CN214581016U

CN214581016U - 一种中小型天然气锅炉节能减排系统

Info

Publication number: CN214581016U
Application number: CN202120432899.XU
Authority: CN
Inventors: 周飞; 何浩; 梁双轨; 李文锋; 申冀康; 车宏伟; 邹小刚; 李楠; 董方奇; 鲁芬; 李卫涛; 吴鑫华; 王琰科
Original assignee: Xian Xire Boiler Environmental Protection Engineering Co Ltd
Current assignee: Xian Xire Boiler Environmental Protection Engineering Co Ltd
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2031-02-26

Abstract

本实用新型公开了一种中小型天然气锅炉节能减排系统，燃气燃烧器设置于天然气锅炉的入口，一级节能器和二级节能器依次设置于天然气锅炉出口烟道上，一级节能器进水管与除氧器连接，一级节能器出水管与天然气锅炉连接；二级节能器进水管与除氧器入口除盐水管连接，二级节能器出水管道与除盐水管道之间布置止回阀，二级节能器出水管与除氧器入口除盐水管连接；二级节能器入水管道设有冷端取水调节阀。本实用新型能够保证天然气锅炉在降低NOx排放浓度同时提高低氮燃烧器燃烧稳定性及热效率。同时该系统具有结构简单、排放量低以及设备控制系统安全可靠便于运行维护的特点，为以后中小型工业锅炉的发展提供了一种思路。

Description

一种中小型天然气锅炉节能减排系统

技术领域

本实用新型属于工业锅炉领域，涉及一种中小型天然气锅炉节能减排系统。

背景技术

随着环保要求日趋严格，针对天然气锅炉NOx排放浓度国家标准在NO_x＜150mg/m³（3.5%O₂），显然已经不能适应现今减排的要求。天然气锅炉烟气排放中NO_x＜30mg/m³或者更低将会是一种大趋势。从目前空气与天然气燃烧，降低NO_x排放浓度技术来看NO_x＜20mg/m³已达到极限值，但是太低的NO_x浓度排放会导致天然气锅炉燃烧不稳、热效率下降。因此如何在降低天然气锅炉烟气中NO_x排放浓度同时保证热效率不变或提高热效率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供了一种中小型天然气锅炉节能减排系统，本实用新型能够大幅降低天然气锅炉对NO_x的排放量，同时提高热效率。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种中小型天然气锅炉节能减排系统，包括低氮燃气燃烧器、天然气锅炉、一级节能器、除氧器和二级节能器，燃气燃烧器设置于天然气锅炉的入口，一级节能器和二级节能器依次设置于天然气锅炉出口烟道上，一级节能器进水管与除氧器连接，一级节能器出水管与天然气锅炉连接；二级节能器进水管与除氧器入口除盐水管连接，二级节能器出水管道与除盐水管道之间布置止回阀，二级节能器出水管与除氧器入口除盐水管连接；二级节能器入水管道设有冷端取水调节阀。

优选的，二级节能器入水管道还设有循环水泵，循环水泵设置于冷端取水调节阀与除氧器入口除盐水管之间的二级节能器入水管道上；二级节能器设置循环水管道和热端回水调节阀，循环水管道一端与二级节能器出水管道连通，循环水管道另一端与循环水泵入口侧的二级节能器入水管道连通，热端回水调节阀设置于循环水管道上。

优选的，本实用新型节能减排系统还包括烟气再循环管道、烟气再循环风机、送风机和风烟混合箱，烟气再循环管道一端与二级节能器后的烟道连通，烟气再循环管道的另一端与风烟混合箱的烟气入口连接，烟气再循环风机设置于烟气再循环管道上，送风机安装于风烟混合箱的空气入口，风烟混合箱出口与低氮燃气燃烧器连接；低氮燃气燃烧器还连接有天然气管道。

优选的，烟气再循环管道在烟气再循环风机的上风向设置有烟气再循环调节阀，送风机的入口设有空气调节阀，与低氮燃气燃烧器连接的天然气管道上设有天然气调节阀。

优选的，本实用新型节能减排系统还包括DCS控制系统，低氮燃气燃烧器、天然气锅炉、除氧器、循环水泵、热端回水调节阀、冷端取水调节阀、烟气再循环风机、烟气再循环调节阀、送风机和空气调节阀均接入DCS控制系统。

优选的，天然气锅炉辅助系统设备接入DCS控制系统。

优选的，本实用新型节能减排系统还包括烟囱，烟道与烟囱连接。

优选的，一级节能器的出口与天然气锅炉的换热介质入口接通。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型中小型天然气锅炉节能减排系统，通过将一级节能器与除氧器连接，能够将一级节能器换热时的能量用于加热除氧器出口的除氧水，被加热的除氧水进入锅炉作为工质吸热。通过将除氧器进口除盐水与二级节能器相连，能够将二级节能器换热时的能量用于加热除氧器进口的除盐水，被加热的除盐水进入除氧器，提高除氧器的水温，减少除氧器耗汽量，提高热效率。通过设置低氮燃气燃烧器能够大幅降低天然气锅炉对NO_x的排放量。

