CN204254612U - 一种低氧化氮排放的全预混燃气燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到一种低氧化氮排放的全预混燃气燃烧装置，要解决烟气NOx排放低于40ppm城市环保要求技术问题，属工业锅炉技术领域。其特征在于：空气、锅炉烟气进口管在燃烧器前端外壁相对切线进入混合腔，再依次经一、二旋翼板完成均匀混合；混合气流经旋翼燃烧头时，天然气从旋翼板小孔相对喷出混合燃烧，燃气切线流向燃烧室壁螺旋行进，形成再混合燃烧；烟气与空气按一定比例混合降低了氧气含量，确保在较低温度下燃烧，降低了氧化氮生成条件，确保NOx排放低于40ppm，CO低于200ppm；180℃左右的烟气替换掉控制燃烧温度而过剩的空气量，降低了燃气消耗；根据测定烟气氧含量和炉膛温度，能有效控制加入烟气比例。根据需要可设计不同热功率的燃烧器。

Description

一种低氧化氮排放的全预混燃气燃烧装置

技术领域

本发明涉及到一种低氧化氮排放的全预混燃气燃烧装置，尤其涉及到氧化氮排放量小于40ppm低排放的全预混配气方式燃气燃烧装置，属工业锅炉技术领域。

背景技术

随着十二届全国人大常委会第八次会议表决通过新的环境保护法的贯彻落实，城市对环境的要求都提到议事日程，对锅炉排放烟气中的NOx含量要求降低到40ppm以下。低温燃烧是降低氮氧化物的有效途径。由于天然气的CH₄含量高，热值高，控制低温燃烧需要加入过量空气，加入过量空气一是增加了燃烧过程中氧的浓度，又有利于氮氧化物的生成；二是常温空气进入锅炉炉膛，180℃左右排出，带出大量有效热能造成能源损失。按川渝地区天然气热能推算，在绝热情况下，空气与天然气混合达到完全氧化比例时燃烧，可达到2100℃，要把燃烧温度降低到1100℃，几乎要加同比例的空气量，这部分空气由常温升到180℃左右排出带走的热量损失占到5％左右。采用烟气替代过量空气降低燃烧温度，一是利用了烟气余热，可减少过量空气升温排放损失5％左右的热量。二是降低了燃烧过程中的氧含量，不利于氮氧化物的生成。烟气与空气的充分混合是燃烧装置的关键，此发明重点在于解决了此种问题。

发明内容

本发明的目的是：提供一种低氧化氮排放的全预混燃气燃烧装置，使工业锅炉的燃气燃烧在预先混合均匀的情况下，遇火即刻燃烧，具有燃烧火焰短、温度低、燃烧净、无喘振的特点。烟气与空气均匀混合降低了氧浓度，形成低温燃烧降低了氮氧化物的生成条件，保证了低NOx排放的使用要求。

为达到上述目的采取的技术方案是：一种低氧化氮排放的全预混燃气燃烧装置，包括烟气进口管、空气进口管、相对切线进气的烟气空气初混腔、一级旋翼混合板、二级旋翼混合版；燃气进口管、燃气腔、带燃气对喷孔的旋翼燃烧头；点火棒、点火观火套管。其特征在于：所述烟气空气进口管相对切线连通烟气空气初混腔，两种气体旋转进入初混腔；所述一级旋翼混合版成切线内旋，设置在初混腔出口端，与二级旋翼混合板相隔150-500mm构成一级混合腔；所述二级旋翼混合板成切线内旋，与旋翼燃烧头相距150-500mm构成二级混合腔；所述旋翼混合版，由24-32块旋翼片组成，成25-45°仰角切线均布；所述带燃气对喷孔的 旋翼燃烧头，由24-32块夹套板组成，成25-45°仰角切线均布，每块各面钻有1-2排φ3-5mm燃气出口孔，组装后形成对喷式，夹套旋翼板与燃气腔相连通；所述点火观火套管设置在燃烧器中心，可实现人工或自动点火。所述观火套管与点火套管共用，可安装自动观火装置。

