CN212108369U - 一种分区燃烧混合可调式气体燃料低氮燃烧器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种分区燃烧混合可调式气体燃料低氮燃烧器系统。该技术方案通过燃烧器的分区燃烧、调节助燃风量与再循环烟气量及比例完成气体燃料的低氮燃烧，分区燃烧均匀并降低了火焰燃烧中心的温度，同时燃烧器可根据不同气体燃料的性质通过调整各区域的助燃风量和烟气回流量完成降低火焰中心温度、均匀燃烧区的温度场、在高温区形成还原性气氛等多重降氮措施，使燃烧系统达到超低氮燃烧的目的。本实用新型适应性强、可调节燃烧要素，既保证了较高的燃烧效率，又达到了国家的氮氧化物排放标准，可满足不同气体或混合气体的低氮燃烧要求。

Description

一种分区燃烧混合可调式气体燃料低氮燃烧器系统

技术领域

本实用新型涉及气体燃烧设备技术领域，进一步涉及节能环保技术，具体涉及一种分区燃烧混合可调式气体燃料低氮燃烧器系统。

背景技术

随着国家对各种燃烧设备节能和环保要求的不断提高，各类以气体燃料代替煤炭的燃烧设备迅速发展。由于燃料性质和工艺对热能品位要求的不同，很多气体燃烧设备达不到国家氮氧化物的排放标准，有些则通过牺牲燃烧效率来实现低氮排放，事实上，既造成了能源的浪费，又增加了实际上的环境污染。

由于气体燃料的不同，采用相同方式降低氮氧化物排放的程度也不同，因此迫切需要一种可调节多种燃烧要素的燃烧器来完成对不同气体燃料低氮燃烧的燃烧器系统。

各类气体燃料由于其燃点、发热量、燃烧强度的不同，其氮氧化物的排放数值相差很大，一般的低氮燃烧器只能满足低标准的低氮排放要求；对那些难燃烧、燃点高、燃烧速度快的气体燃料来说，其燃烧排放很难达到国家低氮燃烧排放标准。氮氧化物的产生受各种燃烧因素的影响，并且这种影响会因燃烧要素的变化随时发生主次的变化，为了既能满足生产工艺的需要又能达到国家排放标准，燃烧器的设计制造就必须能够控制和调节各项燃烧要素，使之能够在完成气体燃料充分燃烧的同时，还能够降低和调节氮氧化物的排放数量，做到随时达标排放。

发明内容

本实用新型旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种分区燃烧混合可调式气体燃料低氮燃烧器系统，以解决现有技术中，常规气体燃烧设备的氮氧化物排放量有待降低的技术问题。

本实用新型要解决的另一技术问题是，如何在保持较高燃烧效率的同时，降低氮氧化物排放量。

本实用新型要解决的再一技术问题是，常规气体燃烧设备难以对各项燃烧要素进行灵活、自由的调节。

为实现以上技术目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种分区燃烧混合可调式气体燃料低氮燃烧器系统，包括低氮燃烧器，送风机，空气预热器，烟气再循环风机，锅炉，排烟口；其中，所述低氮燃烧器包括外筒，中间筒，内筒，外圈燃烧嘴组，中圈燃烧嘴组，内圈燃烧嘴组，助燃风切向入口，再循环烟气入口，内圈烟风入口，点火枪，中间火焰隔离环，所述外筒、中间筒、内筒三者自外向内依次嵌套，在外筒与中间筒之间设置有外圈燃烧嘴组，在中间筒与内筒之间设置有中圈燃烧嘴组，在内筒中设置有内圈燃烧嘴组，在外筒的外壁上固定连接有助燃风切向入口，在中间筒的外壁上固定连接有再循环烟气入口，在内筒的外壁上固定连接有内圈烟风入口，点火枪伸入至内筒中，中间火焰隔离环位于中间筒上；送风机通过管路连接至低氮燃烧器的助燃风切向入口，该管路流经锅炉的空气预热器；锅炉的排烟口通过管路连接至再循环烟气入口，在该管路上连接有烟气再循环风机；内圈烟风入口分别通过管路与锅炉的空气预热器以及锅炉的排烟口相连通。

