一种实现低氮排放的燃烧器及使用方法技术

本发明专利技术提供了一种实现低氮排放的燃烧器及使用方法，该燃烧器包括壳体，长明灯组件，燃气组件，内燃预混通道，循环烟气通道，外燃预混通道，其中，内燃预混通道、循环烟气通道和外燃预混通道的进气口分别位于壳体的风箱的进气口内，在各进气口处安装有气体流量调节门。本发明专利技术采用多通道空气分级结合，利用循环烟气预混、单独烟气通道的双路混合技术，有机融合现有技术的优点，避免其缺点，在小型锅炉下使其氮氧化物排放浓度接近全预混表面燃烧在～20mg/m

【技术实现步骤摘要】
一种实现低氮排放的燃烧器及使用方法
本专利技术锅炉领域，特别是涉及一种能够将大型锅炉的氮氧化物排放量降低至50mg/m3燃烧器，以及使用该燃烧器实现低氮排放的方法。
技术介绍
燃气燃烧氮氧化物排放浓度主要来源是热力型，即在高温下空气中的N2与O2直接反应生成，通常1500℃以上该反应开始剧烈，低于该温度时，生成量较少；天然气主要组分是甲烷(CH4)，其着火温度范围645～850℃，1000℃左右的高温环境能保证甲烷(CH4)的高效燃尽，而该温度下生成氮氧化物量很少。现有的全预混表面燃烧方式的燃烧器，就是利用这一原理，控制氮氧化物排放浓度在20mg/m3以内的超低水平。而采用空气分级、燃气分级的低氮燃烧器，则难以达到全预混那样的混合程度，在燃烧过程中，总存在高温富氧的局部空间，最好的水平也仅能控制氮氧化物排放浓度在80mg/m3以内的水平，这种水平，还是利用部分燃气燃烧产生烟气加以利用的效果，否则会更高。烟气再循环低氮燃烧技术的本质是降低燃烧空气中的氧浓度、燃烧强度减弱、温度水平降低，因而可以降低燃气燃烧时热力型为主要来源的氮氧化物排放浓度。目前在小功率燃气锅炉上(10蒸吨以下)，采用全预混表面燃烧的燃气燃烧器，可以控制氮氧化物排放浓度在20mg/m3以下，由于存在回火爆炸的安全隐患，应用范围受限。采用各种结构形成燃气分级、空气分级的燃气燃烧器，较好的水平可以控制氮氧化物排放浓度在80mg/m3以下水平；燃气空气分级与烟气再循环结合的低氮燃烧器，可控制氮氧化物排放浓度在30mg/m3以下水平。大型动力锅炉通常使用多台燃烧器布置，目前先进的低氮燃烧器可以控制氮氧化物排放浓度在100～150mg/m3水平；结合烟气再循环低氮燃烧技术，可以控制氮氧化物排放浓度在～80mg/m3以下水平。但还是难以稳定达到超低排放标准(氮氧化物排放浓度在～50mg/m3以下)。如上所述，目前的技术状态，在小功率燃气锅炉上，单台燃烧器时，可以控制氮氧化物排放浓度在30mg/m3以下的水平；在大型燃气动力锅炉上，多台燃烧器布置时，即使采用国外技术，也只能控制氮氧化物排放浓度在80mg/m3以内的水平。不能满足日益严格的超低排放环保标准，因此，技术上有进一步研发的必要性，且有一定的市场需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种能够将大型锅炉的氮氧化物排放量降低至50mg/m3燃烧器，以及使用该燃烧器实现低氮排放的方法。特别地，本专利技术提供一种实现低氮排放的燃烧器，包括：壳体，一端为与锅炉连接的出气端，另一端为供气体进入的风箱，风箱的开口方向与出气端方向垂直，在中心轴线上安装有一端穿出风箱的中心套管；在壳体内安装有：长明灯组件，用于点燃燃气，安装在中心套管的内部，其控制端位于中心套管穿出风箱的一端外；燃气组件，为间隔设置在中心套管外圆周以输送燃气的管状体，其燃气进气口位于壳体的风箱外；内燃预混通道，为间隔设置在燃气组件外圆周以输送由烟气和空气构成的混合气体的管状体；循环烟气通道，为间隔设置在内燃预混通道外圆周以输送纯烟气的管状体；外燃预混通道，为间隔设置在循环烟气通道外圆周以输送由烟气和空气构成的混合气体的管状体；其中，内燃预混通道、循环烟气通道和外燃预混通道的进气口分别位于风箱的进气口内，且各进气口分别通过倾斜状扩口段安装在各自通道的侧壁上，在各进气口处安装有气体流量调节门。