CN215637154U - 一种烟气内外循环的超低氮燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种烟气内外循环的超低氮燃烧系统，涉及烟气减排处理系统，包括内循环低氮燃气燃烧器、送风系统和烟气外循环系统，内循环低氮燃气燃烧器的内部设有烟气内循环系统，内循环低氮燃气燃烧器的燃烧端与燃气锅炉连接，送风系统与内循环低氮燃气燃烧器连接，燃气锅炉的烟气排放侧与内循环低氮燃气燃烧器之间通过烟气外循环系统连接；本实用新型通过在常规烟气外循环系统上搭配使用内循环低氮燃气燃烧器，使得整个锅炉系统可以在不增大烟气外循环系统抽取烟气量的情况下，循环更多锅炉系统内部烟气进行充分燃烧，在不降低燃烧效率的同时显著减少了锅炉的NOx排放质量浓度，污染物控制效果显著，环保性能优良。

Description

一种烟气内外循环的超低氮燃烧系统

技术领域

本实用新型涉及烟气减排处理系统技术领域，尤其是涉及一种烟气内外循环的超低氮燃烧系统。

背景技术

近年来，气体燃料作为清洁能源广泛应用于电力、化工、冶金、建材等行业的工业炉(窑)及锅炉中。而作为其关键设备的气体燃烧器，研究不断取得进展。但对它的研究主要集中在对燃烧器的性能改进方面。而对污染物控制方面关注的还远远不够。

根据最新标准要求燃气锅炉的NOx排放质量浓度控制标准为50mg/m3(标态，3.5％O₂)，重点区域要求30mg/m3(标态，3.5％O2)。目前低氮燃气燃烧器一般采用分级分段燃烧、浓淡燃烧、烟气外再循环等低氮燃烧技术，这些技术虽然可以在一定程度上降低氮氧化物的生成，达到最新环保要求，但对燃气锅炉产生的负面影响比较大，例如采用烟气外再循环燃烧技术，当需要使NOx排放质量浓度控制到30mg/m3时，需要对锅炉内部进行大排量的抽吸，从而导致供氧迅速流失，造成火焰不稳定、燃烧效率低等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种烟气内外循环的超低氮燃烧系统，该系统能够使用烟气外循环系统和内循环低氮燃气燃烧器配合实现烟气内外循环，使在不影响燃烧效率的同时达到NOx排放质量浓度30mg/m3；

本实用新型提供一种烟气内外循环的超低氮燃烧系统，包括内循环低氮燃气燃烧器、送风系统和烟气外循环系统，所述内循环低氮燃气燃烧器的内部设有烟气内循环系统，所述内循环低氮燃气燃烧器的燃烧端与燃气锅炉连接，所述送风系统与所述内循环低氮燃气燃烧器连接，所述燃气锅炉的烟气排放侧与所述内循环低氮燃气燃烧器之间通过所述烟气外循环系统连接。

进一步地，所述内循环低氮燃气燃烧器的一侧设有混合箱，所述混合箱包括空气入口、烟气入口和混合气出口，所述送风系统与所述空气入口连接，所述烟气外循环系统与所述烟气入口连接，所述混合气出口与所述内循环低氮燃气燃烧器连接，所述混合气出口上设有调节挡板。

进一步地，所述送风系统包括鼓风机，所述鼓风机的出风口与所述混合箱的空气入口连通。

进一步地，所述烟气外循环系统包括再循环风机，所述再循环风机的进风口和出风口分别与所述燃气锅炉的烟气排放侧和所述混合箱的烟气入口连通。

进一步地，所述再循环风机与所述燃气锅炉之间设有烟气排量调节阀。

进一步地，所述燃气锅炉的烟气排放侧连接有烟囱，所述燃气锅炉的烟气排放侧与所述烟囱之间设有节能器，所述再循环风机的进风口连接处位于所述节能器与所述烟囱之间。

进一步地，所述烟气内循环系统包括气体燃料通道、助燃空气通道和喷射送料通道，所述气体燃料通道与燃料箱连接，所述助燃空气通道与所述混合箱的混合气出口连接，所述喷射送料通道分别与所述气体燃料通道和所述助燃空气通道连接。

