CN113739136B - 一种用于降低锅炉氮氧化物排放浓度的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于降低锅炉氮氧化物排放浓度的系统，包括氧气供应源、混合组件、第一连通管，第二连通管以及监控组件，混合组件包括第一混合器、第二混合器，第一混合器通过第一连通管用于与锅炉连通、通过第二连通管与氧气供应源连通，第一混合器与第二混合器连通，第二混合器用于与锅炉连通，监控组件用于控制混合的氧气、二氧化碳的浓度。本发明可以实现富氧燃烧技术，明显降低锅炉排放烟气中的氮氧化物排放量；可以将氧气与二氧化碳充分均匀混合，确保可以锅炉正常稳定的实现富养燃烧；可以控制氧气与二氧化碳的比例，根据不同燃烧环境调整比例，在不同环境下均可降低氮氧化物排放量。

Description

一种用于降低锅炉氮氧化物排放浓度的系统

技术领域

本发明涉及燃气锅炉技术领域，具体涉及一种用于降低锅炉氮氧化物排放浓度的系统。

背景技术

随着小型燃煤供热锅炉的淘汰，燃气锅炉由其高效率、低污染的特点在我国得到了大力发展。富氧燃烧技术是最具潜力的大规模碳减排技术之一，该技术在燃烧系统中使用 O₂/CO₂混和气体把 CO₂浓度提高，调整燃烧氛围中O₂/CO₂的比例，可以显著降低燃气锅炉SO₂和 NO_x排放浓度。该项技术还处于发展当中，并不十分成熟。其中若O₂/CO₂的混合不均匀，将不具备相应的燃烧氛围，会直接造成污染物浓度偏高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于降低锅炉氮氧化物排放浓度的系统。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于降低锅炉氮氧化物排放浓度的系统，包括氧气供应源、混合组件、第一连通管，第二连通管以及监控组件，所述的混合组件与所述的第一连通管连通，所述的第一连通管用于与锅炉连通，所述的氧气供应源通过所述的第二连通管与所述的混合组件连通，所述的混合组件包括第一混合器、第二混合器，所述的第一连通管、第二连通管分别与所述的第一混合器连通，所述的第一混合器与所述的第二混合器连通，所述的第二混合器用于与锅炉连通，

所述的第一混合器包括第一混合器壳体、设置在所述的第一混合器壳体内的第一混合管和第二混合管，所述的第一混合管、第二混合管沿其径向开设有多个喷口，所述的第一混合管与所述的第一连通管连通，所述的第二混合管与所述的第二连通管连通；

所述的第二混合器包括第二混合器壳体、设置在所述的第二混合器壳体内的导流板；

所述的监控组件用于控制所述的混合组件内的氧气、二氧化碳的浓度。

优选地，所述的第一混合管的径向截面积大于所述的第一连通管的径向截面积，所述的第二混合管的径向截面积大于所述的第二连通管的径向截面积，可以降低流速，便于氧气与二氧化碳充分混合。

优选地，所述的第一混合管的喷口与所述的第二混合管的喷口相对设置，氧气与二氧化碳对流，加快气体混合的速率。

优选地，所述的第一混合管的喷口口径逐渐减小；所述的喷口的内壁上设置有螺旋槽；所述的第二混合管的喷口截面为圆形。

优选地，所述的第一混合管、第二混合管设置有多根。

优选地，所述的第一混合器还包括整流格栅，所述的整流格栅设置在所述的第一混合器壳体内；所述的第一混合器壳体的顶部与所述的第二混合器连通，所述的整流格栅位于所述的第一混合器壳体与第二混合器壳体的连通口与所述的第一混合管、第二混合管之间。

优选地，所述的导流板呈梯形且设置多块，所述的导流板的延伸方向与气体流向呈30-60°夹角，且梯形所述导流板的上底、下底与气体流向垂直。

进一步优选地，多个所述的导流板组成一个导流板组，同一所述的导流板组内的导流板沿垂直于气体流向的方向分布，同一所述的导流板组内相邻两个导流板的梯形上底、下底位置相反，同一所述的导流板组内的导流板之间具有空隙，加强扰动效果，使混合更充分。

