CN207527571U - 一种天然气锅炉低氮燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种天然气锅炉低氮燃烧系统，包括天然气锅炉、空气预热器、助燃风送风机、助燃风道、循环风机、烟气混合装置和燃烧器喷嘴，燃烧器喷嘴安装在天然气锅炉上，助燃风送风机的进风口与外部环境连通，助燃风送风机的出风口与空气预热器的进风口连通，空气预热器的出风口通过助燃风道与燃烧器喷嘴连通，进而与天然气锅炉连通，循环风机的进风口与位于天然气锅炉的出口与烟囟之间的排烟风道连通，循环风机的出风口与烟气混合装置的进风口连通，烟气混合装置的出风口与助燃风道连通，本实用新型提供的一种天然气锅炉低氮燃烧系统，该低氮燃烧系统可降低天然气锅炉烟气NOx浓度，且系统简单，易于实施改造。

Description

一种天然气锅炉低氮燃烧系统

技术领域

本实用新型属于天然气燃烧污染物减排控制技术领域，尤其涉及一种天然气锅炉低氮燃烧系统。

背景技术

随着近年来经济和科学技术的发展，人类对生活质量和生存环境的要求日益提高，政府对污染物的排放要求也在逐步提高，如对电力行业锅炉烟气，在实现达标排放的基础上，近年又提出了超低排放的要求。如NOx要求排放浓度低于50mg/Nm3。天然气是一种清洁燃料，天然气锅炉本身就是一种污染物排放少的环保型锅炉。但由于环保要求的提高，同样面临降氮脱硝改造的要求。锅炉降低氮氧化排放方法包括燃烧中降低NOx产生量、进行烟气脱硝。烟气脱硝包括SCR和SNCR工艺，燃烧中降低NOx产生量的措施包括燃用优质燃料(如天然气)、采用低氮燃烧新工艺等。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种天然气锅炉低氮燃烧系统，该低氮燃烧系统可降低天然气锅炉烟气NOx浓度，且系统简单，易于实施改造。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种天然气锅炉低氮燃烧系统，包括天然气锅炉、空气预热器、助燃风送风机、助燃风道、循环风机、烟气混合装置和燃烧器喷嘴，所述燃烧器喷嘴安装在所述天然气锅炉上，所述助燃风送风机的进风口与外部环境连通，所述助燃风送风机的出风口与所述空气预热器的进风口连通，所述空气预热器的出风口通过所述助燃风道与所述燃烧器喷嘴连通，进而进入所述天然气锅炉，所述循环风机的进风口与位于天然气锅炉的出口与烟囟之间的排烟风道连通，所述循环风机的出风口与所述烟气混合装置的进风口连通，所述烟气混合装置的出风口与所述助燃风道连通。

从天然气锅炉的出口后到烟囟前的排烟风道上开口取部分烟气，经循环风机加压后送入助燃风道内，经烟气混合装置实现与助燃风的均匀混合，再一起经燃烧器喷嘴送入炉内。由于烟气的氧含量低于空气，混入再烟气后的混合助燃气体氧含量亦有降低，实现在不减小助燃风量和不改变炉内气体流场与燃料的混合、流化的工况下，降低局部燃烧区域的氧含量，同步降低了局部燃烧温度。由于燃烧中NOx的产生量与局部温度密切相关，温度赿高，NOx产生量赿大。降低燃烧局部温度就能有效降低氮氧化物产生量。同时，由于氧含量降低，使燃烧局部区域形成缺氧的还原性气份，有利于NOx的还原，进一步降低NOx 产生量。

所述循环风机为变频风机，共设二台，根据锅炉负荷情况可同时运行二台风机，也可只运行一台风机，一台正常使用，一台备用，二台风机合计最大风量约为助燃风量的20％，根据运行工况实时调整；其压力根据混合点助燃风系统的压力和再循环烟道总阻力损失计算得出，保证混合处再循环烟气压力高于助燃风压力；并分别留有适当余量。

在其中一个实施例中，位于所述天然气锅炉上、与所述燃烧器喷嘴相对的一端的侧壁上设置有燃烬风喷口，所述燃烬风喷口通过管道与所述空气预热器的出风口连通。

在位于天然气锅炉上、与燃烧器喷嘴相对的一端设置燃烬风喷口，引一部分未混入烟气的助燃风，经预热后送入炉内，使由于降低燃烧区域氧含量后未燃烧完全的燃气继续燃烧完全，实现分级燃烧，防止降低锅炉热效率。

