火孔，所述筒体一侧设置有调风口，所述筒体另一侧固定安装有火检组件，所述筒体与所述底板通过螺栓固定连接。
进一步地，所述第一燃料腔底部连接有进气管，所述进气管末端设置有第一燃料进气口。
进一步地，所述第一燃料腔上设置有8个第一燃气枪管。
进一步地，所述第二燃料环形管上设置有第二燃料进气口。
进一步地，所述第二燃料环形管上设置有10个第二燃气枪主管。
进一步地，所述稳定点火装置底部安装有点火电极接头，所述稳定点火装置顶部设置有稳焰罩，所述稳定点火装置外侧设置有进气口，所述点火电极接头连接有打火枪，所述进气口连接有点火杆，所述点火枪与所述点火杆顶部通过稳定器固定。
进一步地，所述筒体内固定安装有旋流器。
进一步地，所述火盆砖为多层次台阶宝塔式结构，所述火盆砖侧面均匀朝上设置有多个连通的圆孔。
本发明的有益效果：本发明顶部设置为多层次台阶宝塔式结构火盆砖，可以使炉膛烟气形成强大烟气回流，高压燃气枪在火盆砖形成燃料的分级燃烧，控制了燃烧器火焰的局部浓度，实现燃料的过浓、过淡燃烧，并降低了火焰高度，低压燃气枪顶部都带有旋流片，稳定点火装置中设有自动点火系统、自动火焰监测系统、自动吹扫系统、自动切断连锁系统，保证加热炉和燃烧器安全可靠运行，达到燃料与空气分级、燃料与燃料分级的效果，降低NOx和CO的产生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器的结构示意图；
图2是根据本发明实施例所述高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器的仰视图；
图3是根据本发明实施例所述的高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器的的俯视图；
图4是根据本发明实施例所述的第二燃气枪的主视图；
图5是根据本发明实施例所述的第二燃气枪的仰视图；
图6是根据本发明实施例所述的第一燃气枪的主视图；
图7是根据本发明实施例所述的第一燃气枪的俯视图；
图8是根据本发明实施例所述的稳定点火装置的结构示意图；
图9是根据本发明实施例所述的稳定点火装置的局部放大图；
图10是根据本发明实施例所述的旋流器的主视图；
图11是根据本发明实施例所述的旋流器的俯视图；
图12是根据本发明实施例所述的火盆砖的主视图；
图13是根据本发明实施例所述的火盆砖的俯视图。
图中：
1、火盆砖；2、旋流器；3、筒体；4、火检组件；5、稳定点火装置；5-1、气进口；5-2、点火电极接头；5-3、点火枪；5-4、点火杆；5-5、稳定器；5-6、稳焰罩；6、第一燃气枪；6-1、第一燃气管；6-2、第一燃料腔；7、观火孔；8、底板；9、第二燃气枪；9-1、第二燃气枪主管；9-2、第二燃气枪支管；9-3、固定板；9-4、连接管；9-5、第二燃料环形管；10、调风口；11、第一燃料进气口；12、第二燃料进气口。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，根据本发明实施例所述的一种高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器，包括筒体3和底板8，所述底板8上固定安装有第一燃料腔6-2，所述第一燃料腔6-2上设置有多个第一燃气枪管6-1，所述第一燃料腔6-2中部设置有圆形通孔，所述底板8通过焊接固定有稳定点火装置5，所述稳定点火装置5穿过第一燃料腔6-2的圆形通孔，所述筒体3外侧固定安装有第二燃料环形管9-5，所述第二燃料环形管9-5上设置有多个连接管9-4，所述连接管9-4一端连接有固定板9-3，所述固定板9-3通过螺栓连接在所述底板8上，所述连接管9-4连接有第二燃气枪主管9-1，所述第二燃气枪主管9-1穿过所述底板8，所述筒体3顶部通过火盆砖固定套固定安装有火盆砖1，所述第二燃气枪主管9-1顶部固定安装在所述火盆砖1外侧，所述火盆砖1内侧设置有连接在所述第二燃气枪主管9-1的第二燃气枪支管9-2。
