CN111578275A - 一种低氮氧化物排放的燃烧器 - Google Patents

一种低氮氧化物排放的燃烧器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低氮氧化物排放的燃烧器，涉及燃烧器技术领域，其技术方案要点包括燃烧器本体，所述燃烧器本体包括送风装置，所述送风装置一侧连接有进风罩，所述进风罩下端具有进风口、背离送风装置的一侧连接有通烟管，所述通烟管连接有电动蝶阀，还包括处理装置，所述处理装置包括竖放且上端具有开口的处理筒、连接于处理筒和电动蝶阀之间的弯头、连接于处理筒下端的进烟气管，所述处理筒内装有处理液，所述进烟气管伸入处理筒内且连接有曝气器；所述处理液为水或碱性水溶液。烟气回流后经过处理装置处理，使进入送风装置的烟气以一氧化氮为主，抑制后续燃烧时氮氧化物产生的效果好。

Description

一种低氮氧化物排放的燃烧器
技术领域
本发明涉及燃烧器，特别涉及一种低氮氧化物排放的燃烧器。
背景技术
燃烧器是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃烧的装置统称，按燃料方式的不同，分为燃油燃烧器、燃气燃烧器、轻油燃烧器以及双燃烧燃烧器。工业用燃烧器常用于锅炉，其包括送风系统、点火系统、监测系统、燃烧系统和电控系统。工业燃烧器使用过程中，不可避免地会产生含有大量氮氧化物的烟气，对人体健康和环境都有不利影响。因此如何减少氮氧化物的产生，是工业燃烧器的开发重心。目前减少氮氧化物的方式有许多，例如通过改进燃烧器的结构来缩短气体在高温区的滞留时间、降低火焰最高温度，进而降低氮氧化物浓度，另外还可采用烟气再循环技术。
公开号为CN108758633A的中国专利公开了一种全自动高效天然气燃烧器，包括燃烧器本体，烟气温度和氧含量传感器以及燃气控制系统、点火控制系统和燃气微调系统；所述的燃烧器本体包括送风装置和送气装置以及点火装置；送风装置包括风机、连接在风机上的外风筒、置于外风筒中的调风筒以及电动风门组合；送气装置包括置于外风筒中的内中心管和外中心管，一进气管通入所述的外中心管，在进气管上设置一用于控制进气量的电动蝶阀；点火控制系统包括：点火变压器、与高压软管连接的点火电磁阀和点火枪。
上述燃烧器便是一种锅炉燃烧器，其能采用烟气再循环技术减少氮氧化物产生。锅炉的烟气排放口通过回流管道连接至燃烧器侧部的蝶阀处。锅炉内燃烧形成的一部分烟气回流至蝶阀处，再进入送风系统，与空气混合，一同再次充分燃烧，混合气的氧浓度降低，起热量吸收体的作用，降低燃烧温度，且除二氧化氮外的氮氧化物继续反应，消耗氧气，进一步降低氧浓度，抑制后续氮氧化物的生成。
锅炉燃烧形成的烟气中含有二氧化氮、一氧化氮、三氧化二氮等各种类型的氮氧化物，其中二氧化氮较为稳定，常温下与四氧化二氮混合共存，且四氧化二氮易分解为二氧化氮。烟气回流部分中的二氧化氮高温下不会继续消耗氧气，反而会分解形成一氧化氮和氧气，因此不利于抑制后续氮氧化物生成，且烟气回流部分的氮氧化物并未减少。
发明内容
针对上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种低氮氧化物排放的燃烧器，能够去除氮氧化物中的二氧化氮，减少氮氧化物排放。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种低氮氧化物排放的燃烧器，包括燃烧器本体，所述燃烧器本体包括送风装置，所述送风装置一侧连接有进风罩，所述进风罩下端具有进风口、背离送风装置的一侧连接有通烟管，所述通烟管连接有电动蝶阀，还包括处理装置，所述处理装置包括竖放且上端具有开口的处理筒、连接于处理筒和电动蝶阀之间的弯头、连接于处理筒下端的进烟气管，所述处理筒内装有处理液，所述进烟气管伸入处理筒内且连接有曝气器；所述处理液为水或碱性水溶液。
通过采用上述技术方案，锅炉排烟口处的烟气回流至送风装置的过程中，烟气需要经过处理装置，选择性地去除二氧化氮。具体地，烟气经过曝气器，形成大量小气泡，充分与处理液接触，再上升浮出处理液，接着依次通过弯头、电动蝶阀、进风罩，进入送风装置。
处理液优选为碱性水溶液，如氢氧化钠溶液。以氢氧化钠溶液举例，烟气与处理液的部分反应过程如下：