在其中一个实施例中，所述烟气混合装置包括再循环风道和喷气管，所述再循环风道设置在所述助燃风道内部，所述再循环风道与所述助燃风道内壁垂直，所述喷气管设置在所述再循环风道背风面的侧壁上。

所述烟气混合装置是再循环烟道缩小口径后从助燃风道的直管段处的一侧插入助燃风道中，并开口安装多根喷气管，从而让再循环烟气均匀混入助燃风内。

在其中一个实施例中，所述再循环风道进口端与所述助燃风道内壁焊接密封固定，所述再循环风道出口端通过钢板焊接密封，并通过焊接在所述助燃风道内壁上的型钢支撑固定。

在其中一个实施例中，所述再循环风道截面为八边形，所述再循环风道截面的迎风垂直面尺寸小于另一垂直面的尺寸，所述再循环风道截面的迎风垂直面相邻的上下面均为斜面，且分别与所述助燃风道的后端相切。

在其中一个实施例中，所述再循环风道背风面的垂直面和斜面上均设置有喷气管、且所述再循环风道背风面的垂直面上的喷气管的直径小于斜面上的喷气管的直径，所述再循环风道背风面的垂直面上的喷气管与斜面上的喷气管之间的夹角范围为45度—80度。

在其中一个实施例中，所述再循环风道和位于所述再循环风道后端的助燃风道上设置有差压变送器，在烟气混合装置的进出口设有差压变送器，通过该差压值和固定的经验公式，可计算出循环烟气的流量，便于调节；所述助燃风送风机进风口的管路上依次安装有消声器和膨胀节，所述助燃风送风机出风口的管路上依次安装有膨胀节和电动调节风门，所述循环风机进风口的管路上依次安装有膨胀节、隔离阀、消声器和膨胀节，所述循环风机出风口的管路上依次安装有膨胀节和隔离阀，所述空气加热器进风口的管路上安装有电动调节风门，所述烟气混合装置进风口的管路上安装有电动调节风门，所述烟气混合装置出风口的管路上安装有膨胀节。

为防止开停锅炉时烟道热膨胀对系统造成损坏，在烟道上分别设置有膨胀节；为便于循环风机检修，在循环风机进出口的管路上设有隔离风门；为降低循环风机噪声，在循环风机进口的管道上设置消声器。

为调节循环烟气流量，可以单开一台循环风机，也可同时开启二台循环风机，还可通过变频来调节循环风机的工况，小的流量调节则通过循环风道上的电动调节风门实现。燃烬风量则通过燃烬风喷口的管路上的电动调节风门来进行调节。

在其中一个实施例中，所述燃烧系统通过DCS(PLC)进行自动控制，人工监管，所述DCS(PLC)自动控制系统纳入锅炉原控制系统。

本实用新型所取得的有益效果是：在保证锅炉中天然气着火稳定性的前提下，从烟囱前的排气烟道内开口引出部分烟气，经烟气循环风机加压、循环风量调节门调节风量，通过烟气混合装置与助燃风混合均匀，通过燃烧器喷嘴喷入炉内进行燃烧。由于烟气的氧含量低于空气，混入再循环烟气后的混合助燃气体氧含量亦有降低，实现在不减小助燃风量和不改变炉内气体流场与燃料的混合、流化的工况下，降低局部燃烧区域的氧含量，同步降低了局部燃烧温度。由于燃烧中NOx的产生量与局部温度密切相关，温度赿高，NOx产生量赿大。降低燃烧局部温度就能有效降低氮氧化物产生量。同时，由于氧含量降低，使燃烧局部区域形成缺氧的还原性气份，有利于NOx的还原，进一步降低NOx 产生量。在位于天然气锅炉上、与燃烧器喷嘴相对的一端的侧壁上设置有燃烬风喷口，引一部分未混入循环烟气的助燃风，经预热后送入炉内，使由于降低燃烧区域氧含量后未燃烧完全的燃气继续燃烧完全，实现分级燃烧，防止降低锅炉热效率。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例中的烟气混合装置的结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例中的烟气混合装置的侧面结构示意图。

具体实施方式

如图1-图3所示，一种天然气锅炉低氮燃烧系统，包括天然气锅炉1、空气预热器2、助燃风送风机3、助燃风道、循环风机9、烟气混合装置13和燃烧器喷嘴15，燃烧器喷嘴15安装在天然气锅炉1上，助燃风送风机3的进风口与外部环境连通，助燃风送风机3的出风口与空气预热器2的进风口连通，空气预热器2的出风口通过助燃风道与燃烧器喷嘴15连通，进而与天然气锅炉1连通，循环风机9的进风口与位于天然气锅炉1的出口与烟囟之间的排烟风道连通，循环风机9的出风口与烟气混合装置13的进风口连通，烟气混合装置13的出风口与助燃风道连通。