更进一步优选地，同一所述的导流板组内的导流板沿所述的第二混合器壳体的宽度方向分布，所述的第二混合器壳体内的宽度为a，梯形所述的导流板的上底为b、梯形下底为c，b≥1/5a，b+c≥2/3a，加强扰动效果，使混合更充分。

优选地，所述的监控组件包括控制器、第一阀门、第二阀门，所述的第一阀门设置在所述的第一连通管上，所述的控制器与所述的第一阀门、第二阀门连接并分别控制其开度，所述的第二阀门设置在第二连通管上。

进一步优选地，所述的监控组件还包括设置在所述的第二混合器壳体内的第一传感器和第二传感器、用于设置在锅炉内的第三传感器、设置在所述的氧气供应源内的第四传感器，所述的第一传感器、第三传感器与所述的控制器连接并向其反馈探测到的二氧化碳浓度，所述的第二传感器、第四传感器与所述的控制器连接并向其反馈探测到的氧气浓度。

优选地，所述的氧气供应源包括风机、过滤器以及制氧机，所述的风机与过滤器连接，所述的过滤器与制氧机连接，所述的制氧机与第二混合管连通。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明通过回收锅炉排放的烟气，再增设氧气供应源，实现富氧燃烧技术，明显降低锅炉排放烟气中的氮氧化物排放量；多个混合器将氧气与二氧化碳充分均匀混合，确保可以锅炉正常稳定的实现富养燃烧；通过监控组件控制氧气与二氧化碳的比例，可以根据不同燃烧环境调整比例，在不同环境下均可降低氮氧化物排放量。

附图说明

附图1为本实施例的结构示意图；

附图2为本实施例中导流板与第二混合壳体配合的正视图；

附图3为本实施例中导流板与第二混合壳体配合的侧视图。

以上附图中：1、锅炉；21、风机；22、过滤器；23、制氧机；31、第一连通管；32、第二连通管；41、第一混合器壳体；42、第一混合管；43、第二混合管；44、整流格栅；51、第二混合器壳体；52、导流板；61、控制器；62、第一阀门；63、第二阀门；64、第一传感器；65、第二传感器；66、第三传感器；67、第四传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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发明中的具体含义。

如图1所示，一种用于降低锅炉氮氧化物排放浓度的系统，用于设置在燃气锅炉上，包括氧气供应源、混合组件、第一连通管31，第二连通管32以及监控组件，用于将锅炉1排放的烟气回收，利用烟气中的二氧化碳，再增加氧气混合成助燃气体后，重新注入锅炉1中，可以降低锅炉1氮氧化物的排放量。混合组件与第一连通管31连通，第一连通管31用于与锅炉1的烟气出口连通，氧气供应源通过第二连通管32与混合组件连通，混合组件用于与锅炉1的助燃气入口连通。监控组件用于控制混合组件内的氧气、二氧化碳的浓度。

氧气供应源包括风机21、过滤器22以及制氧机23，风机21与过滤器22连接，过滤器22与制氧机23连接，制氧机23与第二混合管43连通，制氧机23吸收过滤好的空气并处理后排出，得到氧气含量高的空气，在本实施例中，制氧机23采用膜法富氧机。