3NO2+ H2O == 2HNO3+ NO↑
2NO2+ 2NaOH == NaNO3+ NaNO2+ H2O。
虽然NO在水中也具有一定的溶解度，但是溶解度较小。总体而言，烟气经过处理液后，小部分一氧化氮溶于处理液，大部分二氧化氮被反应吸收，还能产生少许一氧化氮。因此，进入送风装置的烟气以一氧化氮为主，相比于未处理过的烟气，该烟气耗氧量大，降低燃烧温度，抑制后续燃烧时氮氧化物产生的效果好。同时氮氧化物在循环过程过程中被处理液逐渐消耗，可增大烟气回流量，降低烟气排放量。
本发明进一步设置为：所述处理筒上端一侧连接有进液管、下端一侧连接有出液管，所述进液管和出液管均连接有阀门。
通过采用上述技术方案，打开阀门，排出已反应的处理液，灌入新处理液，便能实现快速更换处理液，满足处理需求。
本发明进一步设置为：所述处理筒和弯头之间法兰连接。
通过采用上述技术方案，便于拆下处理筒进行清洗。
本发明进一步设置为：所述处理装置还包括预处理容器，所述预处理容器一端设置有与进烟气管连接的出管、一端设置有进管，所述进管连接有回流管，所述预处理容器内装满过滤填料。
通过采用上述技术方案，烟气先经过预处理容器，再进入处理筒，烟气中的颗粒物先被过滤填料过滤掉，使得颗粒物不会堆积在曝气器处而造成堵塞。
本发明进一步设置为：所述过滤填料包括位于两侧的碎石层、位于中部的吸附层。
通过采用上述技术方案，烟气通过中间的吸附层，预去除二氧化氮、硫氧化物等物质，减少处理液处的吸收量，延长更换处理液的频次。
本发明进一步设置为：所述吸附层包括木炭粉、竹炭粉、活性炭粉中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，该三类吸附剂对于二氧化氮的吸收效果好，约70-90%，对于一氧化氮的吸收效果差，约10-30%，可实现选择性吸附。同时，该类吸附剂对于硫氧化物或其余小分子有机污染物，均有较好的去除效果，可避免其余物质溶于处理液中，占据反应空间。
本发明进一步设置为：所述吸附层包括改性活性炭粉，所述改性活性炭粉的制备过程如下：将活性炭粉浸入10wt%硝酸溶液中，升温至40-50℃，反应2-3h，过滤后水洗、烘干，得到改性活性炭粉。
通过采用上述技术方案，活性炭粉经过酸改性后对于二氧化氮的吸附能力增强，对于一氧化氮的吸附能力不变，原因在于：二氧化氮的极性强于一氧化氮，酸改性的活性炭上酸性基团明显增加，而酸性官能团有利于极性分子的吸附。
本发明进一步设置为：所述进管和出管外侧壁均连接有取烟管，所述取烟管开口处塞有密封塞。
通过采用上述技术方案，打开密封塞后，便能直接取出进管和出管的烟气进行对比测试，检测吸附层是否仍具备吸附能力，若不具备则及时将预处理容器拆下，更换内部的过滤填料即可。
本发明进一步设置为：所述进管和出管内均设置有阻挡件，所述阻挡件包括两个相平行的金属网板、多个连接于两个金属网板边沿之间的连接杆，所述金属网板边沿贴合进管或出管的内壁，所述取烟管正对于两个金属网板的间隙。
通过采用上述技术方案，一方面阻挡件可阻挡过滤填料落入到其余管道内；另一方面可避免过滤填料进入进管或出管，进而避免取烟管堵塞的麻烦。
本发明进一步设置为：所述出管和进烟气管之间法兰连接，所述进管和回流管之间法兰连接，所述进烟气管的内径小于出管的内径，所述回流管的内径小于进管的内径。
通过采用上述技术方案，预处理容器安装完成后，阻挡件可稳定置于进管或出管内。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过处理装置的设置，烟气回流进入送风装置之前进行处理，减小二氧化氮的含量，提高烟气对于后续氮氧化物产生的抑制效果。
附图说明
图1是实施例的结构示意图；
图2是实施例中处理装置的部分剖视示意图；
图3是图2中A区域的放大示意图。
附图标记说明：1、燃烧器本体；11、送风装置；2、进风罩；21、进风口；3、通烟管；4、电动蝶阀；5、处理装置；51、处理筒；511、进液管；512、出液管；52、弯头；53、进烟气管；54、曝气器；55、处理液；56、阀门；57、预处理容器；571、出管；572、进管；58、回流管；59、过滤填料；591、碎石层；592、吸附层；6、取烟管；7、密封塞；8、阻挡件；81、金属网板；82、连接杆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