从天然气锅炉1的出口后到烟囟前的排烟风道上开口取部分烟气，经循环风机9加压后送入助燃风道16内，经烟气混合装置13实现与助燃风的均匀混合，再一起经燃烧喷嘴15送入炉内。由于烟气的氧含量低于空气，混入烟气后的混合助燃气体氧含量亦有降低，实现在不减小助燃风量和不改变炉内气体流场与燃料的混合、流化的工况下，降低局部燃烧区域的氧含量，同步降低了局部燃烧温度。由于燃烧中NOx的产生量与局部温度密切相关，温度赿高，NOx 产生量赿大。降低燃烧局部温度就能有效降低氮氧化物产生量。同时，由于氧含量降低，使燃烧局部区域形成缺氧的还原性气份，有利于NOx的还原，进一步降低NOx产生量。

循环风机9为变频风机，共设二台，根据锅炉负荷情况可同时运行二台风机，也可只运行一台风机，一台正常使用，一台备用，二台风机合计最大风量约为助燃风量的20％，根据运行工况实时调整；其压力根据混合点助燃风系统的压力和再循环烟道总阻力损失计算得出，保证混合处再循环烟气压力高于助燃风压力；并分别留有适当余量。

二台循环风机出口风道汇合后再分成二条风道分别进入二条助燃风道，通过混合装置13与助燃风混合后分别进入锅炉左右侧燃烧器，且每条风道上均安装有膨胀节8和电动或气动调节风门12。

例如，针对吨位较小的天然气锅炉，则只需与送风系统对应设一台循环风机9和一条循环烟道即可。

位于天然气锅炉1上、与燃烧器喷嘴15相对的一端的侧壁上设置有燃烬风喷口21，燃烬风喷口21通过管道与空气预热器2的出风口连通。

在位于天然气锅炉1上、与燃烧器喷嘴15相对的一端设置燃烬风喷口21，引一部分未混入循环烟气的助燃风，经预热后送入炉内，使由于降低燃烧区域氧含量后未燃烧完全的燃气继续燃烧完全，实现分级燃烧，防止降低锅炉热效率。

烟气混合装置13包括再循环风道17和喷气管18，再循环风道17设置在助燃风道16内部，再循环风道17与助燃风道16内壁垂直，喷气管18设置在再循环风道17背风面的侧壁上。

烟气混合装置13是再循环烟道17缩小口径后从助燃风道16的直管段处的一侧插入助燃风道16中，并开口安装多根喷气管18，从而让再循环烟气均匀混入助燃风内。

再循环风道17进口端与助燃风道16内壁焊接密封固定，再循环风道17出口端通过钢板焊接密封，并通过焊接在助燃风道16内壁上的型钢19支撑固定。

再循环风道17截面为八边形，再循环风道17截面的迎风垂直面尺寸小于另一垂直面的尺寸，再循环风道17截面的迎风垂直面相邻的上下面均为斜面，且分别与助燃风道16的后端相切。

再循环风道17背风面的垂直面和斜面上均设置有喷气管18、且再循环风道 17背风面的垂直面上的喷气管18的直径小于斜面上的喷气管18的直径，再循环风道背17风面的垂直面上的喷气管与斜面上的喷气管之间的夹角范围为45 度—80度，优选为60度。

再循环风道17和位于再循环风道17后端的助燃风道上设置有差压变送器 14，在烟气混合装置13的进出口设有差压变送器14，通过该差压值和固定的经验公式，可计算出循环烟气的流量，便于调节；助燃风送风机3进风口的管路上依次安装有消声器7和膨胀节8，助燃风送风机3出风口的管路上依次安装有膨胀节8和电动调节风门12，循环风机9进风口的管路上依次安装有膨胀节8、隔离阀6、消声器7和膨胀节8，循环风机9出风口的管路上依次安装有膨胀节 8和隔离阀6，空气预热器2进风口的管路上安装有电动调节风门12，烟气混合装置13进风口的管路上安装有电动调节风门12，烟气混合装置13出风口的管路上安装有膨胀节8。

为防止开停锅炉1时烟道热膨胀对系统造成损坏，在烟道上分别设置有膨胀节8；为便于循环风机9检修，在循环风机9进出口的管路上设有隔离风门6；为降低循环风机9噪声，在循环风机9进口的管道上设置消声器7。