进一步的，通过设置循环水泵、循环水管道和热端回水调节阀，循环水泵能够将除氧器入口部分除盐水引入二级节能器，循环水管道和热端回水调节阀能够将二级节能器出口部分除盐水引入二级节能器入口，所述循环水泵为除盐水进入二级节能器提供动能，热端调节阀调节二级节能器入口除盐水温，在提高热效率时控制排烟温度，减少因烟气产生冷凝水对设备的腐蚀。

进一步的，通过设置烟气再循环管道、烟气再循环风机、送风机和风烟混合箱，烟气再循环管道和烟气再循环风机能够将烟道中的部分烟气引入至风烟混合箱，送风机能够将空气引入风烟混合箱，所述空气和再循环的烟气通过风烟混合箱，风烟混合箱将空气与烟气充分混合后进入低氮燃气燃烧器，在降低NOx排放浓度时保证燃烧的稳定性。

进一步的，本实用新型将低氮燃气燃烧器、天然气锅炉、除氧器、循环水泵、热端回水调节阀、冷端取水调节阀、烟气再循环风机、烟气再循环调节阀、送风机和空气调节阀均接入DCS控制系统，利用DCS系统可靠性提高了天然气锅炉及辅助系统运行的安全性，提高控制系统运行维护的便利性，不再受制于设备厂家，减少维护成本。解决了目前中小型天然气锅炉运行基本采用PLC直接控制或者采用PLC控制后又通过数据通讯接入其他控制系统，数据通讯稳定性差造成天然气锅炉运行存在较大的安全风险加之PLC系统调试时间长、成本大，运行维护受制于设备厂家增加维护成本，PLC系统在安全性、可靠性、可扩展性、兼容性各方面均存在或多或少缺点的问题。

附图说明

图1为本实用新型中小型天然气锅炉节能减排系统的结构示意图。

其中，1为天然气调节阀、2为低氮燃气燃烧器、3为天然气锅炉、4为一级节能器、5为除氧器、6为循环水泵、7为冷端取水调节阀、8为烟囱、9为烟道、10为二级节能器、11为烟气再循环管道、12为烟气再循环调节阀、13为烟气再循环风机、14为送风机、15为空气调节阀、16为风烟混合箱、17为DCS控制系统、18为循环水管道、19为止回阀、20为热端回水调节阀、21为辅助系统设备。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述：

参照图1，本实用新型中小型天然气锅炉节能减排系统，包括低氮燃气燃烧器2、天然气锅炉3、除氧器5、一级节能器4、二级节能器10、送风机14、烟气再循环风机13、循环水泵6、烟囱8、烟道9、烟气再循环管道11、风烟混合箱16和DCS控制系统17。低氮燃气燃烧器2设置于天然气锅炉3的入口，一级节能器4、二级节能器10依次设置于天然气锅炉3出口烟道9上，天然气锅炉3出口的烟道9与烟囱8连接；烟气再循环风机13入口与二级节能器10后的烟道9连通，烟气再循环风机13出口管道与风烟混合箱16连接；送风机14出口管道与风烟混合箱16连接；风烟混合箱16出口与低氮燃气燃烧器2连接；低氮燃气燃烧器2还连接有天然气管道，天然气管道经燃气调节阀1与低氮燃气燃烧器的天然气入口连接。一级节能器4进水管与除氧器5的出口连接，一级节能器4出水管与天然气锅炉3的换热介质入口接通；二级节能器10进水管与除氧器5入口除盐水管连接，二级节能器10出水管与除氧器5入口除盐水管连接。二级节能器10设置循环水管道18和热端回水调节阀20。二级节能器10出口管道与除盐水管道之间布置止回阀19。除盐水管道与二级节能器10布置循环水泵6和冷端取水调节阀7。低氮燃气燃烧器2、天然气锅炉3、除氧器5、循环水泵6、热端回水调节阀20、冷端取水调节阀7、烟气再循环风机13、烟气再循环调节阀12、送风机14、空气调节阀15、天然气锅炉辅助系统设备21均接入DCS控制系统17。

本实用新型如上所述中小型天然气锅炉节能减排系统的工作方法，包括如下过程：

当天然气锅炉3需要启动时，通过DCS控制系统17启动送风机14、启动烟气再循环风机13、打开空气调节阀15至预设开度；低氮燃气燃烧器运行后，打烟气再循环调节阀至预设开度15，使空气和再循环烟气在风烟混合箱16充分混合后通过低氮燃气燃烧器2与天然气在天然气锅炉3中燃烧，燃烧形成的高温烟气用来加热天然气锅炉3内受热面工质，被加热的高温高压工质用来发电或对外供气；经过天然气锅炉3炉膛换热的低温烟气首先经过一级节能器4，加热除氧器5出口的除氧水以及除氧器5进口的除盐水，被加热的除氧水进入天然气锅炉3作为工质吸热，被加热的除盐水进入除氧器5。烟气然后经过第二级节能器10，加热除氧器5进口的除盐水，提高进入除氧器5的水温。