在本发明的一个具体实施例中，所述筒体3内壁设置有50mm～80mm的硅酸铝纤维棉，所述底板3上设置有观火孔7，所述筒体3一侧设置有调风口10，所述筒体3另一侧固定安装有火检组件4，所述筒体3与所述底板8通过螺栓固定连接。
在本发明的一个具体实施例中，所述第一燃料腔6-2底部连接有进气管，所述进气管末端设置有第一燃料进气口11。
在本发明的一个具体实施例中，所述第一燃料腔6-2上设置有8个第一燃气枪管6-1。
在本发明的一个具体实施例中，所述第二燃料环形管9-5上设置有第二燃料进气口12。
在本发明的一个具体实施例中，所述第二燃料环形管9-5上设置有10个第二燃气枪主管9-1。
如图8-9所示，在本发明的一个具体实施例中，所述稳定点火装置5底部安装有点火电极接头5-2，所述稳定点火装置5顶部设置有稳焰罩5-6，所述稳定点火装置5外侧设置有进气口5-1，所述点火电极接头5-2连接有打火枪5-3，所述进气口5-1连接有点火杆5-4，所述点火枪5-3与所述点火杆5-4顶部通过稳定器5-5固定。
在本发明的一个具体实施例中，所述筒体3内固定安装有旋流器2。
在本发明的一个具体实施例中，所述火盆砖1为多层次台阶宝塔式结构，所述火盆砖1侧面均匀朝上设置有多个连通的圆孔。
在本发明的一个具体实施例中，所述火盆砖1为多层次台阶宝塔式结构，所述火盆砖1侧面均匀朝上设置有多个连通的圆孔。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式对本发明的上述技术方案进行详细说明。
本发明所述的高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器，主要由火盆砖1、旋流器2、筒体3、稳定点火装置5、第一燃气枪6和第二燃气枪9组成。
如图4-7所示，所述第一燃气枪6由第一燃气管6-1和第一燃料腔6-2组成，所述第二燃气枪9由第二燃气枪主管9-1、第二燃气枪支管9-2、固定板9-3、连接管9-4和第二燃料环形管9-5组成。
所述第一燃气枪6为低压燃气枪，所述第二燃气枪9为高压燃气枪，
如图12-13所示，所述火盆砖1为多层次台阶宝塔式结构，火盆砖1侧面四周均布斜朝上多个相连通的圆孔，高压内侧燃气枪喷射时，火焰均匀扩散至每个小孔，并形成稳定又均匀的环形圆柱状火焰，保证火焰稳定燃烧；火盆砖1外侧面为多台阶斜面宝塔结构，在其高压外侧燃气枪沿着火盆砖1台阶斜面喷射高压燃气时，形成负压区，从而携带炉膛烟气形成强大烟气回流，降低NOx产生。
如图10-11所示，所述旋流器2设置在筒体3内，当使空气经过旋流器2后形成强烈旋流风，方便燃气与空气更均匀地混合，从而形成涡流旋转飘逸的火焰。
所述筒体3内壁之间设置有50mm～80mm厚硅酸铝纤维棉，所述筒体3内安装有旋流器2、稳定点火装置5、低压燃气枪和高压燃气枪，筒体3的底板8和顶板经数控机床精加工，从而保证内侧高压燃气枪和外侧高压燃气枪的垂直无偏差，为了维修方便，所述底板8与筒体3用螺栓连接，每支高压燃气枪都可从筒体中自由地抽出来。
所述稳定点火装置5由空气进口5-1、点火电极接头5-2、点火枪5-3、点火杆5-4和点火装置套管组成，空气进口5-1、点火电极接头5-2、点火枪5-3和点火杆5-4全部安装在点火装置套管内，由于燃料气变化多样，为了防止意外，在燃烧器中心安装一个稳定点火装置5，可以带来稳定的火源，稳定点火装置5中设置有自动点火系统、自动火焰监测系统、自动吹扫系统、自动切断连锁系统，一旦火焰异常，自动火焰监测系统就能在同一时间检测到并把这一信号传到自动切断连锁系统，自动切断连锁系统就能在同一时间切断燃料气并关闭阀门，等到异常处理好再进行自动吹扫系统和自动点火系统；从而保证加热炉和燃烧器安全可靠运行。