在本专利技术的一个实施方式中，作为输送混合气体的所述内燃预混通道占比61.8～82％，外燃预通道占比18～38.2％。在本专利技术的一个实施方式中，所述燃气组件的出气端的端面上，沿圆周均匀分布多个喷口；在所述燃气组件的出气端的外圆周侧壁上，均布多个周界气枪喷管，周界气枪喷管相对所述燃气组件的固定角度在α～90°之间，其中α为顺着所述燃气组件内部气体的旋转方向而倾斜的角度，在每个周界气枪喷管朝向壳体出气端的侧面上等分设置喷口或槽缝。在本专利技术的一个实施方式中，所述喷孔或槽缝的出口角度与气体在所述燃气组件内的旋转方向相反，且与燃气组件的轴心线夹角为0°～90°之间。在本专利技术的一个实施方式中，所述燃气组件的出气端通过安装在所述周界气枪喷管顶端的调节螺栓，与所述内燃预混通道的内侧壁接触，通过调节螺栓的固定高度实现所述燃气组件相对所述内燃预混通道的固定。在本专利技术的一个实施方式中，所述气体流量调节门包括安装在所述外燃预混通道的进气口的套筒式风门，和安装在所述内燃预混通道的进气口的切向挡板，所述循环烟气通道的进气口直接与外部烟气通道连接。在本专利技术的一个实施方式中，所述长明灯组件包括由外至内依次嵌套安装的用于输送空气的空气管、用于输送燃气的燃气管、高能点火枪套管、用于产生电弧的高能点火枪；所述长明灯组件在所述燃气组件的出气端处形成有点火腔室，点火腔室呈文丘里突扩空间，燃气管的出口为沿圆周端面分布的燃气喷口，在点火腔室内设置有检测是否燃烧的离子火检。在本专利技术的一个实施方式中，提供一种前述燃烧器的使用方法，包括如下步骤：步骤100，由燃气通道的进气端输入燃气，燃气经过燃气通道的环形喷口和周界气枪喷管后以均匀分布的形式输出；步骤200，由内燃预混通道输入由空气和烟气按一定比例预混的混合气体，然后在燃气通道的出口处与均匀分布的燃气进行参混；步骤300，对长明灯组件进行点火，使长明灯组件的另一端形成长明灯小火炬，以引燃燃气通道出口处的燃气；步骤400，在燃烧过程中，由循环烟气通道直接将纯烟气输入锅炉内，使燃气处于高温低过量空气系数、低温高过剩空气系数状态下燃烧，实现高效燃尽和低氮燃烧。在本专利技术的一个实施方式中，通过控制外燃预混通道进气口处的套筒式控制门，使外燃预混通道向锅炉内输入由空气和烟气按一定比例预混的混合气体的流量可调节；通过控制内燃预混通道进气口处的切向挡板式控制门，使内燃预混通道向锅炉内输入由空气和烟气按一定比例预混的混合气体的旋转强度和流量可调节。在本专利技术的一个实施方式中，循环烟气量为锅炉总烟气量的10～30％，其中：纯烟气通道烟气流量为0～30％之间可调节，混合气体中烟气流量为0～20％，两项和为循环烟气量。本专利技术采用多通道空气分级结合，利用循环烟气预混、单独烟气通道的双路混合技术，有机融合现有技术的优点，避免其缺点，在小型锅炉下使其氮氧化物排放浓度接近全预混表面燃烧在～20mg/m3以内的超低水平。在大型动力锅炉多台燃烧器布置时，氮氧化物排放浓度能稳定控制在50mg/m3以下，从而满足目前的超低排放标准。附图说明图1是本专利技术一个实施方式的燃烧器结构示意图；图2是本专利技术一个实施方式的燃烧器出气端结构示意图；图3是本专利技术一个实施方式的长明灯组件结构示意图；图4是本专利技术一个实施方式的使用方法的流程示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术一个实施方式公开一种实现低氮排放的燃烧器100，其一般性地包括作为安装基础的壳体10，和安装在壳体10中由内至外套装的长明灯组件60、燃气组件50、内燃预混通道40、循环烟气通道30和外燃预混通道20。