当天然气通过低氮燃气燃烧器燃烧后产生的烟气通过烟气再循环风机13和预设烟气再循环调节阀13开度，将烟气送至风烟混合箱16与空气充分混合，通过低氮燃气燃烧器2与天然气混合后燃烧，在降低燃烧产生的NOx时提高燃烧稳定性。

本实施例中小型天然气锅炉节能减排系统工作时：

当燃气锅炉需要启动时，通过DCS控制系统17启动送风机14、启动烟气再循环风机13、打开空气调节阀15至预设开度；低氮燃气燃烧器运行后，打烟气再循环调节阀至预设开度15，使空气和再循环烟气在风烟混合箱16充分混合后通过低氮燃气燃烧器2与天然气（30KPa以上）在天然气锅炉3中混合燃烧，保证燃烧后烟气中含氧量不低于3%，燃烧形成的高温烟气（1400~1500℃）用来加热天然气锅炉3内受热面工质，被加热的高温高压工质用来发电或对外供气；经过天然气锅炉3炉膛换热的低温烟气（260~280℃）首先经过一级节能器4（碳钢材质），能够加热除氧器5出口的除氧水（104~110℃），被加热的除氧水进入天然气锅炉3并作为工质吸热；经第一级节能器4后的烟气（110~120℃）后经过第二级节能器10（碳钢材质），将进入第二级节能器的除盐水（15~25℃）加热至60~70℃进入除氧器5，减少除氧器5的耗汽量，经过第二级节能器10的烟气（80~90℃）通过烟囱8排入大气。

从上述可以看出，本实用新型天然气锅炉节能减排系统能够保证天然气锅炉在降低NOx排放浓度同时提高低氮燃气燃烧器燃烧稳定性及热效率。同时该系统具有结构简单、排放量低以及设备控制系统安全可靠便于运行维护的特点，为以后中小型工业锅炉的发展提供了一种思路。

Claims

1.一种中小型天然气锅炉节能减排系统，其特征在于，包括低氮燃气燃烧器（2）、天然气锅炉（3）、一级节能器（4）、除氧器（5）和二级节能器（10），燃气燃烧器（2）设置于天然气锅炉（3）的入口，一级节能器（4）和二级节能器（10）依次设置于天然气锅炉（3）出口烟道（9）上，一级节能器（4）进水管与除氧器（5）连接，一级节能器（4）出水管与天然气锅炉（3）连接；二级节能器（10）进水管与除氧器（5）入口除盐水管连接，二级节能器（10）出水管道与除盐水管道之间布置止回阀（19），二级节能器（10）出水管与除氧器（5）入口除盐水管连接；二级节能器（10）入水管道设有冷端取水调节阀（7）。

2.根据权利要求1所述的一种中小型天然气锅炉节能减排系统，其特征在于，二级节能器（10）入水管道还设有循环水泵（6），循环水泵（6）设置于冷端取水调节阀（7）与除氧器（5）入口除盐水管之间的二级节能器（10）入水管道上；二级节能器（10）设置循环水管道（18）和热端回水调节阀（20），循环水管道（18）一端与二级节能器（10）出水管道连通，循环水管道（18）另一端与循环水泵（6）入口侧的二级节能器（10）入水管道连通，热端回水调节阀（20）设置于循环水管道（18）上。

3.根据权利要求1或2所述的一种中小型天然气锅炉节能减排系统，其特征在于，还包括烟气再循环管道（11）、烟气再循环风机（13）、送风机（14）和风烟混合箱（16），烟气再循环管道（11）一端与二级节能器（10）后的烟道（9）连通，烟气再循环管道（11）的另一端与风烟混合箱（16）的烟气入口连接，烟气再循环风机（13）设置于烟气再循环管道（11）上，送风机（14）安装于风烟混合箱（16）的空气入口，风烟混合箱（16）出口与低氮燃气燃烧器（2）连接；低氮燃气燃烧器（2）还连接有天然气管道。

4.根据权利要求3所述的一种中小型天然气锅炉节能减排系统，其特征在于，烟气再循环管道（11）在烟气再循环风机（13）的上风向设置有烟气再循环调节阀（12），送风机（14）的入口设有空气调节阀（15），与低氮燃气燃烧器（2）连接的天然气管道上设有天然气调节阀（1）。

5.根据权利要求4所述的一种中小型天然气锅炉节能减排系统，其特征在于，还包括DCS控制系统，低氮燃气燃烧器（2）、天然气锅炉（3）、除氧器（5）、循环水泵（6）、热端回水调节阀（20）、冷端取水调节阀（7）、烟气再循环风机（13）、烟气再循环调节阀（12）、送风机（14）和空气调节阀（15）均接入DCS控制系统（17）。

6.根据权利要求5所述的一种中小型天然气锅炉节能减排系统，其特征在于，天然气锅炉辅助系统设备接入DCS控制系统（17）。

7.根据权利要求1所述的一种中小型天然气锅炉节能减排系统，其特征在于，还包括烟囱（8），烟道（9）与烟囱（8）连接。

8.根据权利要求1所述的一种中小型天然气锅炉节能减排系统，其特征在于，一级节能器（4）的出口与天然气锅炉（3）的换热介质入口接通。