作为优选，还包括烟气冷却器，所述烟气冷却器位于排烟口与再循环烟气入口之间的管路上。

作为优选，还包括自动调节门，所述自动调节门位于内圈烟风入口与排烟口之间的管路上。

作为优选，在中间筒中具有环形固定槽，所述中间火焰隔离环安装在所述环形固定槽内，所述中间火焰隔离环位于中间筒的出口处。

作为优选，外筒、中间筒、内筒三者均为圆筒，外筒、中间筒、内筒三者的轴线相互重合。

本实用新型提供了一种分区燃烧混合可调式气体燃料低氮燃烧器系统。该技术方案由燃烧器主体、烟风配送系统、烟气冷却器、送风机、烟气再循环风机和自动控制风门及自动控制系统等组成；该系统通过燃烧器的分区燃烧、调节助燃风量与再循环烟气量及比例完成气体燃料的低氮燃烧，分区燃烧均匀并降低了火焰燃烧中心的温度，同时燃烧器可根据不同气体燃料的性质通过调整各区域的助燃风量和烟气回流量完成降低火焰中心温度、均匀燃烧区的温度场、在高温区形成还原性气氛等多重降氮措施，使燃烧系统达到超低氮燃烧的目的。

其中，燃烧器主体由三层同心的圆形筒体和中间火焰隔离环组成，每层筒体所布置的燃料喷嘴由内到外逐层增加，形成等燃烧强度的喷嘴列阵，中间火焰隔离环安装在中间筒的环形固定槽内。中心筒与中间筒形成的环形通道接入来自烟冷器和烟气再循环风机的再循环烟气以降低火焰中心温度并形成火焰中心区的还原性气氛。中心筒助燃风管道上由烟气再循环管道上接入了再循环烟气并安装有调节阀，用于控制中心筒上燃料喷嘴的燃烧强度，从而实现对控制氮氧化物排放的辅助调节。燃烧器主体中间筒体出口安装的中间火焰隔离环将中心筒和中间筒上布置的燃烧喷嘴所产生的热量隔离开来，保证了燃烧器整体火焰的温度均匀性，降低了火焰高点温度，减少了氮氧化物的生成量。燃烧器主体的中间火焰隔离环安装在中间筒的环形固定槽内，隔离环由耐高温高强度保温材料制作，可以是一块或几块组合而成。基于烟气再循环风机和烟气冷却器，可保证再循环烟气的温度和烟气量调节。

本实用新型为气体燃烧设备提供一种通过分区燃烧、助燃风量与回流烟气可根据氮氧化物含量随时调整的低氮气体燃烧器系统，分区燃烧均匀并降低了火焰燃烧中心的温度，同时分区燃烧可根据不同气体燃料的性质通过调整各区域的助燃风量和烟气回流量形成均匀的温度场和还原性气氛进一步地降低烟气中的氮氧化物含量，使之达到超低氮燃烧的效果。

本实用新型可在保证气体燃烧充分燃烧的前提下，通过均匀炉膛内温度场、降低炉内火焰最高温度和烟气回流形成还原氮氧化物的还原性气氛等多重手段降低燃烧气体的氮氧化物排放，从而解决各类气体燃烧的低氮燃烧难题。

本实用新型提供了一种分区燃烧混合可调式气体燃料低氮燃烧器系统。该技术方案通过分区燃烧，使助燃风量与回流烟气可根据氮氧化物含量随时调整；分区燃烧均匀并降低了火焰燃烧中心的温度，同时分区燃烧可根据不同气体燃料的性质通过调整各区域的助燃风量和烟气回流量降低火焰中心温度、形成均匀的温度场和还原性气氛从而进一步地降低烟气中的氮氧化物含量，使之达到超低氮燃烧的效果。本实用新型适应性强、可调节燃烧要素，既保证了较高的燃烧效率，又可达到国家的氮氧化物排放标准，可满足不同气体或混合气体的低氮燃烧要求。

