一种低氮燃烧设备的冷焰燃烧装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种低氮燃烧设备的冷焰燃烧装置，包括混合器限流扩散装置、整流板、六边形热管式降温阻火列管以及火焰降温列管；空气和燃气混合后的混合气体进入所述冷焰燃烧装置，所述混合气体经整流板整流后进入六边形热管式降温阻火列管的通气缝隙，混合气体通过六边形热管式降温阻火列管后被点燃在火焰核心高温区，布置火焰降温列管对火焰的核心焰进行降温而达到抑制热力型氮氧化物产生实现天然气的低氮燃烧。本实用新型专利技术冷焰燃烧装置可以实现天然气燃烧排放烟气中NOx排放在20mg/Nm3以下、CO排放在10mg/Nm3以下。以下。以下。

【技术实现步骤摘要】
一种低氮燃烧设备的冷焰燃烧装置


[0001]本技术涉及清洁能源
，具体涉及一种后预混冷焰燃烧耦合矩阵管模式壁结构超低氮燃烧设备中冷焰燃烧装置实现天然气能源低电耗、高能效和超低氮排放应用。

技术介绍

[0002]随着我国经济社会的发展，原有的能源发展模式已经不能满足社会发展需求，节能环保的能源利用形式是目前的发展的方向。国家长期能源发展战略计划在2030以前压缩煤炭在一次能源消费占比重降低至50%以下。数据显示：从 2006 年到2015 年，全球煤炭和石油消费比重下降约 2.3 个百分点，而天然气比重提高约1个百分点。2015年我国的天然气消费量高达1931亿立方米，“十二五”期间年均增长约12.4%，累计消费天然气约 8300亿立方米，是“十一五”消费量的2倍。2015年天然气在一次能源消费中的比重从2010年的4.4%提高到5.9%，提高了1.5个百分点。“十三五”规划明确将天然气在我国一次能源消费中的比重提高到10%，逐步将天然气发展成为我国的主体能源之一，在一次能源应用中燃气锅炉是天然气能源利用的重要设备，天然气本身是一种清洁能源，但在能源转换过程中燃烧产生NOx，燃气锅炉在燃烧时会产生大量氮氧化物，氮氧化物进入大气环境后，会对环境和人体健康造成严重危害：（1）对人体的致毒作用，氮氧化物在一定浓度范围内时，具有强烈的刺激性，根据EPA 报道指出，短时间处于高浓度的NO2中会诱发呼吸系统疾病，会增加5
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12岁儿童呼吸道疾病的风险。EPA认为，长时间处于 NO2中会引发肺部感染，并且在肺部形成病变。（2）对植物的损害作用NO2影响农作物发育，抑制豌豆、西红柿生长，柑橘减产。（3）与碳氢化合物结合，在光照条件下，氮氧化物会反应形成光化学烟雾。（4）氮氧化物也是酸雨、酸雾形成的主要原因，NO 和NO2会与周围空气中的水分形成NO3‑
和H
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，导致金属表面严重腐蚀。（5）NOx 参与臭氧层的破坏。通过研究燃气锅炉低氮燃烧技术，有效改善燃气锅炉燃烧过程中释放的氮氧化物情况，可以有效提高人们生存环境的质量，减少环境对人们身体健康造成的威胁。
[0003]根据2016年8月28日北京发布《关于深化燃气（油）锅炉氮氧化物治理确保污染物达标排放的通告》（以下简称“通告”），北京市全面开展了低氮改造等锅炉氮氧化物治理工作，以确保2017年4月1日后，在用燃气（油）锅炉氮氧化物排放浓度执行 80mg/m3的排放限值，新建锅炉执行30mg/m3的排放限值。
[0004]依据NOx产生机理天然气燃烧产生NOx主要形式为快速型和热力型其中分别占比为10%和90%，快速型NOx产生温度起点为900℃，热力型NOx产生的温度起点为1500℃，热力型NOx生成速率随着核心区温度每增加100℃NOx生成速率增加6
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8倍，要降低NOx生成就要降低燃烧的核心区温度。目前天然气超低氮燃烧主要技术路线有三种：1）烟气循环加扩散燃烧；2）金属织物式预混表面燃烧；3）多孔介质式预混表面燃烧；其中烟气循环加扩散燃烧技术原理是回收部分（10
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25%）燃烧后的烟气与新风混合降低助燃风氧浓度进而降低反应烈度降低核心区温度达到低氮燃烧的目的，此技术存在两个问题：1）燃烧后通过炉膛烟气
量增加，鼓风机负荷，电耗增加，炉膛背压增加，出力下降；2）回流烟气中有17%左右的水蒸气分压与冷空气混合后会不可避免的冷凝形成冷凝水，降低设备寿命，降低用户满意度。预混表面燃烧技术是通过增加过量空气系数增加燃烧面积，将集中火焰分散成诸多小火苗降低核心区燃烧温度进而实现低氮，其缺点是需要配置过滤器需要定期更换过滤器，过滤器在使用过程中存在堵塞风险，有诸多爆炸爆燃的技术风险。

