CN209622762U - 一种烟气强制内循环的低NOx燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种烟气强制内循环的低NOx燃烧装置。包括装置主体，其特征在于装置主体的一端设置与其连接的燃气入口管结构和助燃空气入口总管，装置主体的另一端设置燃气出口；所述的装置主体内设置中心筒，中心筒内轴向设置叶片转动结构，所述的中心筒与装置主体之间形成助燃空气通道，助燃空气通道与助燃空气入口总管相连，所述的中心筒上开有再循环烟气入口和再循环烟气出口，所述的再循环烟气出口与助燃空气通道相通，所述的再循环烟气入口通过一个再循环烟气入口管与装置主体上开有的再循环烟气入口相通。本实用新型具有很强的调节能力，能够实现较高烟气再循环率。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料燃烧技术领域，特别涉及一种烟气强制内循环的低NOx燃烧装置。
背景技术
随着我国经济的发展，能源消耗日益增加，伴随而来的是严重的空气污染问题。氮氧化物(NOx)是一种燃料燃烧形成的主要空气污染物，对人体和自然环境均有危害。
天然气是一种相对清洁的燃料，但燃烧中仍会排放氮氧化物污染(NOx)，主要由空气中的氮气在高温下被氧化形成的。为了降低燃气燃烧过程的NOx排放，应对的措施包括空气分级、低氧燃烧、燃料分级、主燃区喷水及烟气再循环等方法。其中，烟气再循环是一种非常有效的手段，该技术使燃烧生成的烟气回流，与助燃空气混合后，由于烟气中氧含量低，并含有高浓度的CO2，因此降低了助燃空气的氧气浓度，一方面可以有效降低燃烧时的火焰温度，另一方面也能够减少高温区的氧气浓度，从而大幅降低NOx排放。工程实践表明，当烟气再循环率为20％左右时，NOx排放可以减少50％左右。随着国家对环保要求的日益严格，烟气再循环技术已成为燃气低污染燃烧必要的技术手段之一。
烟气再循环技术包括外循环和内循环两类，其中外循环是利用高温风机抽取部分锅炉尾部烟气，与助燃空气混合后，送入燃烧器。该方法调节范围大，可以实现较高的烟气再循环率，因此可以达到较好的低氮燃烧效果，在工程中应用较普遍。缺点是需要增设高温风机和回流烟气管道，投资和占地较大，且由于烟气中含水量较高，容易在回流烟气管道和燃烧器内发生冷凝，形成液滴，对设备的腐蚀性较强。
烟气内循环技术指的是在燃烧器喷口附近形成烟气回流，一般是采用高速射流及旋流等方式，利用空气动力学原理，使部分炉膛内高温烟气回卷至燃烧器喷口附近，从而实现烟气再循环的效果。然而，此类烟气内循环的效果不明显，烟气再循环率一般较低，且不可控不可调。
综述，现有的烟气再循环技术中，外循环可以调节回流烟气量，实现较高烟气再循环率，但是容易出现烟气带水、管道腐蚀等问题；内循环的烟气再循环率一般较低，且无法调节。
实用新型内容
为了弥补现有技术的不足，本实用新型提供了一种烟气强制内循环的低NOx燃烧装置，能够调节烟气再循环的效率，减少NOx的排放量。
为此，实用新型采取的技术方案为：一种烟气强制内循环的低NOx燃烧装置，包括装置主体，其特征在于装置主体的一端设置与其连接的燃气入口管结构和助燃空气入口总管，装置主体的另一端设置燃气出口；所述的装置主体内设置中心筒，中心筒内轴向设置叶片转动结构，所述的中心筒与装置主体之间形成助燃空气通道，助燃空气通道与助燃空气入口总管相连，所述的中心筒上开有再循环烟气入口和再循环烟气出口，所述的再循环烟气出口与助燃空气通道相通，所述的再循环烟气入口通过一个再循环烟气入口管与装置主体上开有的再循环烟气入口相通。
所述的燃气入口管结构包括燃气入口总管，燃气入口总管连接燃气母管，所述的燃气母管再连接多个燃气管，燃气管沿燃烧装置主体轴向设置，并沿中心筒的外圆周均匀分布。
