CN209672310U - 一种结构合理型燃气锅炉高效低NOx燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种结构合理型燃气锅炉高效低NOx燃烧系统，包括炉膛、可按需设置的数个燃气燃烧器、若干以设定的偏转角度限位固定和以4个成组、每组为一层、间隔层设在燃气燃烧器设置位下游炉壁上的若干二次风喷口。二次风助燃空气由按偏转角度固定层设的各二次风喷口、以按层分级供气的形式喷射入炉膛，在炉膛内各自遇阻改向、互相助推加速，形成围绕炉膛中心窜流于燃烧烟气流中的数层扰动性强旋流风，加长了助燃空气的射程和作用行程，扩展了二次风在烟气流方向上的作用范围，在确保炉膛内火焰充满度和锅炉整体燃烧效率的同时构筑了有效抑制NOx的生成量和还原已生成NOx的整体浓淡燃烧氛围，确保燃气锅炉满足日趋收严的低氮排放要求。

Description

一种结构合理型燃气锅炉高效低NOx燃烧系统

技术领域

本实用新型涉及燃气锅炉超低氮燃烧技术领域，特别是一种具有强化整体浓淡燃烧效果和显著抑制NOx生成量功能的结构合理型燃气锅炉高效低NOx燃烧系统。

背景技术

随着人们环保意识的增强，工业锅炉排放烟气对社会环境带来的污染状况日趋受到重视。而燃气锅炉排放烟气中所含的NOx，其温室效应是二氧化碳的200倍，是目前公认的大气污染的主要诱因之一，因此，如何降低和控制燃气锅炉排放烟气中NOx的含量已成为业界和环保部门共同关心的问题。为了确保环境空气的质量，有关职能部门都在积极探索、采取有效措施，并制定了相应的制约性环保标准，且随着措施的落实和技术效果的逐步提高，不断提升相应的排放标准，目前已提出了30mg/Nm³的目标标准要求。前几年问世的空气分级燃烧技术是目前业界公认的一种比较有效的低氮燃烧方式，采取在燃气燃烧器机头处将助燃空气分列为多股、分散送入炉膛的形式输送助燃风，对降低NOx的生成量有一定效果，但由于炉型品种较多，结构各异，故很较难统一达到30mg/Nm³的排放标准。之后，业界又探索出了一种将助燃风喷口设置在燃气锅炉炉壁上，使助燃空气分级送入、参与炉膛内燃烧的整体浓淡燃烧技术，又称二次风技术或燃尽风技术，其要点是将二次风喷口布设在距燃烧器设置位一定距离的炉壁合适位置上，使燃料在炉膛内逐步燃烧、充分燃尽。实践证明其用于结构相对比较简单的燃气锅炉上，有一定实效，但若用于锅炉炉膛截面积较大、最上层燃烧器布设位的标高距炉膛出口较近的复杂型锅炉上时，效果较差。上海华之邦科技股份有限公司从2015年开始着手研究有助于提高锅炉总体燃烧效率和抑制NOx生成量的分级供风、对冲供气、便于在炉膛内构筑整体浓淡燃烧、降低NOx生成量氛围的燃尽风技术，并开拓性地成功引用到炉型结构相对比较复杂的π型燃气锅炉上，得到业界的肯定。其拥有的CN201721030043 .X专利公开了《一种采用二次风技术的π型燃气锅炉》，主体包含有炉膛和燃气燃烧器，燃气燃烧器设置在炉膛前墙上，炉膛炉腔由下向上依次分设为主燃区、再燃区和燃尽区，在与再燃区和燃尽区下部相对应的炉膛前墙和左右侧墙上分别布设有上设有若干二次风喷口的二次风布设区，由此在炉腔的再燃区和燃尽区下部区域形成了二次风作用区。工作时，燃气和大部分助燃空气通过燃气燃烧器进入主燃区，使燃料在缺氧环境中进行非完全燃烧，小部分助燃空气通过二次风喷口送入二次风作用区，使原来在主燃区内未充分燃烧的燃料在二次风作用区，即再燃区和燃尽区下部区域内继续燃烧，使之前生成的NOx进一步还原，最后进入燃尽区继续燃烧至燃尽，开创了二次风浓淡燃烧技术应用于复杂型锅炉上的成功先例。但在实践中发现，这种二次风喷口设置在炉膛三个侧墙上的结构形式和二次风以直射方式进入炉膛后与自下而上的烟气流直接互相冲击、混合燃烧的工作方式，普遍存在二次风的射程较短、在炉膛二次风作用区内交互窜扰产生的气流比较混乱，且有效工作行程也较短，故由此构筑的实现浓淡燃烧的氛围欠理想，致使目前采用此结构和工作形式的燃气锅炉虽基本上能满足目前30mg/Nm³的环保排放标准要求，但其达标的宽裕度不够理想，故很难满足再进一步收严的更高低氮排放指标要求，所以，有必要对其二次风喷口布局的合理和工作方式的科学性进行深入探讨、创新和突破，以使理论上可行的燃尽风技术在燃气锅炉显著降氮燃烧的实践中更充分地发挥其应有的作用，并为各种型式的燃气锅炉满足日趋收严的更高低氮排放指标要求提供基础保障。

