一种空气分级燃烧装置和空气分级配置方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种空气分级的燃烧装置及其空气分级配置方法，所解决的是降低NOx排放量的技术问题。属燃烧设备降排技术领域。所述燃烧装置包括喉口，燃烧器，外环筒，以及与外环筒紧密贴合相接的耐火材料层，其特征在于：喉口与外环筒之间为外层助燃空气通道，外层助燃空气通道的前端固定板位置，置有圆环形狭缝喷口/或圆柱状喷枪枪头，狭缝喷口/圆柱状喷枪枪头喷气方向向炉膛的四周炉壁倾斜。本发明专利技术实行助燃空气分级配置，使5%～30%的助燃空气量从喉口外助燃空气通道内进入，从圆环形狭缝喷口/或圆柱状喷枪枪头喷出，减少喉口内助燃空气的配置量，在锅炉燃烧主燃区域进行整体浓淡燃烧，达到NOx的超低氮排放的目的。

Air staged combustion device and air staged configuration method

The invention relates to a combustion device with air classification and its air grading configuration method, which solves the technical problem of reducing NOx emission. It belongs to the field of combustion equipment discharge technology. The combustion apparatus comprises a throat, burner, outer tube, and the refractory material layer and the outer tube tightly connected, characterized in that: the throat tube and the outer ring between the outer air channel, front end of the fixed plate position outer combustion air channel, the ring slit nozzle and / or cylinder the shape of the spray gun head, slot nozzle / cylindrical nozzle jet direction to tilt around the furnace wall furnace. The present invention implements combustion air staging configuration, the 5% to 30% of the amount of combustion air from the combustion air passage into the throat opening, from annular slot nozzle / or cylindrical nozzle jet, configured to reduce the amount of air a throat, in the main combustion region of the overall concentration of boiler combustion combustion, low nitrogen the purpose of the emissions reached NOx.

【技术实现步骤摘要】
一种空气分级燃烧装置和空气分级配置方法
本专利技术涉及一种空气分级的燃烧装置，尤其涉及一种高热值燃气燃烧装置的空气分级配置方法，产生的火焰能与各种锅炉炉膛匹配，达到NOx超低排放目的，属于工业锅炉降排