所述的叶片转动结构包括沿中心筒轴向设置的旋转轴，转轴的前端设置轴流叶片。
所述燃烧装置主体上的再循环烟气入口与炉膛相通，所述的再循环烟气入口管为3-6个，采用耐热合金钢制作。
所述的旋转轴由外部电机带动旋转，转速为500-3000rpm，产生100-500Pa的风压，叶片和中心筒均采用耐热合金钢制作。
再循环烟气出口的数量与燃烧器容量有关，所述的再循环烟气出口一般为2-6个。
燃气管数量与燃烧器容量有关，一般为8-24只。
采用上述燃烧装置的烟气强制内循环的低NOx燃烧方法：燃烧装置工作时，燃料通过燃气入口总管进入燃气母管，然后从燃气管喷出，在助燃空气的作用下燃烧。燃烧装置内设有中心筒，内有轴流叶片，在旋转轴的带动下产生压头，使炉膛内的高温烟气从再循环烟气入口管进入中心筒，并从再循环烟气出口离开中心筒，进入助燃空气通道。这样就形成了烟气再循环，使助燃空气中的氧气含量降低，燃烧火焰峰值温度降低，并减少燃气在高温区的氧气浓度，从而使氮氧化物排放值降低，当再循环烟气量占燃烧器总烟气量的20％左右时，氮氧化物排放值可以减少约40％～50％。
本实用新型的有益效果为：
(1)利用轴流叶片产生烟气回流需要的压头，通过改变转速可以调整烟气再循环率，因此具有很强的调节能力，能够实现较高烟气再循环率。
(2)烟气再循环的过程发生在燃烧器内，结构简单、紧凑，占地小。
(3)烟气再循环的路径短，烟气温度足够高，从而避免发生冷凝腐蚀的问题。同时，烟气再循环的管道和中心筒受到了助燃空气冷却保护，避免燃烧器材质被烧坏。
(4)采用烟气内循环的方式，使燃烧火焰峰值温度降低，并减少燃气在高温区的氧气浓度，燃气燃烧时NOx排放减少约50％。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是烟气强制内循环的低NOx燃烧装置
图2是烟气强制内循环的低NOx燃烧装置的三维示意图
图3是另一角度的三维示意图
图4是图1的A向侧视图，展示燃烧装置的喷口布置。
图5是图4的B-B剖视图。
图6是烟气强制内循环的低NOx燃烧装置安装在炉膛内进行工作的示意图，图中的箭头为再循环烟气的流动路径。
图中，1、再循环烟气入口；2、燃气管；3、旋转轴；4、燃气母管；5、燃气入口总管；6、助燃空气入口总管；7、再循环烟气入口管；8、中心筒；9、轴流叶片；10、再循环烟气出口；11、助燃空气通道；12、火焰；13、炉墙；14、炉膛
具体实施方式
如图1-图5所示，一种烟气强制内循环的低NOx燃烧装置，包括装置主体、燃气管2、燃气入口总管5、助燃空气入口总管6、助燃空气通道11、再循环烟气入口管7、再循环烟气入口1、再循环烟气出口10、中心筒8、轴流叶片9和旋转轴3等。
装置主体的后端设置与其连接的燃气入口管结构和助燃空气入口总管6，装置主体的前端设置燃气出口；所述的装置主体内设置中心筒，中心筒内轴向设置叶片转动结构，所述的中心筒与装置主体之间形成助燃空气通道11，助燃空气通道11与助燃空气入口总管6相连，所述的中心筒上开有再循环烟气入口1和再循环烟气出口10，所述的再循环烟气出口10与助燃空气通道11相通，所述的再循环烟气入口1通过一个再循环烟气入口管与装置主体上开有的再循环烟气入口1相通。
所述的燃气入口管结构包括燃气入口总管，燃气入口总管连接燃气母管4，所述的燃气母管再连接多个燃气管，燃气管沿燃烧装置主体轴向设置，并沿中心筒的外圆周均匀分布。叶片转动结构包括沿中心筒轴向设置的旋转轴，转轴的前端设置轴流叶片。
如图3、图4、图5和图6所示，中心筒8的前端安装有数个再循环烟气入口管7，并通过再循环烟气入口1与炉膛14相通。再循环烟气入口管7的数量与燃烧器容量有关，一般为3-6个，采用耐热合金钢制作。