进一步地，所述喷射送料通道设置在所述内循环低氮燃气燃烧器的内部中心，所述喷射送料通道包括从中心向外依次环形布置的内中心风筒、中心燃料筒、外中心风筒、旋流风口、直流风口和若干主燃气喷枪。

进一步地，所述中心燃料筒和若干所述主燃气喷枪与所述气体燃料通道连接，所述中心风筒、所述外中心风筒、所述旋流风口和所述直流风口与所述助燃空气通道连接。

进一步地，所述烟气内循环系统还包括文丘里结构内循环槽，所述文丘里结构内循环槽开设在所述直流风口的侧壁上。

本实用新型的技术方案通过在常规烟气外循环系统的NOx排放质量浓度50mg/m3的基础上，搭配使用内循环低氮燃气燃烧器，使得整个锅炉系统可以在不增大烟气外循环系统抽取烟气量的情况下，循环更多锅炉系统内部烟气进行充分燃烧，经过实际生产检测，可以减少NOx排量至30mg/m3，在不降低燃烧效率的同时显著减少了锅炉的NOx排放质量浓度，污染物控制效果显著，环保性能优良。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的内循环低氮燃气燃烧器的正视图；

图3为本实用新型的内循环低氮燃气燃烧器的内部视图；

图4为本实用新型的混合箱结构示意图；

附图标记说明：

1-内循环低氮燃气燃烧器、2-送风系统、3-烟气外循环系统、4-燃气锅炉、5-混合箱、501-空气入口、502-烟气入口、503-混合气出口、504-调节挡板、6-鼓风机、7-再循环风机、8-烟气排量调节阀、9-烟囱、10-节能器、11-气体燃料通道、12-助燃空气通道、13-内中心风筒、14-中心燃料筒、15-外中心风筒、16-旋流风口、17-直流风口、18-主燃气喷枪、19-文丘里结构内循环槽；

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供一种烟气内外循环的超低氮燃烧系统，包括内循环低氮燃气燃烧器1、送风系统2和烟气外循环系统3，内循环低氮燃气燃烧器1的内部设有烟气内循环系统，内循环低氮燃气燃烧器1的燃烧端与燃气锅炉4连接，送风系统2与内循环低氮燃气燃烧器1连接，燃气锅炉4的烟气排放侧与内循环低氮燃气燃烧器1之间通过烟气外循环系统3连接。

具体的，内循环低氮燃气燃烧器包括燃烧器外壳的内筒，当气体燃料燃烧时，会同时产生烟气，在常规燃烧器中，烟气被喷射到锅炉中，随锅炉的烟囱9排出，而在内循环低氮燃气燃烧器1中，部分烟气通过烟气内循环系统重新回到燃烧器内筒中，与烟气外循环系统3的烟气和送风系统2的空气充分混合，再次燃烧，相较于单独使用烟气外循环系统3，减少了NOx排放质量浓度，却不需要增大烟气外循环系统3的烟气抽取量，即在保持原有燃效率的情况下，减少了NOx排放质量浓度。

实施例2

本实施例2是在实施例1的基础上更具体的技术方案

如图1和图4所示，内循环低氮燃气燃烧器1的一侧设有混合箱5，混合箱5包括空气入口501、烟气入口502和混合气出口503，送风系统2与空气入口501连接，烟气外循环系统3与烟气入口502连接，混合气出口503与内循环低氮燃气燃烧器1连接，混合气出口503上设有调节挡板504。具体的，混合箱5用于将送风系统2的空气与烟气外循环系统3的烟气混合为混合气，并将混合气送入内循环低氮燃气燃烧器1中，再与烟气内循环系统的烟气混合，进行再次充分燃烧，从而减少NOx排放质量浓度，调节挡板504用于控制向内循环低氮燃气燃烧器1送入的混合气的流量。