所述筒体3内安装有三种燃气枪，分别为高压燃气枪内枪、高压燃气枪外枪、低压燃气枪，在火盆砖1外腔均布设有8～20支高压燃气外枪，与之相对应在火盆砖内围同时均布设有8～20支高压燃气内枪，每支高压燃气枪都根据不同热负荷采用不同型号的不锈钢管和耐高温材料（Cr25Ni20）喷头构成，高压燃气内枪占总高压燃料比为15%～25%，而与之混合的空气却是总量的，一级燃烧在极大的过剩空气量下进行，火焰温度低，NOx的生成量也低，这样形成富氧分散燃烧，高压燃气外枪占总高压燃料比为75%～85%；这样在火盆砖外周围形成多层次火焰，从而最大限度利用炉膛空间，使燃气能在整个燃烧室尽可能大的空间里燃烧，使得炉膛内各个部分的热负荷均匀，同时经一级燃烧后的空气烟气混合物中，氧浓度已降低，而二级燃料烧嘴还将炉内的烟气卷吸入燃烧区，多种因素一起降低了火焰平均温度和峰值温度，从而降低NOx的排放，并且有效避免了一氧化碳产生，燃烧稳定可靠。
根据不同热负荷设有多圈低压燃气枪，每圈设有8～20支低压燃气枪，每支低压燃气枪高度不一，错位排列，每支低压燃气枪顶部都带有旋流片，从而达到燃料与空气分级、燃料与燃料分级的效果，降低NOx产生。
本发明所述的高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器应用于工业锅炉燃烧，适合于各种高压、高热值燃料气或各种低压、低热值燃料气，各种燃料气能同时稳定燃烧也能分开单独稳定燃烧。
在具体使用时，火盆砖用螺栓固定安装在火盆砖套内并与筒体相连接，伸出炉膛内部。
稳定点火装置固定在筒体中间，并穿过旋流器伸入到火盆砖中间，点火杆接头与进料燃气管连接，空气进口通过金属软管与空气输入管连接。
高压燃料进气口通过金属软管与高压输气管相连，低压燃料进气口通过金属软管与低压输气管相连。
高压燃气枪内枪与高压燃气枪外枪焊在一起形成Y字型，每支高压燃气枪都固定在燃烧器底板上，并均匀穿过旋流器组件伸入到火盆砖外围和中间，每支高压燃气枪通过金属软管与高压燃料管相连接。
每支低压燃气枪都均布排列在低压燃料腔上并与之焊接在一起，每支低压燃气枪都穿过旋流器进入到火盆砖中，低压燃料腔焊在燃烧器筒体底板上。
点燃点火装置，点火装置喷出来的燃气燃烧，形成旋流稳定中心火焰，为整体燃烧装置提供稳定燃烧所需要的火源，然后再开高压燃气阀和空气阀，引燃内圈燃烧，在火盆砖内圈形成多圈火焰，内圈火焰沿着火盆砖向上与旋流风充分混合进行浓淡燃烧；同时内圈小部份火焰从火盆砖斜孔窜出引燃外环枪，炉膛内部烟气因火盆砖台阶和斜面的特殊结构而形成负压区，从而形成烟气内循环，使燃气充分燃烧，实现尽可能地有效利用工业锅炉膛空间中的火焰，稀释炉膛氧含量，使得产生的NOx极少。
燃烧器上端设置有FGR循环烟气系统，由烟道、弯头、阀门、引风机、保温层、膨胀节、法兰等组成，烟气管道一端通过筒体中间进入到助燃空气腔，另一端接弯头、阀门、膨胀节再与引风机相连，引风机进口通过烟道与预热器烟管相连，从预热器烟管抽10%～25%的烟气进入助燃空气腔与助燃空气混合形成烟气再循环，稀释空气氧含量，抑制NOx的生成。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，采用了空气分级、燃料分级、富氧、厌氧燃烧技术、烟气内循环技术、多点分散燃烧技术来降低火焰中心高温区的温度，调节比大，操作弹性宽，从而实现了燃料气分级、分段燃烧，燃料燃烧充分完全通过燃气分级分段燃烧方法，有效利用工业加热炉膛中的空间使火焰分散，通过安装的火盆砖，形成稳定环形圆柱状火焰，降低火焰平均温度和峰值温度，并使之形成烟气内循环，同时增加FGR烟气再循环技术，达到抑制NOx排放最佳效果，从而实现超低NOx、低CO排放。