混合组件包括第一混合器、第二混合器，第一连通管31、第二连通管32分别与第一混合器连通，第一混合器与第二混合器连通，第二混合器用于与锅炉1连通。

第一混合器包括第一混合器壳体41、设置在第一混合器壳体41内的第一混合管42、第二混合管43以及整流格栅44。第一混合管42与第一连通管31连通，第二混合管43与第二连通管32连通，第一混合管42的径向截面积大于第一连通管31的径向截面积，第二混合管43的径向截面积大于第二连通管32的径向截面积，可以降低气体流速，便于氧气与二氧化碳充分混合。第一混合管42、第二混合管43沿其径向开设有多个喷口，富含二氧化碳的烟气与富含氧气的空气可以分别从第一混合管42、第二混合管43中均匀喷出。第一混合管42的喷口与第二混合管43的喷口相对设置，氧气与二氧化碳对流，加快气体混合的速率。第一混合管42的喷口口径逐渐减小，并且喷口的内壁上设置有螺旋槽，烟气可以旋转喷出，加大烟气的流动范围，便于混合，第二混合管43的喷口截面为圆形。第一混合管42、第二混合管43设置有多根，每根第一混合管42对应一根第二混合管43，一一对应，加大对流效果，在本实施例中第一混合管42、第二混合管43各设置有两根，实际应用时可以根据实际第一混合器壳体41的大小相应增减。整流格栅44位于第一混合器壳体41用于与第二混合器连通的连通口与第一混合管42、第二混合管43之间，混合后的气体经整流格栅44的进一步混合并整理疏导，整合气体的速度与方向，第一混合器壳体41的顶部与第二混合器连通，便于烟气混合后进入第二混合器，在本实施例中，整流格栅44设置在第一混合管42、第二混合管43的上方。

如图2、3所示，第二混合器包括第二混合器壳体51、设置在第二混合器壳体51内的导流板52。导流板52呈梯形且设置多块，导流板52的延伸方向与气体流向之间夹角为α，α为30°-60°，且梯形所述导流板52的上底、下底与气体流向垂直，梯形结构相较于长方形、三角形等，在同等流速、烟气流量条件下，兼顾阻力增加和混合效果，在本实施例中，导流板52的延伸方向与气体流向的夹角α=45°，其混合效果最好。多个导流板52组成一个导流板组，同一导流板组内的导流板52沿垂直于烟气的方向分布，同一导流板组内相邻两个导流板52的梯形上底、下底位置相反，同一导流板组内的导流板52之间具有空隙，加强扰动效果，使混合更充分。同一导流板组内的导流板52沿第二混合器壳体51的宽度方向分布，第二混合器壳体51内的宽度为a，梯形导流板52的上底为b、梯形下底为c，b≥1/5a，b+c≥2/3a，可以加强扰动效果，使混合更充分。第二混合器壳体51内设置有多个导流板组，多个导流板组沿垂直于气体流向的方向分布，并与同一组内导流板52的分布方向相垂直。

如图1所示，监控组件包括控制器61、第一阀门62、第二阀门63、第一传感器64、第二传感器65、第三传感器66以及第四传感器67，第一阀门62设置在第一连通管31上，第二阀门63设置在第二连通管32上，第一传感器64和第二传感器65设置在第二混合器壳体51内并位于第二混合器的用于与锅炉1连通的连通口一侧，第三传感器66用于设置在锅炉1内，第四传感器67设置在制氧机23内。第一传感器64、第三传感器66与控制器61连接并向其反馈探测到的二氧化碳浓度，控制器61与第一阀门62连接并根据反馈的二氧化碳浓度控制其开度，第二传感器65、第四传感器67与控制器61连接并向其反馈探测到的氧气浓度，控制器61与第二阀门63连接并根据反馈的氧气浓度控制其开度，第三传感器66、第四传感器67用于初步探测浓度便于控制器61初步调整第一阀门62、第二阀门63的开度，第一传感器64、第二传感器65用于检验混合好的助燃气体的浓度是否符合相应的比例要求。在本实施例中，第一阀门62、第二阀门63采用电磁阀，控制器61控制阀门开度使用于送入锅炉1的助燃气体中氧气浓度约占助燃气30%、二氧化碳浓度约占助燃气35%送入锅炉1。