一种低氮氧化物排放的燃烧器，如图1所示，包括燃烧器本体1，燃烧器本体1包括送风装置11、点火装置、燃烧装置等，均为现有技术，在此不再赘述。送风装置11一侧固定连接有进风罩2，进风罩2与风机连通，且其下端为进风口21，用于给送风装置11供给空气。进风罩2背离送风装置11的一侧通过螺栓固定连接有通烟管3，通烟管3与进风罩2连通。通烟管3背离进风罩2一端法兰连接有电动蝶阀4，电动蝶阀4背离通烟管3的一端连接有处理装置5。锅炉内产生烟气回流先经过处理装置5，再进入进风罩2，与空气混合后一同通入送风装置11。
如图1、图2所示，处理装置5包括竖放且上端具有开口的处理筒51、法兰连接于处理筒51和电动蝶阀4之间的弯头52、连接于处理筒51下端的进烟气管53。处理筒51内装有处理液55，处理液55为10wt%氢氧化钠溶液。处理筒51上端一侧固定连接有与其内腔连通的进液管511、下端一侧固定连接有与其内腔连通的出液管512，进液管511和出液管512远离处理筒51的一端均固定连接有阀门56，阀门56为手动截止阀。打开阀门56，便能对处理筒51内的处理液55进行更换。
如图1、图2所示，进烟气管53固定穿设于处理筒51下端侧壁，进烟气管53于处理筒51内的一端封闭且侧壁具有出气孔，该出气孔处设置有曝气器54，曝气器54通过卡箍固定在进烟气管53上。烟气通过曝气器54后进入处理液55内，烟气与处理液55的接触面积增大，处理效果更好。烟气经过处理液55后，小部分一氧化氮溶于处理液55，大部分二氧化氮被反应吸收，还能产生少许一氧化氮。因此进入送风装置11的烟气以一氧化氮为主，相比于未处理过的烟气，该烟气耗氧量大，降低燃烧温度，抑制后续燃烧时氮氧化物产生的效果好。
如图1、图2所示，进烟气管53于处理筒51外的一端连接有预处理容器57，预处理容器57一端固定连接有出管571、另一端固定连接有进管572，进管572和出管571均与预处理容器57内腔连通。出管571与进烟气管53法兰连接，进管572法兰连接有回流管58，回流管58通过抽气泵连接至锅炉排烟口处。燃烧器本体1往锅炉内喷射火焰，形成的烟气从锅炉排烟口处排出，一部分烟气经过回流管58抽至预处理容器57中，再经过处理筒51、进风罩2，回到送风装置11内，形成循环。
如图2所示，预处理容器57内装满过滤填料59，过滤填料59分为位于两侧的碎石层591、夹于碎石层591之间的吸附层592，碎石层591靠近进管572或出管571。烟气进入预处理容器57后依次进过碎石层591、吸附层592、碎石层591。碎石层591由3-5mm的碎石填充形成；吸附层592由50目木炭粉填充形成，厚度10cm。烟气经过预处理容器57，颗粒物和部分二氧化氮、硫氧化物等被除去，便于后续处理筒51进一步处理。
如图2、图3所示，进管572和出管571外侧壁均固定连接有与其内腔连通的取烟管6，取烟管6远离进管572或出管571的开口处塞有密封塞7。进管572和出管571内均设置有阻挡件8，阻挡件8包括两个相平行且呈圆形的金属网板81、固定连接于两个金属网板81边沿之间的连接杆82，金属网板81边沿贴合进管572或出管571的内壁，连接杆82设置有四个且绕金属网板81周向等间隔排布。进烟气管53的内径小于出管571的内径，回流管58的内径小于进管572的内径。因此阻挡件8一端与进烟气管53或回流管58贴合、另一端与碎石层591贴合，取烟管6正对于两个金属网板81的间隙。打开密封塞7后，便能直接取出进管572和出管571的烟气进行对比测试，检测吸附层592是否仍具备吸附能力。
工作过程：
回流的烟气依次经过回流管58、进管572、碎石层591、吸附层592、出管571、进烟气管53、曝气器54、处理液55、弯头52、电动蝶阀4、通烟管3、进风罩2，与进风罩2下端流入的空气一同混合，再进入送风装置11。烟气经过吸附层592和处理液55时，选择性去除二氧化氮。
实施例二：
与实施例一的区别在于，处理液55为水，其余均相同。
实施例三：
与实施例一的区别在于，处理液55为10wt%氨水，其余均相同。