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器，包括筒体（3）和底板（8），其特征在于，所述底板（8）上固定安装有第一燃料腔（6-2），所述第一燃料腔（6-2）上设置有多个第一燃气枪管（6-1），所述第一燃料腔（6-2）中部设置有圆形通孔，所述底板（8）通过焊接固定有稳定点火装置（5），所述稳定点火装置（5）穿过第一燃料腔（6-2）的圆形通孔，所述筒体（3）外侧固定安装有第二燃料环形管（9-5），所述第二燃料环形管（9-5）上设置有多个连接管（9-4），所述连接管（9-4）一端连接有固定板（9-3），所述固定板（9-3）通过螺栓连接在所述底板（8）上，所述连接管（9-4）连接有第二燃气枪主管（9-1），所述第二燃气枪主管（9-1）穿过所述底板（8），所述筒体（3）顶部通过火盆砖固定套固定安装有火盆砖（1），所述第二燃气枪主管（9-1）顶部固定安装在所述火盆砖（1）外侧，所述火盆砖（1）内侧设置有连接在所述第二燃气枪主管（9-1）的第二燃气枪支管（9-2）。
2.根据权利要求1所述的高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器，其特征在于，所述筒体（3）内壁设置有50mm～80mm的硅酸铝纤维棉，所述底板（3）上设置有观火孔（7），所述筒体（3）一侧设置有调风口（10），所述筒体（3）另一侧固定安装有火检组件（4），所述筒体（3）与所述底板（8）通过螺栓固定连接。
3.根据权利要求1所述的高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器，其特征在于，所述第一燃料腔（6-2）底部连接有进气管，所述进气管末端设置有第一燃料进气口（11）。
4.根据权利要求3所述的高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器，其特征在于，所述第一燃料腔（6-2）上设置有8个第一燃气枪管（6-1）。
5.根据权利要求1所述的高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器，其特征在于，所述第二燃料环形管（9-5）上设置有第二燃料进气口（12）。
6.根据权利要求5所述的高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器，其特征在于，所述第二燃料环形管（9-5）上设置有10个第二燃气枪主管（9-1）。
7.根据权利要求1所述的高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器，其特征在于，所述稳定点火装置（5）底部安装有点火电极接头（5-2），所述稳定点火装置（5）顶部设置有稳焰罩（5-6），所述稳定点火装置（5）外侧设置有进气口（5-1），所述点火电极接头（5-2）连接有打火枪（5-3），所述进气口（5-1）连接有点火杆（5-4），所述点火枪（5-3）与所述点火杆（5-4）顶部通过稳定器（5-5）固定。
8.根据权利要求1所述的高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器，其特征在于，所述筒体（3）内固定安装有旋流器（2）。
9.根据权利要求1所述的高低压、高低热值双燃料气的超低NOx、CO排放燃烧器，其特征在于，所述火盆砖（1）为多层次台阶宝塔式结构，所述火盆砖（1）侧面均匀朝上设置有多个连通的圆孔。
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