所述烟气进口管、空气进口管相对切线焊接在烟气空气初混腔上，气体呈切线进入旋转流动混合；

所述一级旋翼混合板，设置在初混腔出口端，与二级旋翼混合板相隔150-500mm构成一级混合腔；

所述二级旋翼混合板，设置在一级混合腔出口端，与旋翼燃烧板相隔150-500mm构成二级混合腔；

所述一级、二级旋翼混合板，由24-32块旋翼片组成，成25-45°仰角切线均布，焊接在中心点火套管外壁和燃器内壁上。

所述带燃气对喷孔的旋翼燃烧头，由24-32块夹套板组成，成25-45°仰角切线均布，每块各面钻有1-2排φ3-5mm出气孔，组装后形成对喷式，夹套旋翼板与燃烧器外壁燃气腔焊接相连通，与中心点火套管外壁形成紧密接触(不焊接)，满足热胀冷缩要求。旋翼燃烧头与二级旋翼混合板间有150-500mm的气体流动混合空间。夹套旋翼板侧边看从外向内呈10-12°夹角；

所述燃气腔与混合腔同轴设置在外层，与夹套旋翼板焊接相通；燃气进口管与空气进口管成90°角分布。

所述点火套管设置在燃烧器中心，可安装自动点火装置或人工点火。

所述观火孔管与点火套管共用，可安装自动检测火焰装置。

本发明的有益效果是：①由于180℃的烟气与空气的均匀混合降低了氧气含量，避免了燃烧高温的形成，降低了氮氧化物的生成条件，保证了NOx低于40ppm的排放要求。②由于天然气甲烷含量高、热值高，在锅炉燃烧中需近一倍的过量空气才能将燃烧温度控制在1100℃以下，常温空气进炉180℃排出，造成5％左右的热量损失，为此，180℃的烟气替代过剩空气降低燃烧温度，就节约了5％左右的能源。③本装置的预混效果好，遇火即刻燃烧，具有燃烧火焰短、温度低、燃烧净、无喘振的特点。

附图说明

以下根据附图说明和具体实施方式对本发明作进一步阐明。

图1为本发明结构示意图；

图2左视图；

图3右视图；

图4为图1的A-A向结构示意图；

图5为夹套燃气旋翼板；

图6燃烧气体在炉膛内的流动轨迹。

图中，1、点火棒；2、点火观火套管；3、空气进口；4、烟气进口；5、空气、烟气初混腔；6、一级旋翼混合板；7、一级混合腔；8、二级旋翼混合板；9、二级混合腔；10、燃器固定法兰；11、天然气进口；12、燃气腔；13、夹套燃气旋翼燃烧头；14、连接法兰；15、夹套燃气旋翼板、16、燃气出口小孔。

具体实施方式

图1、图2、图3为本发明一种低氧化氮排放的全预混燃气燃烧装置。图6是燃烧气体在炉膛内成旋转流动形态示意图。

如图1、图2、图3所示可见，所述一种低氧化氮排放的全预混燃气燃烧装置结构包括：1、点火棒；2、点火观火套管；3、空气进口；4、烟气进口；5、空气烟气初混腔；6、一级旋翼混合板；7、一级混合腔；8、二级旋翼混合板；9、二级混合腔；10、燃器固定法兰；11、天然气进口；12、燃气腔；13、夹套燃气旋翼燃烧；14、连接法兰；15、夹套燃气旋翼、16、燃气出口小孔。特征在于：空气进口管3、烟气进口管4、空气烟气初混腔5、构成空气烟气相对切线进入分散初混结构；一级旋翼混合版6、一级混合腔7、二级旋翼混合板8、二级混合腔9，构成空气烟气两种气体由初混到均混的结构与过程；夹套旋翼燃烧头13、夹套燃气旋翼板15、天然气进口11、天然气腔16构成燃气分布、到混合燃烧的结构与过程。

图2左视图是旋翼燃烧头13的结构图，图5是夹套燃气旋翼板结构图，由图2、图5所示可见，带燃气对喷孔的旋翼燃烧头，由24-32块夹套板组成，成25-45°仰角切线均布，每块各面钻有1-2排φ3-5mm燃气出口孔，组装后形成对喷式，夹套旋翼板与燃烧器外壁燃气腔焊接相连通，与中心点火套管外壁形成紧密接触(不焊接)，满足热胀冷缩要求。夹套旋翼板侧边看从外向内呈10-12°夹角。

从图4A-A向剖视图可以看到：所述一、二级旋翼混合版，由24-32块片组成，成25-45；仰角切线均布，焊接在中心点火套管外壁与燃器内壁上。结合图1可以看到：二级旋翼混 合板与旋翼燃烧头间有150-500mm的气体混合空间称二级混合腔。