如图1和图4所示，送风系统2包括鼓风机6，鼓风机6的出风口与混合箱5的空气入口501连通。具体的，鼓风机6抽取外界环境空气并加压加速送向混合箱5，自然的，鼓风机6也应当具有控制系统，能够控制风量和风速，从而为内循环低氮燃气燃烧器1的火焰喷射通过喷射压力。

如图1和图4所示，烟气外循环系统3包括再循环风机7，再循环风机7的进风口和出风口分别与燃气锅炉4的烟气排放侧和混合箱5的烟气入口502连通。具体的，再循环风机7实现抽取锅炉内部烟气输送到混合箱5，然后输送到内循环低氮燃气燃烧器1，再循环风机7与燃气锅炉4和混合箱5的连接，可以是直接连接，也可以是通过密封管路连接。

如图1所示，再循环风机7与燃气锅炉4之间设有烟气排量调节阀8。具体的，烟气外循环系统3能够降低燃气锅炉4的NOx排放质量浓度，但是，当烟气外循环系统3对于锅炉内部的抽取量和抽取速度过快时，会导致内循环低氮燃气燃烧器1供氧不足，进而产生不完全燃烧，所以应当使用烟气排量调节阀8控制烟气外循环系统3的排量。

如图1所示，燃气锅炉4的烟气排放侧连接有烟囱9，燃气锅炉4的烟气排放侧与烟囱9之间设有节能器10，再循环风机7的进风口连接处位于节能器10与烟囱9之间。具体的，为了利于排出，燃气锅炉4的烟囱9一般是直线型，再循环风机7的进风口与烟囱9的管道通过烟气抽取管路连接，且与烟囱9管道成轴向45°夹角，可以避免再循环风机7抽取到燃气锅炉4内部的氧气，则烟气从燃气锅炉4的烟气排放侧排出后，进入到烟囱9中，向烟囱9口移动，在中途分为两部分，一部分排出，另一部分被再循环风机7抽走；节能器10一般为余热利用/交换装置，从燃气锅炉4排出的烟气具有高温，状态活跃易形成酸雨，利用节能器10吸收高温用于其他工步的同时，为烟气降温。

如图1、图3和图4所示，烟气内循环系统包括气体燃料通道11、助燃空气通道12和喷射送料通道，气体燃料通道11与燃料箱连接，助燃空气通道12与混合箱5的混合气出口503连接，喷射送料通道分别与气体燃料通道11和助燃空气通道12连接。具体的，气体燃料通道11位于内循环低氮燃气燃烧器1的内部一端，气体燃料箱通过气体燃料通道11向喷射送料通道喷射气体燃料；助燃空气通道12位于内循环低氮燃气燃烧器1的内筒壁上，混合箱5通过助燃空气通道12向喷射送料通道喷射助燃混合气。

如图1-图3所示，喷射送料通道设置在内循环低氮燃气燃烧器1的内部中心，喷射送料通道包括从中心向外依次环形布置的内中心风筒13、中心燃料筒14、外中心风筒15、旋流风口16、直流风口17和若干主燃气喷枪18；中心燃料筒14和若干主燃气喷枪18与气体燃料通道11连接，中心风筒、外中心风筒15、旋流风口16和直流风口17与助燃空气通道12连接。具体的，喷射送料通道为环形，位于气体燃料通道11一侧，气体燃料通道11分两级：一级连通中心燃料筒14，另一级沿周向连通若干主燃气喷枪18，布置于直流风口17区域内；助燃空气通道12分四级：第一级连通内中心风筒13，第二级连通外中心风筒15，第三级连通旋流风口16，第四级连通直流风口17。

