一种可抑制燃烧震荡的低氮燃烧系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种可抑制燃烧震荡的低氮燃烧系统，适用于燃用气体燃料的预混式燃烧器。目前采用预混燃烧方式燃烧具有燃烧系统产生共振发生损坏的风险。本实用新型专利技术包括燃料气体流量控制总阀、中央喷嘴燃料控制阀、双联喷嘴燃料控制阀、三联喷嘴燃料控制阀、控制单元、压力脉动传感器、烟气成分分析仪、旋流器叶片外侧节流孔板、旋流器叶片内侧节流孔板、旋流器叶片外侧燃料喷口、旋流器叶片内侧燃料喷口、旋流器叶片、喷嘴组件、燃烧室外壳、火焰筒、信号传输线和燃料气体管路；可在降低氮氧化物排放的同时，保持稳定燃烧不发生燃烧震荡现象。

A Low Nitrogen Combustion System with Combustion Oscillation Suppression

The utility model relates to a low nitrogen combustion system capable of suppressing combustion oscillation, which is suitable for a premixed burner fueled with gas fuel. At present, premixed combustion has the risk of resonance damage of combustion system. The utility model comprises a fuel gas flow control main valve, a central nozzle fuel control valve, a dual nozzle fuel control valve, a triple nozzle fuel control valve, a control unit, a pressure fluctuation sensor, a flue gas composition analyzer, an outer throttle orifice plate of a cyclone blade, an inner throttle orifice plate of a cyclone blade, an outer fuel nozzle of a cyclone blade, and an inner fuel nozzle of a cyclone blade. Cyclone blade, nozzle assembly, combustion chamber shell, flame tube, signal transmission line and fuel gas pipeline can reduce the emission of nitrogen oxides while maintaining stable combustion without combustion oscillation.

【技术实现步骤摘要】
一种可抑制燃烧震荡的低氮燃烧系统
本技术涉及一种可抑制燃烧震荡的低氮燃烧系统，适用于燃用气体燃料的预混式燃烧器。
技术介绍
由于环保要求的需要，国家对燃用天然气的燃烧装置的氮氧化物排放做了最高限要求，目前主流的技术是采用预混燃烧方式燃烧，即将燃料和空气混合后送入燃烧室燃烧，降低了燃烧局部高温以减小氮氧化物的生成，如申请号为201710600180.0的中国专利，但预混燃烧方式稳定燃烧窗口比较狭窄，在接近熄火极限附近会发生燃烧震荡现象导致熄火，此外燃料流量或空气的波动也会导致某个频段的燃烧压力脉动值升高，这个频率一旦与燃烧器固有频率重合会导致燃烧系统产生共振发生损坏，依照本技术专利设计方法可避免上述问题的发生。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理的可抑制燃烧震荡的低氮燃烧系统，可在降低氮氧化物排放的同时，保持稳定燃烧不发生燃烧震荡现象。