实施例四：
与实施例一的区别在于，吸附层592由50目竹炭粉填充形成，其余均相同。
实施例五：
与实施例一的区别在于，吸附层592由50目活性炭粉填充形成，其余均相同。
实施例六：
与实施例一的区别在于，吸附层592由50目改性活性炭粉填充形成，其余均相同。改性活性炭粉的制备过程如下：将活性炭粉浸入10wt%硝酸溶液中，升温至45℃，反应2.5h，过滤后水洗、烘干，得到改性活性炭粉。
实施例七：
与实施例一的区别在于，不包括预处理容器57。
处理效果测试：
实施例一至七的处理装置进行通烟气测试，测试二氧化氮去除率和一氧化氮去除率， 结果见下表。
二氧化氮/% 一氧化氮/%
实施例一 87.5 12.6
实施例二 81.1 11.5
实施例三 85.6 12.4
实施例四 89.9 13.2
实施例五 91.3 14.8
实施例六 94.2 10.1
实施例七 66.2 4.8
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低氮氧化物排放的燃烧器，包括燃烧器本体(1)，所述燃烧器本体(1)包括送风装置(11)，所述送风装置(11)一侧连接有进风罩(2)，所述进风罩(2)下端具有进风口(21)、背离送风装置(11)的一侧连接有通烟管(3)，所述通烟管(3)连接有电动蝶阀(4)，其特征在于：还包括处理装置(5)，所述处理装置(5)包括竖放且上端具有开口的处理筒(51)、连接于处理筒(51)和电动蝶阀(4)之间的弯头(52)、连接于处理筒(51)下端的进烟气管(53)，所述处理筒(51)内装有处理液(55)，所述进烟气管(53)伸入处理筒(51)内且连接有曝气器(54)；所述处理液(55)为水或碱性水溶液。
2.根据权利要求1所述的一种低氮氧化物排放的燃烧器，其特征在于：所述处理筒(51)上端一侧连接有进液管(511)、下端一侧连接有出液管(512)，所述进液管(511)和出液管(512)均连接有阀门(56)。
3.根据权利要求1所述的一种低氮氧化物排放的燃烧器，其特征在于：所述处理筒(51)和弯头(52)之间法兰连接。
4.根据权利要求1所述的一种低氮氧化物排放的燃烧器，其特征在于：所述处理装置(5)还包括预处理容器(57)，所述预处理容器(57)一端设置有与进烟气管(53)连接的出管(571)、一端设置有进管(572)，所述进管(572)连接有回流管(58)，所述预处理容器(57)内装满过滤填料(59)。
5.根据权利要求4所述的一种低氮氧化物排放的燃烧器，其特征在于：所述过滤填料(59)包括位于两侧的碎石层(591)、位于中部的吸附层(592)。
6.根据权利要求5所述的一种低氮氧化物排放的燃烧器，其特征在于：所述吸附层(592)包括木炭粉、竹炭粉、活性炭粉中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的一种低氮氧化物排放的燃烧器，其特征在于：所述吸附层(592)包括改性活性炭粉，所述改性活性炭粉的制备过程如下：将活性炭粉浸入10wt%硝酸溶液中，升温至40-50℃，反应2-3h，过滤后水洗、烘干，得到改性活性炭粉。
8.根据权利要求4所述的一种低氮氧化物排放的燃烧器，其特征在于：所述进管(572)和出管(571)外侧壁均连接有取烟管(6)，所述取烟管(6)开口处塞有密封塞(7)。
9.根据权利要求8所述的一种低氮氧化物排放的燃烧器，其特征在于：所述进管(572)和出管(571)内均设置有阻挡件(8)，所述阻挡件(8)包括两个相平行的金属网板(81)、多个连接于两个金属网板(81)边沿之间的连接杆(82)，所述金属网板(81)边沿贴合进管(572)或出管(571)的内壁，所述取烟管(6)正对于两个金属网板(81)的间隙。
10.根据权利要求9所述的一种低氮氧化物排放的燃烧器，其特征在于：所述出管(571)和进烟气管(53)之间法兰连接，所述进管(572)和回流管(58)之间法兰连接，所述进烟气管(53)的内径小于出管(571)的内径，所述回流管(58)的内径小于进管(572)的内径。
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