该壳体10的一端为与锅炉连接的出气端12，另一端为供气体进入的风箱11，风箱11相对出气端12的端面为封闭面，风箱11的进气端111开口方向与出气端12方向垂直，即垂直设置在壳体10的外侧壁上；在壳体10的中心轴线上安装有一端穿出风箱11封闭面的中心套本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现低氮排放的燃烧器，其特征在于，包括：壳体，一端为与锅炉连接的出气端，另一端为供气体进入的风箱，风箱的开口方向与出气端方向垂直，在中心轴线上安装有一端穿出风箱的中心套管；在壳体内安装有：长明灯组件，用于点燃燃气，安装在中心套管的内部，其控制端位于中心套管穿出风箱的一端外；燃气组件，为间隔设置在中心套管外圆周以输送燃气的管状体，其燃气进气口位于壳体的风箱外；内燃预混通道，为间隔设置在燃气组件外圆周以输送由烟气和空气构成的混合气体的管状体；循环烟气通道，为间隔设置在内燃预混通道外圆周以输送纯烟气的管状体；外燃预混通道，为间隔设置在循环烟气通道外圆周以输送由烟气和空气构成的混合气体的管状体；其中，内燃预混通道、循环烟气通道和外燃预混通道的进气口分别位于风箱的进气口内，且各进气口分别用倾斜状扩口段安装在各自通道的侧壁上，在各进气口处安装有气体流量调节门。

【技术特征摘要】
1.一种实现低氮排放的燃烧器，其特征在于，包括：壳体，一端为与锅炉连接的出气端，另一端为供气体进入的风箱，风箱的开口方向与出气端方向垂直，在中心轴线上安装有一端穿出风箱的中心套管；在壳体内安装有：长明灯组件，用于点燃燃气，安装在中心套管的内部，其控制端位于中心套管穿出风箱的一端外；燃气组件，为间隔设置在中心套管外圆周以输送燃气的管状体，其燃气进气口位于壳体的风箱外；内燃预混通道，为间隔设置在燃气组件外圆周以输送由烟气和空气构成的混合气体的管状体；循环烟气通道，为间隔设置在内燃预混通道外圆周以输送纯烟气的管状体；外燃预混通道，为间隔设置在循环烟气通道外圆周以输送由烟气和空气构成的混合气体的管状体；其中，内燃预混通道、循环烟气通道和外燃预混通道的进气口分别位于风箱的进气口内，且各进气口分别用倾斜状扩口段安装在各自通道的侧壁上，在各进气口处安装有气体流量调节门。2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，作为输送混合气体的所述内燃预混通道占比61.8～82％，外燃预通道占比18～38.2％。3.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃气组件的出气端的端面上，沿圆周均匀分布多个喷口；在所述燃气组件的出气端的外圆周侧壁上，均布多个周界气枪喷管，周界气枪喷管相对所述燃气组件的固定角度在α～90°之间，其中α为顺着所述燃气组件内部气体的旋转方向而倾斜的角度，在每个周界气枪喷管朝向壳体出气端的侧面上等分设置喷口或槽缝。4.根据权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，所述喷孔或槽缝的出口角度与气体在所述燃气组件内的旋转方向相反，且与燃气组件的轴心线夹角为0°～90°之间。5.根据权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，所述燃气组件的出气端通过安装在所述周界气枪喷管顶端的调节螺栓，与所述内燃预混通道的内侧壁接触，通过调节螺栓的固定高度实现所述燃气组件相对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑平安，
申请(专利权)人：郑平安，
类型：发明
国别省市：陕西,61