本技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种可抑制燃烧震荡的低氮燃烧系统，其特征在于，包括燃料气体流量控制总阀、中央喷嘴燃料控制阀、双联喷嘴燃料控制阀、三联喷嘴燃料控制阀、控制单元、压力脉动传感器、烟气成分分析仪、旋流器叶片外侧节流孔板、旋流器叶片内侧节流孔板、旋流器叶片外侧燃料喷口、旋流器叶片内侧燃料喷口、旋流器叶片、喷嘴组件、燃烧室外壳、火焰筒、信号传输线和燃料气体管路；所述燃料气体管路与喷嘴组件连通，所述燃料气体管路与喷嘴组件之间安装有燃料气体流量控制总阀；所述喷嘴组件包括中央喷嘴、双联喷嘴和三联喷嘴，所述燃料气体管路与中央喷嘴之间安装有中央喷嘴燃料控制阀，所述燃料气体管路与双联喷嘴之间安装有双联喷嘴燃料控制阀，所述燃料气体管路与三联喷嘴之间安装有三联喷嘴燃料控制阀；所述喷嘴组件与火焰筒连通，所述火焰筒的外部设置有燃烧室外壳；所述压力脉动传感器和烟气成分分析仪均与火焰筒连接，且压力脉动传感器和烟气成分分析仪均通过信号传输线与控制单元连接，所述控制单元分别与中央喷嘴燃料控制阀、双联喷嘴燃料控制阀和三联喷嘴燃料控制阀连接；所述喷嘴组件布置有旋流器叶片外侧燃料喷口、旋流器叶片内侧燃料喷口和流器叶片，所述旋流器叶片外侧燃料喷口设置在旋流器叶片的外侧，所述旋流器叶片内侧燃料喷口设置在旋流器叶片的内侧，所述旋流器叶片外侧燃料喷口设置有旋流器叶片外侧节流孔板，所述旋流器叶片内侧燃料喷口设置有旋流器叶片内侧节流孔板。进一步而言，燃烧器具有若干个喷嘴，不同数量的喷嘴分成若干组，每组喷嘴共用一路燃料；所述中央喷嘴燃料控制阀控制中央喷嘴的燃料供应，所述双联喷嘴燃料控制阀控制双联喷嘴的燃料供应，所述三联喷嘴燃料控制阀控制三联喷嘴的燃料供应；同一路燃料控制的喷嘴在圆周方向均匀分布。进一步而言，燃烧器具有若干个喷嘴，所述中央喷嘴的直径最小，所述中央喷嘴的直径是其它燃料喷嘴流通面积的0.4-0.6倍。一种如上所述的可抑制燃烧震荡的低氮燃烧系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法如下：天然气通过燃料气体管路，流经燃料气体流量控制总阀，此阀门用于控制燃料气的总流量，之后天然气经由中央喷嘴燃料控制阀、双联喷嘴燃料控制阀和三联喷嘴燃料控制阀分别进入三组燃烧器中；空气由燃烧室外壳和火焰筒之间的通道经过喷嘴组件，与天然气混合后进入火焰筒燃烧；压力脉动传感器和烟气成分分析仪分别采集燃烧过程中燃烧脉动值和排放值，通过信号传输线传输至控制单元，一旦燃烧参数发生异常，控制单元便会微调中央喷嘴燃料控制阀、双联喷嘴燃料控制阀和/或三联喷嘴燃料控制阀的开度，来保证燃烧恢复正常。进一步而言，通过开启不同数量的燃烧喷嘴，实现不同的燃烧模式，用来控制燃烧负荷由低到高变化，在整个燃烧过程中中央喷嘴全程开启用以维持燃烧稳定。比如，在启动时开启中央喷嘴，负荷在20%以下时，开启中央喷嘴和双联喷嘴，负荷在20%-50%时，开启中央喷嘴和三联喷嘴，在50%负荷以上时，开启全部喷嘴。进一步而言，为了抑制燃烧震荡，削弱共振的振幅，控制各燃料控制阀的开度，使得在每种燃烧模式下不同燃料控制阀控制的喷嘴出口附近局部当量比不同；每种燃烧模式下随着气体流量控制燃料气体流量控制总阀开度增加，中央喷嘴燃料控制阀开度逐渐减小，双联喷嘴燃料控制阀或三联喷嘴燃料控制阀开度不断增加。进一步而言，无论在哪种燃烧模式下，通过调整中央喷嘴燃料控制阀、双联喷嘴燃料控制阀和/或三联喷嘴燃料控制阀，保证中央喷嘴出口当量比最高，三联喷嘴出口当量比次之，双联喷嘴出口当量比最低。进一步而言，当压力脉动传感器检测到燃烧室内某个频段脉动幅值大幅度增加时，控制单元自动调整中央喷嘴燃料控制阀、双联喷嘴燃料控制阀和/或三联喷嘴燃料控制阀的开度，最终使燃烧压力脉动值恢复正常。例如，在燃烧系统调整过程中，保证中央喷嘴的燃料流量不小于最低熄火燃料流量的1.2倍，使中央喷嘴始终处于相对稳定的燃烧状态，其它集管燃料控制阀开度以每0.5%的步长增加，最大调整幅度不超过10%。直到燃烧室压力脉动值降低至报警值以下。进一步而言，当烟气成分分析仪监测到烟气中NOx增加时，控制单元自动调整中央喷嘴燃料控制阀、双联喷嘴燃料控制阀和/或三联喷嘴燃料控制阀的开度，最终使NOx排放恢复正常值。例如，在燃烧系统调整过程中，保证中央喷嘴的燃料流量不小于最低熄火燃料流量的1.2倍，使中央喷嘴始终处于相对稳定的燃烧状态，其它集管燃料控制阀开度以每0.5%的步长减小，最大调整幅度不超过10%。直到烟气中NOx含量降低到正常值以下。进一步而言，旋流器叶片外侧燃料喷口和旋流器叶片内侧燃料喷口的燃料流量分别通过旋流器叶片外侧节流孔板和旋流器叶片内侧节流孔板进行调节；当控制单元的调整方法无效时，通过改变旋流器叶片外侧节流孔板和旋流器叶片内侧节流孔板的孔径来进行调整。本技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）采用分级燃烧技术，灵活控制负荷，使每个燃烧器附近的当量比都控制在比较理想的区间，提高燃烧稳定性，降低排放。（2）采用不对称燃烧技术，使每组燃烧器的燃烧强度都不同，从而避免了燃烧脉动同一个频段振幅过大的情况，减小了系统共振风险。（3）燃烧系统预先编程，具有自动调整的功能，可以减小或避免由燃料热值或燃烧空气温度变化产生的燃烧压力脉动过大现象。