如图5和图6所示，中心筒8内安装有轴流叶片9，轴流叶片9与旋转轴3相连，由外部电机带动旋转，转速为500-3000rpm，能够产生100-500Pa的风压，流量为燃烧器总烟气量的10％～25％，轴流叶片9和中心筒8均采用耐热合金钢制作。中心筒8后部设有数个再循环烟气出口10，与助燃空气通道11相连。再循环烟气出口10的数量与燃烧器容量有关，一般为2-6个。
如图3、图4和图5所示，燃气管2布置在助燃空气通道11内，数量与燃烧器容量有关，为8-24只。
本实用新型的工作原理是：燃烧装置工作时，燃料通过燃气入口总管5进入燃气母管4，然后从燃气管2喷出，在助燃空气的作用下燃烧。燃烧装置内设有中心筒8，内有轴流叶片9，在旋转轴3的带动下产生压头，使炉膛14内的高温烟气从再循环烟气入口管7进入中心筒8，并从再循环烟气出口10离开中心筒8，进入助燃空气通道11。这样就形成了烟气再循环，使助燃空气中的氧气含量降低，使燃烧火焰峰值温度降低，并减少燃气在高温区的氧气浓度，从而使氮氧化物排放值降低，当再循环烟气量占燃烧器总烟气量的20％左右时，氮氧化物排放值可以减少约40％～50％。
Claims (7)
1.一种烟气强制内循环的低NOx燃烧装置，包括装置主体，其特征在于装置主体的一端设置与其连接的燃气入口管结构和助燃空气入口总管（6），装置主体的另一端设置燃气出口；所述的装置主体内设置中心筒，中心筒内轴向设置叶片转动结构，所述的中心筒与装置主体之间形成助燃空气通道（11），助燃空气通道（11）与助燃空气入口总管（6）相连，所述的中心筒上开有再循环烟气入口（1）和再循环烟气出口（10），所述的再循环烟气出口（10）与助燃空气通道（11）相通，所述的再循环烟气入口（1）通过一个再循环烟气入口管与装置主体上开有的再循环烟气入口（1）相通。
2.如权利要求1所述烟气强制内循环的低NOx燃烧装置，其特性在于所述的燃气入口管结构包括燃气入口总管，燃气入口总管连接燃气母管，所述的燃气母管再连接多个燃气管，燃气管沿燃烧装置主体轴向设置，并沿中心筒的外圆周均匀分布。
3.如权利要求1所述烟气强制内循环的低NOx燃烧装置，其特性在于所述的叶片转动结构包括沿中心筒轴向设置的旋转轴，转轴的前端设置轴流叶片。
4.如权利要求1所述烟气强制内循环的低NOx燃烧装置，其特性在于所述燃烧装置主体上的再循环烟气入口与炉膛相通，所述的再循环烟气入口管为3-6个，采用耐热合金钢制作。
5.如权利要求3所述烟气强制内循环的低NOx燃烧装置，其特性在于：所述的旋转轴由外部电机带动旋转，转速为500-3000 rpm，产生100-500 Pa的风压，叶片和中心筒均采用耐热合金钢制作。
6.如权利要求1所述烟气强制内循环的低NOx燃烧装置，其特性在于：所述的再循环烟气出口为2-6个。
7.如权利要求2所述烟气强制内循环的低NOx燃烧装置，其特性在于：所述的燃气管为8-24只。
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| CN109099417A (zh) * | 2018-09-18 | 2018-12-28 | 浙江三杰能源科技有限公司 | 一种烟气强制内循环的低NOx燃烧方法及装置 |
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| CN109099417B (zh) * | 2018-09-18 | 2024-03-12 | 宁波远康动力设备有限公司 | 一种烟气强制内循环的低NOx燃烧方法及装置 |
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