附图说明

图1是本实用新型中，低氮燃烧器的结构图；

图2是本实用新型中，中间火焰隔离环的结构图；

图3是本实用新型中，外圈燃烧嘴组、中圈燃烧嘴组或内圈燃烧嘴组的结构图；

图4是本实用新型的系统连接关系图；

图中：

1、低氮燃烧器 2、外筒 3、中间筒 4、内筒

5、外圈燃烧嘴组 6、中圈燃烧嘴组 7、内圈燃烧嘴组 8、助燃风切向入口

9、再循环烟气入口 10、内圈烟风入口 11、点火枪 12、中间火焰隔离环

13、送风机 14、空气预热器 15、烟气冷却器 16、烟气再循环风机

17、自动调节门 18、锅炉 19、排烟口。

具体实施方式

以下将对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本实用新型所属领域技术人员普遍理解的相同含义。

实施例1

一种分区燃烧混风可调式气体燃料低氮燃烧器系统由燃烧器主体、烟风配送系统、烟气冷却器、送风机、烟气再循环风机和自动控制风门及自动控制系统等组成；

一种分区燃烧混风可调式气体燃料低氮燃烧器系统的燃烧器主体由三层同心的圆形筒体和中间火焰隔离环组成，每层筒体所布置的燃料喷嘴由内到外逐层增加，形成等燃烧强度的喷嘴列阵，中间火焰隔离环安装在中间筒的环形固定槽内。

一种分区燃烧混风可调式气体燃料低氮燃烧器系统的助燃风来自送风机输送的通过锅炉空气预热器加热的高温空气，温度一般在300℃左右，助燃风通过燃烧器主体的中心风筒和外层环形风道与燃烧喷嘴的燃料气体混合并发生燃烧反应，通过调节内外筒的助燃风量使燃烧器形成温度均匀的燃烧火焰；根据氮氧化物的浓度调节进入燃烧器的总助燃风量，在保证气体燃料充分燃烧的前提下对氮氧化物进行初步控制，根据氮氧化物经过助燃风初步控制后的浓度利用烟气再循环风机和烟气冷却器调节再循环烟气量和再循环烟气的温度，控制氮氧化物的排放达到国家环保要求。

一种分区燃烧混风可调式气体燃料低氮燃烧器系统的燃烧器的中心筒助燃风管道上由烟气再循环管道上接入了烟气并安装有调节阀，用于控制中心筒上燃料喷嘴的燃烧强度，从而实现对控制氮氧化物排放的辅助调节。

一种分区燃烧混风可调式气体燃料低氮燃烧器系统燃烧器主体中间筒体出口安装的中间火焰隔离环将中心筒和中间筒上布置的燃烧喷嘴所产生的热量隔离开来，保证了燃烧器整体火焰的温度均匀性，降低了火焰高点温度，减少了氮氧化物的生成量。