附图说明图1是本技术实施例中可抑制燃烧震荡的低氮燃烧系统的结构示意图。图2是本技术实施例中喷嘴组件局部结构示意图。图3是本技术实施例中喷嘴分组的结构示意图。图中：燃料气体流量控制总阀1、中央喷嘴燃料控制阀2、双联喷嘴燃料控制阀3、三联喷嘴燃料控制阀4、控制单元5、压力脉动传感器6、烟气成分分析仪7、旋流器叶片外侧节流孔板8、旋流器叶片内侧节流孔板9、旋流器叶片外侧燃料喷口10、旋流器叶片内侧燃料喷口11、旋流器叶片12、喷嘴组件13、燃烧室外壳14、火焰筒15、信号传输线16、燃料气体管路17、中央喷嘴131、双联喷嘴132、三联喷嘴133。具体实施方式下面结合附图并通过实施例对本技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本技术的解释而本技术并不局限于以下实施例。实施例。参见图1至图3，本实施例中的可抑制燃烧震荡的低氮燃烧系统，包括燃料气体流量控制总阀1、中央喷嘴燃料控制阀2、双联喷嘴燃料控制阀3、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可抑制燃烧震荡的低氮燃烧系统，其特征在于，包括燃料气体流量控制总阀（1）、中央喷嘴燃料控制阀（2）、双联喷嘴燃料控制阀（3）、三联喷嘴燃料控制阀（4）、控制单元（5）、压力脉动传感器（6）、烟气成分分析仪（7）、旋流器叶片外侧节流孔板（8）、旋流器叶片内侧节流孔板（9）、旋流器叶片外侧燃料喷口（10）、旋流器叶片内侧燃料喷口（11）、旋流器叶片（12）、喷嘴组件（13）、燃烧室外壳（14）、火焰筒（15）、信号传输线（16）和燃料气体管路（17）；所述燃料气体管路（17）与喷嘴组件（13）连通，所述燃料气体管路（17）与喷嘴组件（13）之间安装有燃料气体流量控制总阀（1）；所述喷嘴组件（13）包括中央喷嘴（131）、双联喷嘴（132）和三联喷嘴（133），所述燃料气体管路（17）与中央喷嘴（131）之间安装有中央喷嘴燃料控制阀（2），所述燃料气体管路（17）与双联喷嘴（132）之间安装有双联喷嘴燃料控制阀（3），所述燃料气体管路（17）与三联喷嘴（133）之间安装有三联喷嘴燃料控制阀（4）；所述喷嘴组件（13）与火焰筒（15）连通，所述火焰筒（15）的外部设置有燃烧室外壳（14）；所述压力脉动传感器（6）和烟气成分分析仪（7）均与火焰筒（15）连接，且压力脉动传感器（6）和烟气成分分析仪（7）均通过信号传输线（16）与控制单元（5）连接，所述控制单元（5）分别与中央喷嘴燃料控制阀（2）、双联喷嘴燃料控制阀（3）和三联喷嘴燃料控制阀（4）连接；所述喷嘴组件（13）布置有旋流器叶片外侧燃料喷口（10）、旋流器叶片内侧燃料喷口（11）和旋流器叶片（12），所述旋流器叶片外侧燃料喷口（10）设置在旋流器叶片（12）的外侧，所述旋流器叶片内侧燃料喷口（11）设置在旋流器叶片（12）的内侧，所述旋流器叶片外侧燃料喷口（10）设置有旋流器叶片外侧节流孔板（8），所述旋流器叶片内侧燃料喷口（11）设置有旋流器叶片内侧节流孔板（9）。...

【技术特征摘要】
1.一种可抑制燃烧震荡的低氮燃烧系统，其特征在于，包括燃料气体流量控制总阀（1）、中央喷嘴燃料控制阀（2）、双联喷嘴燃料控制阀（3）、三联喷嘴燃料控制阀（4）、控制单元（5）、压力脉动传感器（6）、烟气成分分析仪（7）、旋流器叶片外侧节流孔板（8）、旋流器叶片内侧节流孔板（9）、旋流器叶片外侧燃料喷口（10）、旋流器叶片内侧燃料喷口（11）、旋流器叶片（12）、喷嘴组件（13）、燃烧室外壳（14）、火焰筒（15）、信号传输线（16）和燃料气体管路（17）；所述燃料气体管路（17）与喷嘴组件（13）连通，所述燃料气体管路（17）与喷嘴组件（13）之间安装有燃料气体流量控制总阀（1）；所述喷嘴组件（13）包括中央喷嘴（131）、双联喷嘴（132）和三联喷嘴（133），所述燃料气体管路（17）与中央喷嘴（131）之间安装有中央喷嘴燃料控制阀（2），所述燃料气体管路（17）与双联喷嘴（132）之间安装有双联喷嘴燃料控制阀（3），所述燃料气体管路（17）与三联喷嘴（133）之间安装有三联喷嘴燃料控制阀（4）；所述喷嘴组件（13）与火焰筒（15）连通，所述火焰筒（15）的外部设置有燃烧室外壳（14）；所述压力脉动传感器（6）和烟气成分分析仪（7）均与火焰筒（15）连接，且压力脉动传感器（6）和烟气...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁阳，石永锋，郝建刚，李明，张梦可，刘志敏，徐婷婷，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33