技术实现思路

[0005]本技术设计了一种低氮燃烧设备的冷焰燃烧装置，其解决的技术问题是燃气锅炉是天然气能源利用的重要设备，天然气本身是一种清洁能源，但在能源转换过程中燃烧产生NOx，燃气锅炉在燃烧时会产生大量氮氧化物，氮氧化物进入大气环境后，会对环境和人体健康造成严重危害。
[0006]为了解决上述存在的技术问题，本技术采用了以下方案：
[0007]一种低氮燃烧设备的冷焰燃烧装置，其特征在于：包括混合器限流扩散装置、整流板、六边形热管式降温阻火列管以及火焰降温列管；空气和燃气混合后的混合气体进入所述冷焰燃烧装置，所述混合气体经整流板整流后进入六边形热管式降温阻火列管的通气缝隙，混合气体通过六边形热管式降温阻火列管后被点燃在火焰核心高温区，布置火焰降温列管对火焰的核心焰进行降温而达到抑制热力型氮氧化物产生实现天然气的低氮燃烧。
[0008]优选地，经过火焰降温列管后被引火和火焰感知装置引燃并感知火焰，并将感知火焰信号上传综合控制器，确定稳定燃烧建立。
[0009]优选地，所述六边形热管式降温阻火列管的通气缝隙宽度和长度确保混合气流速在4
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15m/s，在此速度范围内正常运行下能避免回火。
[0010]优选地，所述六边形热管式降温阻火列管包括多个六边形管组合而成，相邻两根六边形管通过各自的平面外壁相互连接，并且所述通气缝隙位于相互连接的两个平面外壁之间。
[0011]优选地，整流板包括一次整流板和二次整流板，所述混合气体依次经一次整流板和二次整流板整流后进入六边形热管式降温阻火列管的通气缝隙。
[0012]优选地，所述火焰降温列管也包括多根降温管，多根降温管相互连接形成平面结构，相邻两根降温管之间存在空隙供气体通过。
[0013]该低氮燃烧设备的冷焰燃烧装置具有以下有益效果：
[0014]（1）本技术冷焰燃烧装置可以实现天然气燃烧排放烟气中NOx排放在20mg/Nm3以下、CO排放在10mg/Nm3以下。
[0015]（2）本技术后预混冷焰燃烧耦合矩阵管模式壁结构超低氮燃烧设备中通过综合控制器对燃气调控装置和风量调控装置执行器线性、比例高精度控制能实现风气配比的高稳定性控制精度达到1/1000，保证燃烧过程中的稳定性。
[0016]（3）本技术后预混冷焰燃烧耦合矩阵管模式壁结构超低氮燃烧设备中冷焰燃烧装置中六边形热管式降温阻火列管通过特特殊排布能将混和后混合气流速控制在4
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15m/s之间有效避免燃烧中回火，同时通过热管传热原理能极大提升传热系数，在锅炉运行中突然断电时可起到快速吸热使混合气温度降低至燃点以下避免回火。
[0017]（4）本技术后预混冷焰燃烧耦合矩阵管模式壁结构超低氮燃烧设备整体烟气
回程为一回程流通截面积大，流速低，炉膛背压低燃烧流场抗干扰能力强，能降低鼓风机电耗降低，实现该设备低电耗、高热效率和低NOx排放。
[0018]（5）本技术后预混冷焰燃烧耦合矩阵管模式壁结构超低氮燃烧设备采用矩阵管模式壁结构有效减小炉膛体积增加受热面实现设备的小型化减少设备占地面积，模式壁结构外测不受热具备下降管功能，实现自然循环结构简单。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低氮燃烧设备的冷焰燃烧装置，其特征在于：包括混合器限流扩散装置、整流板、六边形热管式降温阻火列管以及火焰降温列管；空气和燃气混合后的混合气体进入所述冷焰燃烧装置，所述混合气体经整流板整流后进入六边形热管式降温阻火列管的通气缝隙，混合气体通过六边形热管式降温阻火列管后被点燃在火焰核心高温区，布置火焰降温列管对火焰的核心焰进行降温而达到抑制热力型氮氧化物产生实现天然气的低氮燃烧。2.根据权利要求1所述的低氮燃烧设备的冷焰燃烧装置，其特征在于：经过火焰降温列管后被引火和火焰感知装置引燃并感知火焰，并将感知火焰信号上传综合控制器，确定稳定燃烧建立。3.根据权利要求2所述的低氮燃烧设备的冷焰燃烧装置，其特征在于：所述六边形热管式降温阻火列管的通气缝隙宽度和长度确...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴同杰，代文娟，刘鹤，吴庆福，刘忠赫，李炳希，赵冀哲，郭红召，王冲，金艺花，
申请(专利权)人：北京富士特锅炉有限公司，
类型：新型
国别省市：