技术介绍
在节能减排的大环境下，锅炉大气污染物排放标准中NOx的限值越来越严。北京市于2017年4月1日起，实施最严格的大气污染排放标准，新建燃气锅炉NOx排放降低须到30mg/Nm3以下，已建锅炉NOx的排放限值为80mg/Nm3。北京市政府，针对已建燃油燃气锅炉，实施低氮改造以奖代补的方式，通过财政补贴，积极鼓励供热供电单位将NOx的排放降低至80mg/Nm3以下。尾部脱硝（SCR和SNCR）可将NOx的排放指标降低至30mg/Nm3以下，但需要昂贵的前期投资和运行费用。传统的天然气低氮燃烧器，燃料和空气均设置在燃烧器的喉口内，NOx的排放为60-130mg/Nm3，难以达到30mg/Nm3的排放限值。现在市场上也陆续出现了一类新型燃气分段燃烧器，即将部分燃气喷枪布置在喉口外，实现燃气外部的分层燃烧和浓淡燃烧，并扩大燃烧范围，能在一定程度上降低NOx排放，但是如果处理不当，会出现剧烈震动问题。市场倒逼技术革新，燃气行业低氮燃烧器须进行技术创新，探索新的配风方式，实现仅采用低氮燃烧的方式，尽可能的降低NOx的初始排放指标，直至30mg/Nm3，满足最严格标准的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种空气分级燃烧装置，在保证燃料充分燃烧的前提下，在锅炉燃烧主燃区域进行整体浓淡燃烧，降低燃烧器内火焰的平均温度和峰值温度，达到NOx的超低氮排放的目的。本专利技术的技术方案是：一种空气分级燃烧装置，包括燃烧器、喉口、外层助燃空气通道、外环筒和耐火材料层，其特征在于：所述喉口和所述外环筒之间为外层助燃空气通道，所述外层助燃空气通道前端置有固定板；所述燃烧器、喉口、固定板和置于所述固定板上的外层空气喷嘴、外环筒，从里向外依次同轴对称设置，所述外环筒外壁与所述耐火材料层内壁贴合相连：所述外层空气喷嘴的进气端与所述固定板焊接连接固定，并与所述外层助燃空气通道连接相通，喷嘴喷气方向以与所述燃烧装置的中轴线之间α角向炉膛四周倾斜。所述外层空气喷嘴为由所述外环筒前端周边与所述固定板圆周边沿之间构成的圆环形狭缝喷口，自外层助燃空气通道进入的外层助燃空气，通过狭缝喷口喷入燃烧室内；所述外层空气喷嘴呈圆柱状喷枪，数量有多个，可分组沿所述固定板圆周面上不同半径的安装环线均布设置，每一组圆柱状喷枪沿相同半径的安装环线均布设置；不同组分别绕不同半径的安装环线均布设置。所述空气分级的燃烧装置的空气分级配置方法，其特征在于：燃烧器喉口外设置外层空气喷嘴，70%～95%的助燃空气量从燃烧器喉口内部区域喷出，其余5%～30%的助燃空气量从燃烧器外层助燃空气通道进入，由外层空气喷嘴喷入炉膛。燃烧器喉口内区域减少助燃空气的布置，形成浓燃烧，造成局部缺氧的目的：一方面降低了火焰平均温度和峰值温度，减少了热力型NOx的生成；另一方面未充分燃烧的燃料将会生成CO、C或者HCN等还原性物质，形成还原性气氛，在高温下还原生成的NOx，进一步降低NOx的排放浓度。前述未充分燃烧产生的CO在燃烧后期富氧区域继续燃烧保证燃烧充分，使CO的排放为零，且此时虽然空气足量，但因为火焰温度低，生成的NOx极少。故该装置在技术创新的前提下，实现了小于30mg/Nm3的超低NOx排放。本专利技术的积极效果是：提供了一种空气分级的燃烧装置，创新空气分级方法，在燃烧器外层设置外层助燃空气通道和外层空气喷嘴，在锅炉燃烧主燃区域形成整体浓淡燃烧，在充分燃烧的前提下，达到小于30mg/Nm3的超低NOx排放。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术空气分级的燃烧装置结构示意图（配置外层空气狭缝喷口）；图2是图1的A向结构示意图（狭缝喷口）；图3是是本专利技术空气分级的燃烧装置结构示意图（配置二组圆柱状喷枪）；图4是图3的A向结构示意图；图5是外层空气喷出的轨迹示意图。图中：1.燃烧器；2.喉口；3.外层助燃空气通道；4.外环筒；5.狭缝喷口；6.圆柱状喷枪枪头；7.固定板；8.耐火材料层；9.圆柱状喷枪安装环线。