如图3所示，烟气内循环系统还包括文丘里结构内循环槽19，文丘里结构内循环槽19开设在直流风口17的侧壁上。具体的，当混合气进入直流风口17后，经过文丘里结构内循环槽19位置产生负压区，从而将内循环低氮燃气燃烧器1内的分散烟气吸入直流风口17内，与混合箱5送入的混合气混合，进行再次燃烧，从而减少NOx的排量，即为烟气内循环过程。

本装置在使用时，烟气外循环系统3抽取部分烟气再燃烧而减少NOx的排量，为烟气外循环低氮燃烧过程，外循环烟气和送风系统2抽取空气共同运送到混合箱5内混合为混合气，并输送向内循环低氮燃气燃烧器1，内循环低氮燃气燃烧器1内自身燃烧产生的烟气被文丘里结构内循环槽19吸入直流风口17区域，与混合气再混合，最终混合气与气体燃料充分燃烧，进一步减少NOx的排量，为烟气内外循环超低氮燃烧过程。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种烟气内外循环的超低氮燃烧系统，其特征在于，包括内循环低氮燃气燃烧器、送风系统和烟气外循环系统，所述内循环低氮燃气燃烧器的内部设有烟气内循环系统，所述内循环低氮燃气燃烧器的燃烧端与燃气锅炉连接，所述送风系统与所述内循环低氮燃气燃烧器连接，所述燃气锅炉的烟气排放侧与所述内循环低氮燃气燃烧器之间通过所述烟气外循环系统连接。

2.根据权利要求1所述的烟气内外循环的超低氮燃烧系统，其特征在于，所述内循环低氮燃气燃烧器的一侧设有混合箱，所述混合箱包括空气入口、烟气入口和混合气出口，所述送风系统与所述空气入口连接，所述烟气外循环系统与所述烟气入口连接，所述混合气出口与所述内循环低氮燃气燃烧器连接，所述混合气出口上设有调节挡板。

3.根据权利要求2所述的烟气内外循环的超低氮燃烧系统，其特征在于，所述送风系统包括鼓风机，所述鼓风机的出风口与所述混合箱的空气入口连通。

4.根据权利要求2所述的烟气内外循环的超低氮燃烧系统，其特征在于，所述烟气外循环系统包括再循环风机，所述再循环风机的进风口和出风口分别与所述燃气锅炉的烟气排放侧和所述混合箱的烟气入口连通。

5.根据权利要求4所述的烟气内外循环的超低氮燃烧系统，其特征在于，所述再循环风机与所述燃气锅炉之间设有烟气排量调节阀。

6.根据权利要求5所述的烟气内外循环的超低氮燃烧系统，其特征在于，所述燃气锅炉的烟气排放侧连接有烟囱，所述燃气锅炉的烟气排放侧与所述烟囱之间设有节能器，所述再循环风机的进风口连接处位于所述节能器与所述烟囱之间。

7.根据权利要求2所述的烟气内外循环的超低氮燃烧系统，其特征在于，所述烟气内循环系统包括气体燃料通道、助燃空气通道和喷射送料通道，所述气体燃料通道与燃料箱连接，所述助燃空气通道与所述混合箱的混合气出口连接，所述喷射送料通道分别与所述气体燃料通道和所述助燃空气通道连接。

8.根据权利要求7所述的烟气内外循环的超低氮燃烧系统，其特征在于，所述喷射送料通道设置在所述内循环低氮燃气燃烧器的内部中心，所述喷射送料通道包括从中心向外依次环形布置的内中心风筒、中心燃料筒、外中心风筒、旋流风口、直流风口和若干主燃气喷枪。

9.根据权利要求8所述的烟气内外循环的超低氮燃烧系统，其特征在于，所述中心燃料筒和若干所述主燃气喷枪与所述气体燃料通道连接，所述中心风筒、所述外中心风筒、所述旋流风口和所述直流风口与所述助燃空气通道连接。

10.根据权利要求9所述的烟气内外循环的超低氮燃烧系统，其特征在于，所述烟气内循环系统还包括文丘里结构内循环槽，所述文丘里结构内循环槽开设在所述直流风口的侧壁上。

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