为调节循环烟气流量，可以单开一台循环风机9，也可同时开启二台循环风机9，还可通过变频来调节循环风机9的工况，小的流量调节则通过循环风道9 上的电动调节风门12实现。燃烬风量则通过燃烬风喷口21的管路上的电动调节风门12来进行调节。

本实用新型所提供的燃烧系统通过DCS或PLC进行自动控制，人工监管， DCS或PLC自动控制系统纳入锅炉原控制系统，实现一体化控制。

优选的，本实用新型提供的天然气锅炉低氮燃烧系统还可用于其他炉型锅炉或窑炉的低氮燃烧，还可用于任何二种不同参数的气态流体的混合。如循环流化床锅炉，则是将混入再循环烟气后的助燃风送入炉底的布风板下面，通过布风板和气帽均匀进入炉内，将炉内燃料流化并进行燃烧。同样的原理，也可降低循环流化床锅炉烟气NOx浓度。链条炉等层燃炉也是将混入再循环烟气后的助燃风送入炉底的布风板下面，通过布风板进入炉内，穿过燃料层使燃料燃烧，同样由于降低氧含量后降低了燃烧局部温度和造成还原性气份，降低NOx 产生量，达到降低烟气中NOx浓度的目的。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种天然气锅炉低氮燃烧系统，其特征在于，包括天然气锅炉、空气预热器、助燃风送风机、助燃风道、循环风机、烟气混合装置和燃烧器喷嘴，所述燃烧器喷嘴安装在所述天然气锅炉上，所述助燃风送风机的进风口与外部环境连通，所述助燃风送风机的出风口与所述空气预热器的进风口连通，所述空气预热器的出风口通过所述助燃风道与所述燃烧器喷嘴连通，进而与所述天然气锅炉连通，所述循环风机的进风口与位于天然气锅炉的出口与烟囟之间的排烟风道连通，所述循环风机的出风口与所述烟气混合装置的进风口连通，所述烟气混合装置的出风口与所述助燃风道连通。

2.根据权利要求1所述的一种天然气锅炉低氮燃烧系统，其特征在于，位于所述天然气锅炉上、与所述燃烧器喷嘴相对的一端的侧壁上设置有燃烬风喷口，所述燃烬风喷口通过管道与所述空气预热器的出风口连通。

3.根据权利要求2所述的一种天然气锅炉低氮燃烧系统，其特征在于，所述烟气混合装置包括再循环风道和喷气管，所述再循环风道设置在所述助燃风道内部，所述再循环风道与所述助燃风道内壁垂直，所述喷气管设置在所述再循环风道背风面的侧壁上。

4.根据权利要求3所述的一种天然气锅炉低氮燃烧系统，其特征在于，所述再循环风道进口端与所述助燃风道内壁焊接密封固定，所述再循环风道出口端通过钢板焊接密封，并通过焊接在所述助燃风道内壁上的型钢支撑固定。

5.根据权利要求4所述的一种天然气锅炉低氮燃烧系统，其特征在于，所述再循环风道截面为八边形，所述再循环风道截面的迎风垂直面尺寸小于另一垂直面的尺寸，所述再循环风道截面的迎风垂直面相邻的上下面均为斜面，且分别与所述助燃风道的后端相切。

6.根据权利要求5所述的一种天然气锅炉低氮燃烧系统，其特征在于，所述再循环风道背风面的垂直面和斜面上均设置有喷气管、且所述再循环风道背风面的垂直面上的喷气管的直径小于斜面上的喷气管的直径，所述再循环风道背风面的垂直面上的喷气管与斜面上的喷气管之间的夹角范围为45度—80度。

7.根据权利要求6所述的一种天然气锅炉低氮燃烧系统，其特征在于，所述再循环风道和位于所述再循环风道后端的助燃风道上设置有差压变送器，所述助燃风送风机进风口的管路上依次安装有消声器和膨胀节，所述助燃风送风机出风口的管路上依次安装有膨胀节和电动调节风门，所述循环风机进风口的管路上依次安装有膨胀节、隔离阀、消声器和膨胀节，所述循环风机出风口的管路上依次安装有膨胀节和隔离阀，所述空气预热器进风口的管路上安装有电动调节风门，所述烟气混合装置进风口的管路上安装有电动调节风门，所述烟气混合装置出风口的管路上安装有膨胀节。

8.根据权利要求7所述的一种天然气锅炉低氮燃烧系统，其特征在于，所述低氮燃烧系统通过DCS或PLC进行自动控制，人工监管，所述DCS或PLC自动控制系统纳入锅炉原控制系统。