该系统的安装及运行过程如下：

1、按照设计图纸制造低氮燃烧器本体后，将其安装在锅炉的燃烧器位置。

2、按照设计管径将空气预热器来的助燃热风按照图4的系统连接到燃烧器助燃风入口。

3、按照设计管径将再循环烟气从锅炉排烟口连接到燃烧器的再循环烟气入口。

4、按照设计管径将热风和再循环烟气连接到燃烧器内圈烟风入口。

5、安装连接后的设备、系统进行自动化安装与调试。

6、点火试运行，测试各项指标并与设计标准对比，据此对系统的烟风比例、温度等参数进行调整直到合格。

实施例2

一种分区燃烧混合可调式气体燃料低氮燃烧器系统，包括低氮燃烧器1，送风机13，空气预热器14，烟气再循环风机16，锅炉18，排烟口19；其中，所述低氮燃烧器1包括外筒2，中间筒3，内筒4，外圈燃烧嘴组5，中圈燃烧嘴组6，内圈燃烧嘴组7，助燃风切向入口8，再循环烟气入口9，内圈烟风入口10，点火枪11，中间火焰隔离环12，所述外筒2、中间筒3、内筒4三者自外向内依次嵌套，在外筒2与中间筒3之间设置有外圈燃烧嘴组5，在中间筒3与内筒4之间设置有中圈燃烧嘴组6，在内筒4中设置有内圈燃烧嘴组7，在外筒2的外壁上固定连接有助燃风切向入口8，在中间筒3的外壁上固定连接有再循环烟气入口9，在内筒4的外壁上固定连接有内圈烟风入口10，点火枪11伸入至内筒4中，中间火焰隔离环12位于中间筒3上；送风机13通过管路连接至低氮燃烧器1的助燃风切向入口8，该管路流经锅炉18的空气预热器14；锅炉18的排烟口19通过管路连接至再循环烟气入口9，在该管路上连接有烟气再循环风机16；内圈烟风入口10分别通过管路与锅炉18的空气预热器14以及锅炉18的排烟口19相连通。

同时，还包括烟气冷却器15，所述烟气冷却器15位于排烟口19与再循环烟气入口9之间的管路上。还包括自动调节门17，所述自动调节门17位于内圈烟风入口10与排烟口19之间的管路上。在中间筒3中具有环形固定槽，所述中间火焰隔离环12安装在所述环形固定槽内，所述中间火焰隔离环12位于中间筒3的出口处。外筒2、中间筒3、内筒4三者均为圆筒，外筒2、中间筒3、内筒4三者的轴线相互重合。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种分区燃烧混合可调式气体燃料低氮燃烧器系统，其特征在于包括低氮燃烧器(1)，送风机(13)，空气预热器(14)，烟气再循环风机(16)，锅炉(18)，排烟口(19)；其中，所述低氮燃烧器(1)包括外筒(2)，中间筒(3)，内筒(4)，外圈燃烧嘴组(5)，中圈燃烧嘴组(6)，内圈燃烧嘴组(7)，助燃风切向入口(8)，再循环烟气入口(9)，内圈烟风入口(10)，点火枪(11)，中间火焰隔离环(12)，所述外筒(2)、中间筒(3)、内筒(4)三者自外向内依次嵌套，在外筒(2)与中间筒(3)之间设置有外圈燃烧嘴组(5)，在中间筒(3)与内筒(4)之间设置有中圈燃烧嘴组(6)，在内筒(4)中设置有内圈燃烧嘴组(7)，在外筒(2)的外壁上固定连接有助燃风切向入口(8)，在中间筒(3)的外壁上固定连接有再循环烟气入口(9)，在内筒(4)的外壁上固定连接有内圈烟风入口(10)，点火枪(11)伸入至内筒(4)中，中间火焰隔离环(12)位于中间筒(3)上；送风机(13)通过管路连接至低氮燃烧器(1)的助燃风切向入口(8)，该管路流经锅炉(18)的空气预热器(14)；锅炉(18)的排烟口(19)通过管路连接至再循环烟气入口(9)，在该管路上连接有烟气再循环风机(16)；内圈烟风入口(10)分别通过管路与锅炉(18)的空气预热器(14)以及锅炉(18)的排烟口(19)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种分区燃烧混合可调式气体燃料低氮燃烧器系统，其特征在于还包括烟气冷却器(15)，所述烟气冷却器(15)位于排烟口(19)与再循环烟气入口(9)之间的管路上。

3.根据权利要求1所述的一种分区燃烧混合可调式气体燃料低氮燃烧器系统，其特征在于还包括自动调节门(17)，所述自动调节门(17)位于内圈烟风入口(10)与排烟口(19)之间的管路上。

4.根据权利要求1所述的一种分区燃烧混合可调式气体燃料低氮燃烧器系统，其特征在于，在中间筒(3)中具有环形固定槽，所述中间火焰隔离环(12)安装在所述环形固定槽内，所述中间火焰隔离环(12)位于中间筒(3)的出口处。

5.根据权利要求1所述的一种分区燃烧混合可调式气体燃料低氮燃烧器系统，其特征在于，外筒(2)、中间筒(3)、内筒(4)三者均为圆筒，外筒(2)、中间筒(3)、内筒(4)三者的轴线相互重合。

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