以下具体阐述一下本实施例的工作原理：

锅炉1出口烟气通过第一连通管31进入第一混合器壳体41内，风机21将空气经过过滤器22过滤后送入制氧机23，制氧机23将空气膜法富氧后，富氧空气通过第二连通管32进入第二混合器壳体51内，初步混合后的助燃气体经过整流格栅44整合后进入第二混合器壳体51内进一步混合，控制器61通过反馈的氧气、二氧化碳浓度控制阀门的开度以控制第一连通管31、第二连通管32各自的流量，最后第二混合器壳体51内混合好的助燃气体通过锅炉1的助燃气入口送入锅炉1助燃，锅炉1在燃烧过程中可以通过控制器61实时调节氧气、二氧化碳的比例来控制氮氧化物排放的浓度。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于降低锅炉氮氧化物排放浓度的系统，其特征在于：包括氧气供应源、混合组件、第一连通管，第二连通管以及监控组件，所述的混合组件与所述的第一连通管连通，所述的第一连通管用于与锅炉连通，所述的氧气供应源通过所述的第二连通管与所述的混合组件连通，所述的混合组件包括第一混合器、第二混合器，所述的第一连通管、第二连通管分别与所述的第一混合器连通，所述的第一混合器与所述的第二混合器连通，所述的第二混合器用于与锅炉连通，

所述的第一混合器包括第一混合器壳体、设置在所述的第一混合器壳体内的第一混合管和第二混合管，所述的第一混合管、第二混合管沿其径向开设有多个喷口，所述的第一混合管的喷口与所述的第二混合管的喷口相对设置，所述的第一混合管与所述的第一连通管连通，所述的第二混合管与所述的第二连通管连通，所述的第一混合管的径向截面积大于所述的第一连通管的径向截面积，所述的第一混合管的喷口口径逐渐减小，所述的第二混合管的径向截面积大于所述的第二连通管的径向截面积，所述的喷口的内壁上设置有螺旋槽；所述的第二混合管的喷口截面为圆形；

所述的第二混合器包括第二混合器壳体、设置在所述的第二混合器壳体内的导流板，所述的导流板呈梯形且设置多块，所述的导流板的延伸方向与气体流向呈30-60°夹角，且梯形所述导流板的上底、下底与气体流向垂直，多个所述的导流板组成一个导流板组，同一所述的导流板组内的导流板沿垂直于气体流向的方向分布，同一所述的导流板组内相邻两个导流板的梯形上底、下底位置相反，同一所述的导流板组内的导流板之间具有空隙，同一所述的导流板组内的导流板沿所述的第二混合器壳体的宽度方向分布，所述的第二混合器壳体内的宽度为a，梯形所述的导流板的上底为b、梯形下底为c，b≥1/5a，b+c≥2/3a；

所述的监控组件用于控制所述的混合组件内的氧气、二氧化碳的浓度。

2.根据权利要求1所述的用于降低锅炉氮氧化物排放浓度的系统，其特征在于：所述的第一混合器还包括整流格栅，所述的整流格栅设置在所述的第一混合器壳体内，所述的整流格栅位于所述的第一混合器壳体与第二混合器壳体的连通口与所述的第一混合管、第二混合管之间。

3.根据权利要求1所述的用于降低锅炉氮氧化物排放浓度的系统，其特征在于：所述的监控组件包括控制器、第一阀门、第二阀门，所述的第一阀门设置在所述的第一连通管上，所述的第二阀门设置在第二连通管上，所述的控制器与所述的第一阀门、第二阀门连接并分别控制其开度。

4.根据权利要求3所述的用于降低锅炉氮氧化物排放浓度的系统，其特征在于：所述的监控组件还包括设置在所述的第二混合器壳体内的第一传感器和第二传感器、用于设置在锅炉内的第三传感器、设置在所述的氧气供应源内的第四传感器，所述的第一传感器、第三传感器与所述的控制器连接并向其反馈探测到的二氧化碳浓度，所述的第二传感器、第四传感器与所述的控制器连接并向其反馈探测到的氧气浓度。