如图1、图2、图3所示可见，所述燃气腔与混合腔同轴设置在外层，与夹套旋翼板焊接相通；燃气进口管与空气进口管成90°角分布。

从图3右视图所示可以看出，所述点火套管位于装置中心，有法兰与点火棒链接。所述观火孔是利用此套管空气通道的空隙实现，装有玻璃视镜，也可按装火焰检测设备自动检测火焰。

由图6燃烧气体在炉膛内的流动轨迹可以看出，由于旋翼燃烧头由24-32块旋翼板组成，成25-45°仰角切线均布，燃烧气体切线流向炉腔壁成螺旋状行进，有利于气体在螺旋行进中交换位置起到更好的再混合作用，使得可燃气体燃烧更完全。

锅炉烟气与空气的混合，降低了助燃空气的氧含量，当燃气与助燃氧气达到完全燃烧比例时，燃烧温度不会产生高温，不需要补充二次空气助燃与降温，避免了再次均匀混合的装置问题，喘振问题，简化了装置结构，完全达到了低温燃烧降低氧氮化物的生成机率之目的。

Claims (9)

1.一种低氧化氮排放的全预混燃气燃烧装置，包括烟气进口管、空气进口管、相对切线进气的烟气空气初混腔、一级旋翼混合板、二级旋翼混合板；燃气进口管、燃气腔、带燃气对喷孔的旋翼燃烧头；点火棒、点火观火套管；其特征在于：所述烟气、空气进口管相对切线连通烟气空气初混腔，两种气体切线进入初混腔；所述一级旋翼混合版成切线内旋，设置在初混腔顶端，与二级旋翼混合板相隔150-500mm构成一级混合腔；所述二级旋翼混合版成切线内旋，与旋翼燃烧头相距150-500mm构成二级混合腔；所述旋翼混合版，由24-32块旋翼片组成，成25-45°仰角切线均布；所述带燃气对喷孔的旋翼燃烧头，由24-32块夹套板组成，成25-45°度仰角切线均布，每块各面钻有1-2排φ3-5mm燃气出口孔，组装后形成对喷式，夹套旋翼板与燃气腔相连通；所述燃气腔与混合腔同轴设置在外层，有燃气进口管连通；所述点火观火套管设置在燃烧器中心，可实现人工或自动点火，所述观火套管与点火套管共用，可安装自动观火装置。

2.根据权利要求1所述一种低氧化氮排放的全预混燃气燃烧装置，其特征在于：所述烟气进口管、空气进口管相对切线焊接在烟气空气初混腔上，气体呈切线进入旋转流动混合。

3.根据权利要求1所述一种低氧化氮排放的全预混燃气燃烧装置，其特征在于：所述一级旋翼混合板，设置在初混腔出口端，与二级旋翼混合板相隔150-500mm构成一级混合腔。

4.根据权利要求1所述一种低氧化氮排放的全预混燃气燃烧装置，其特征在于：所述二级旋翼混合板，设置在一级混合腔出口端，与旋翼燃烧板相隔150-500mm构成二级混合腔。

5.根据权利要求1所述一种低氧化氮排放的全预混燃气燃烧装置，其特征在于：所述一级、二级旋翼混合板，由24-32块旋翼片组成，成25-45°仰角切线均布，焊接在中心点火套管外壁和燃器内壁上。

6.根据权利要求1所述一种低氧化氮排放的全预混燃气燃烧装置，其特征在于：所述带燃气对喷孔的旋翼燃烧头，由24-32块夹套板组成，成25-45°仰角切线均布，每块各面钻有1-2排φ3-5mm出气孔，组装后形成对喷式，夹套旋翼板与燃烧器外壁燃气腔焊接相连通，与中心点火套管外壁采用不焊接紧密接触，满足热胀冷缩要求；旋翼燃烧头与二级旋翼混合板间有150-500mm的气体流动混合空间；夹套旋翼板侧边看从外向内呈10-12°夹角。

7.根据权利要求1所述一种低氧化氮排放的全预混燃气燃烧装置，其特征在于：所述燃气腔与混合腔同轴设置在外层，与夹套旋翼板焊接相通；燃气进口管与空气进口管成90°角分布。

8.根据权利要求1所述一种低氧化氮排放的全预混燃气燃烧装置，其特征在于：所述 点火套管设置在燃烧器中心，可安装自动点火装置或人工点火。

9.根据权利要求1所述一种低氧化氮排放的全预混燃气燃烧装置，其特征在于：所述观火孔管与点火套管共用，可安装自动检测火焰装置。