发明内容

本实用新型的目的是要克服现有技术中的不足，提供一种结构更趋合理、工作方式更趋科学、便于在炉膛内构筑可靠且稳定的整体浓淡燃烧氛围、从而实现显著降低锅炉NOx的初始排放浓度的结构合理型燃气锅炉高效低NOx燃烧系统。

本实用新型的结构合理型燃气锅炉高效低NOx燃烧系统，主体包括炉膛、燃气燃烧器、若干二次风喷口、助燃风供气管，炉膛包含有前墙、左右侧墙、后墙、炉顶、墙面交接转角处和沿烟气流方向依次分设有主燃区、再燃区和燃烬区的炉腔，特征在于：

所述的燃气燃烧器按需设置有1个或数个，按需选择性地布设在炉膛上游的前墙、左右侧墙、后墙、炉顶上或墙面交接转角处；

所述的二次风喷口以4个为一组，每组为一层、以按需设定的偏转角度限位固定、间隔层设的形式设置在炉膛燃气燃烧器设置位下游与炉腔内二次风作用区的设置位相对应的炉膛前墙、左右侧墙和后墙的四个墙面上，或四个墙面交接转角处；所述的二次风喷口沿烟气流方向按需设置有1-6层。

此外，所述的二次风喷口以4个成组层设的形式分别限位布设在炉膛的前墙、左右侧墙和后墙四个墙面上或四个墙面交接转角处。

工作时，锅炉燃烧所需的燃气和部分助燃空气通过燃气燃烧器进入炉膛，在炉腔内氧气不足状态下燃烧形成燃料未燃尽的定向流动燃烧烟气流；其余部分的助燃空气作为二次风由助燃风供气管经层设的各二次风喷口分别按设定的偏转角度、以同向喷射的形式分级送入炉膛，形成每层分别由4股射向一致、遇阻自动转向、彼此互推加速、围绕在炉膛中心周围定向窜动旋流的单层扰动性回转旋流风，由此加长了每股助燃空气流的射程和作用行程，也加长了沿烟气流方向作用行程，有效扩大了二次风的作用范围，增强了窜扰力度，有助于充分分散燃烧烟气流、并与之充分混合、扩散燃烧，充分燃尽燃料、提高炉膛内火焰充满度及从整体上提高锅炉整体燃烧效率，同时有效抑制NOx的生成量和还原已生成的NOx，切实在炉膛内构筑形成可靠且稳定的整体浓淡燃烧氛围、实现显著降低燃气锅炉NOx的初始排放浓度，满足环保要求。

基于上述构思的本实用新型结构合理型燃气锅炉高效低NOx燃烧系统，由于在现有采用二次风低氮燃烧技术的燃气锅炉基础上，将二次风喷口以4个成组、每组一层、间隔层设的形式设置在与二次风作用区相对应的炉膛上，实现了二次风的多级供气方式，加长了工作行程；由于将二次风喷口以按需设定的偏转角度定向限位、固设在炉膛四侧墙面上或墙面转角处，使各助燃空气流以限定的角度喷射入炉膛，在炉膛内遇炉壁自动转向窜流，生成围绕炉膛中心重复回转、定向窜扰燃烧烟气流、并与之混合燃烧的旋流风，由此有效扩展了助燃空气流的射程和作用行程，同时，由于二次风以分级方式供气，扩展了二次风在烟气流方向上的作用行程，拓展了作用范围，为确保烟气流的扩散燃烧、提高炉膛内火焰的充满度、抑制NOx的生成量和还原已生成的NOx、构筑稳定且可靠的整体浓淡燃烧氛围和显著降低锅炉NOx的初始排放浓度的创造了条件，因而，使采用本实用新型技术方案的燃气锅炉不仅能轻松应对目前已收严的30mg/Nm³的环保排放标准要求，而且还有较大宽裕度，可以满足进一步收严的NOx排放环保标准要求；此外，本实用新型还基于在炉膛四侧壁上按需层设布置二次风喷口和以设定的偏转角度设置二次风喷口的技术要点，构筑了将燃气燃烧器设置成可以按需选择性地布设在炉膛上游的前墙、左右侧墙、后墙、炉顶上或墙面交接转角处的1个或数个的方案，为在各种不同炉型上适应性地设置具有本实用新型结构特征和分级提供二次风的高效低NOx燃烧系统提供了技术支持，同时也为本行业内燃气锅炉进行创新设计和技术改造、满足日趋收严的低氮排放标准提供了基础保障。本实用新型的低NOx燃烧系统结构科学且合理，工作可靠稳定且降氮燃烧效果好，具有很强的实用性和可贵的市场应用前景。