具体实施方式图1～图4为一种燃气空气分级的燃烧装置结构示意图，由图示可见，一种空气分级的燃烧装置，包括燃烧器1、喉口2、外层助燃空气通道3和外环筒4，其特征在于：所述喉口2和所述外环筒4之间为外层助燃空气通道3，所述外层助燃空气通道3前端置有固定板7；所述燃烧器1、喉口2、固定板7和置于所述固定板7上的外层空气喷嘴、外环筒4，从里向外依次同轴对称设置；所述外环筒4外壁与所述耐火材料层8内壁贴合相连：所述外层空气喷嘴的进气端与所述固定板7焊接固定连接，并与所述外层助燃空气通道3连接相通，喷嘴喷气方向以与所述燃烧装置的中轴线之间α角向炉膛四周倾斜。图1和图2是以配置外层空气狭缝喷口为实施例，本专利技术空气分级的燃烧装置结构示意图。所述外层空气喷嘴为由所述外环筒4前端周边与所述固定板7圆周边沿之间构成的圆环形狭缝喷口5，从外层助燃空气通道3进入的外层空气，通过狭缝喷口5喷入燃烧室内。图3和图4中所述外层空气喷嘴为喷枪枪头6，呈圆柱状，数量有多个，可按需分组设置，并沿所述固定板7表面安装环线与所述固定板7连接固定，各组均以燃烧装置的轴心为圆心、沿设定半径的安装环线9均布设置。图3和图4中圆柱状喷枪枪头6分内层和外层二组配置为例，不同组分别绕不同半径的安装环线9均布设置；同一组圆柱状喷枪枪头6沿同一半径的安装环线9均布设置。外层助燃空气通道3设置在喉口2的外侧边缘处，由喉口2和外环筒4构成，外环筒4之外是耐火材料层8。固定板7为耐火材质。当外层空气喷嘴采用圆环形狭缝喷口5形式时，外环筒4与固定板7圆周边沿之间形成外层助燃空气的狭缝喷口5。当外层空气喷嘴采用圆柱状喷枪枪头6的形式时，固定板7上置有喷枪枪头6安装环线9，外空气喷枪枪头6的尾端与固定板7上的枪头定位孔固定连接并与所述外层助燃空气通道3相通，喷枪枪头6头部深入至炉膛。工作时，燃烧器内配70%～95%的助燃空气，燃烧器内由于空气量不足，进行浓燃烧，一方面空气量不足，燃料未充分燃烧，燃料中含有的热量未充分释放出来，降低火焰平均温度和峰值温度，减少了热力型NOx的生成；另一方面燃料能分裂出具有强还原性的CO、H2、HCN等物质，抑制并降低NOx的生成；燃烧产生的高温混合烟气扩散至燃烧器1外围（如图5所示），遇从外层空气狭缝喷口5/或外空气喷枪枪头6高速喷出的5%～30%的助燃空气量，进行淡燃烧，未充分燃烧产生的CO等物质遇足量的空气继续燃烧至完全，CO的排放为零。本专利技术在燃烧器外侧设置外层助燃空气通道3，在锅炉燃烧主燃区域进行整体浓淡燃烧，降低火焰平均温度和峰值温度，减少NOx的生成，从而达到小于30mg/Nm3的超低NOx排放，并且无CO产生。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气分级燃烧装置，包括燃烧器、喉口、外层空气通道、外环筒和耐火材料层，其特征在于：所述喉口和所述外环筒之间为外层助燃空气通道，所述外层助燃空气通道前端置有固定板；所述燃烧器、喉口、固定板和置于所述固定板上的外层空气喷嘴、外环筒，从里向外依次同轴对称设置，所述外环筒外壁与所述耐火材料层内壁贴合相连：所述外层空气喷嘴的进气端与所述固定板焊接固定连接，并与所述外层助燃空气通道连接相通，喷嘴喷气方向以与所述燃烧装置的中轴线之间α角向炉膛四周倾斜。

【技术特征摘要】
1.一种空气分级燃烧装置，包括燃烧器、喉口、外层空气通道、外环筒和耐火材料层，其特征在于：所述喉口和所述外环筒之间为外层助燃空气通道，所述外层助燃空气通道前端置有固定板；所述燃烧器、喉口、固定板和置于所述固定板上的外层空气喷嘴、外环筒，从里向外依次同轴对称设置，所述外环筒外壁与所述耐火材料层内壁贴合相连：所述外层空气喷嘴的进气端与所述固定板焊接固定连接，并与所述外层助燃空气通道连接相通，喷嘴喷气方向以与所述燃烧装置的中轴线之间α角向炉膛四周倾斜。2.根据权利要求1所述一种空气分级燃烧装置，其特征在于：所述外层空气喷嘴为由所述外环筒前端周边与所述固定板圆周边沿之...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宝明，徐志斌，田莉勤，岳小俊，
申请(专利权)人：上海华之邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31