附图说明

图1是本实用新型实施例之一的基本结构示意图；

图2是本实用新型实施例之二的基本结构示意图；

图3是图1图2中二次风喷口以4个成组层设的布局之一示意图；

图4是图1图2中二次风喷口以4个成组层设的布局之二示意图。

图中：

1.炉膛 11.前墙 12.左右侧墙 13.后墙 14.炉顶

15.墙面交接转角处 16.炉腔 161.主燃区 162.再燃区

163.燃尽区 2.燃气燃烧器 3.二次风喷口 4.助燃风供气管。

具体实施方式

下面结合附图和典型实施例对本实用新型作进一步说明。

在图1和图2中，本实用新型的结构合理型燃气锅炉高效低NOx燃烧系统，主体包括炉膛1、燃气燃烧器2、若干二次风喷口3、助燃风供气管4，炉膛1包含有前墙11、左右侧墙12、后墙13、炉顶14、墙面交接转角处15和沿烟气流方向依次分设有主燃区161、再燃区162和燃烬区163的炉腔16，特征在于还包括有由所述的再燃区162和燃尽区163构成的二次风作用区，其中：所述的燃气燃烧器2按需设置有可供按需选择性地布设在炉膛1上游的前墙11、左右侧墙12、后墙13、炉顶14上或墙面交接转角处15上的1个或数个；所述的二次风喷口3以4个为一组、每组为一层、以按需设定的偏转角度限位固定、间隔层设在炉膛1上燃气燃烧器2设置位下游与炉腔16内的二次风作用区设置位相对应的炉膛前墙11、左右侧墙12和后墙13四个墙面上，或各墙面交接转角处15；所述的二次风喷口3沿烟气流方向设置有1-6层。

在图3中，所述的二次风喷口3以4个成组层设的形式分别限位布设在炉膛1的前墙11、左右侧墙12和后墙13四个墙面上。

在图4中，所述的二次风喷口3以4个成组层设的形式，分别限位布设置在炉膛1的前墙11、左右侧墙12、后墙13的四个墙面交接转角处15。

Claims (3)

1.一种结构合理型燃气锅炉高效低NOx燃烧系统，主体包括炉膛(1)、燃气燃烧器(2)、若干二次风喷口(3)、助燃风供气管(4)，炉膛(1)包含有前墙(11)、左右侧墙(12)、后墙(13)、炉顶(14)、墙面交接转角处(15)和沿烟气流方向依次分设有主燃区(161)、再燃区(162)和燃尽区(163)的炉腔(16)，其特征在于还包括有由所述的再燃区(162)和燃尽区(163)构成的二次风作用区，其中：

所述的燃气燃烧器(2)按需设置有可供选择性地布设在炉膛(1)上游的前墙(11)、左右侧墙(12)、后墙(13)、炉顶(14)或墙面交接转角处（15）的1个或数个；

所述的二次风喷口(3)以4个为一组、每组为一层、以按需设定的偏转角度限位固定、间隔层设在炉膛(1)上燃气燃烧器(2)设置位下游、与炉腔(16)内二次风作用区的设置位相对应的炉膛周壁上；

所述的二次风喷口(3)沿烟气流方向设置有1-6层。

2.根据权利要求1所述的结构合理型燃气锅炉高效低NOx燃烧系统，其特征在于所述的二次风喷口(3)以4个成组层设的形式分别限位布设在炉膛(1)的前墙(11)、左右侧墙(12)和后墙(13)四个墙面上。

3.根据权利要求1所述的结构合理型燃气锅炉高效低NOx燃烧系统，其特征在于所述的二次风喷口(3)以4个成组层设的形式分别限位布设在炉膛(1)的前墙(11)、左右侧墙(12)和后墙(13)的四个墙面交接转角处 (15)。