本发明专利技术涉及一种降低氮氧化物排放的燃油/燃气锅炉及其方法，属于节能减排技术和锅炉技术领域。包括燃料管道、助燃风管道、低氮燃烧器、锅炉本体、排烟管道、烟囱、循环烟气管道、助燃风机和进水管。锅炉本体的辐射换热面面积较普通锅炉减少30％～50％，对流换热面面积增加15％～25％；15％～25％的锅炉低温烟气通过循环烟气冷却器、循环烟气管道后进入助燃风机，与新鲜空气混合作为助燃风进入低氮燃烧器。本发明专利技术在不降低燃油/燃气锅炉热效率、不增加运行成本的前提下，可减少燃油/燃气锅炉氮氧化物排放20％～50％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锅炉的节能减排技术，特别是涉及一种将低氮氧化物排放的燃油/燃气锅炉及其方法，在不影响燃油/燃气锅炉热效率和运行成本的前提下，可减少燃油/燃气锅炉氮氧化物排放20 % 50 %。
技术介绍
当前低氮氧化物排放锅炉燃烧技术研究分为三个方向对燃料和空气的预处理；空气和燃料的优化配置及低氮燃烧器设计；对烟气的后处理。对于燃料和空气的预处理方法以及烟气处理方法，由于系统复杂、投资大、占地大、运行费用高等原因，对于较分散的 中、小型锅炉并不适用。低氮燃烧器在抑制氮氧化物生成的同时，往往带来燃烧效率降低、燃烧温度降低或过剩空气系数提高，带来锅炉效率降低和运行费用提高等问题。目前低氮氧化物排放燃油/燃气锅炉没有得到推广应用，存在的主要问题在于一、现有的燃油/燃气锅炉的换热面积中，一般辐射换热面占30-35%，对流换热面占65% -70%，改进燃烧装置后，锅炉结构形式没有进行相应调整，导致锅炉额定出力及热效率有所降低；二、在降低氮氧化物排放的同时，锅炉运行成本增加过多。基于上述原因，当前的低氮氧化物排放锅炉技术亟待改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以显著减少氮氧化物排放的燃油/燃气锅炉及其方法，在燃油/燃气锅炉热效率不降低和运行成本不增加的前提下，可减少燃油/燃气锅炉氮氧化物排放20 % 50 %。为实现上述目的，根据本专利技术的一方面，提供了一种降低氮氧化物排放的方法，该方法适用于燃油/燃气锅炉，所述燃油/燃气锅炉包括燃料管道、助燃风管道、低氮燃烧器、锅炉本体、排烟管道、烟囱、循环烟气冷却装置和循环烟气管道，其特征在于燃料和助燃空气分别通过燃料管道、助燃风管道进入低氮燃烧器混合燃烧；低氮燃烧器采用空气分级旋流扩散结构，通过助燃空气分级以及使用16. 8% 18. 3%低氧浓度助燃空气，使70%的助燃空气通过一级旋流叶片进入燃烧区，30%的助燃空气通过二级旋流叶片进入燃烧区，使燃烧区温度降低，实现低氮燃烧，保证低氧浓度助燃空气火焰稳定性；低氮燃烧器中产生的1180 1290°C的高温烟气，流量1250 1360m3/MW，顺序流经锅炉本体内的辐射受热面和对流受热面，所述辐射受热面为5. 7 7. lm2/MW，对流换热面面积为22. 9 28. 6m2/MW ；所述高温烟气加热锅炉本体内的水后冷却变成120 160°C的低温烟气；所述排烟管道中15% 25%的低温烟气，经循环烟气冷却装置进一步冷却至80°C以下，通过循环烟气管道后与新鲜空气混合后作为所述助燃空气，排烟管道中其余的低温烟气经所述烟囱排出。本专利技术的低氮燃烧器采用空气分级旋流扩散燃烧器结构，通过助燃空气分级以及使用16. 8% 18. 3%低氧浓度助燃空气，使燃烧区温度降低，从而实现低氮燃烧。鉴于扩散火焰比预混火焰具有更宽广的稳定范围，低氮燃烧器采用旋流扩散燃烧结构，解决低氧浓度助燃空气火焰稳定性问题。经过本专利技术的上述技术方案对现有的燃油/燃气锅炉改造后，所产生的高温烟气温度较普通锅炉降低190°C 300°C，同时高温烟气流量较普通锅炉增加15% 25%，锅炉辐射换热面面积较普通锅炉减少30% 50%，对流换热面面积较普通锅炉增加15% 25%，在减少燃油/燃气锅炉氮氧化物排放20% 50%的情况下，锅炉出力和效率保持不变。优选地，所述循环烟气冷却装置为内置式循环烟气冷却器，设置于所述锅炉本体内部或与锅炉本体联结为一体；或，所述循环烟气冷却装置为外置式循环烟气冷却器，设置于所述锅炉本体外部或与锅炉本体分离。 优选地，所述排烟管道中15% 25%的低温烟气通过循环烟气管道以后进入助燃风机，与新鲜空气混合后作为助燃风。优选地，供应锅炉本体冷水的进水管中的冷水首先冷却循环烟气冷却器中的烟气，确保循环烟气冷却效果。优选地，所述燃料管道、助燃风管道、排烟管道、和/或循环烟气管道中设置流量控制阀，以控制管道中流体的流量。为实现上述目的，根据本专利技术的另一方面，提供了一种低氮氧化物排放的燃油/燃气锅炉，利用本专利技术上述的降低氮氧化物排放的方法，所述燃油/燃气锅炉包括燃料管道、助燃风管道、低氮燃烧器、锅炉本体、排烟管道、烟 和循环烟气管道，其特征在于，所述燃料管道、助燃风管道与低氮燃烧器联通；所述低氮燃烧器采用空气分级旋流扩散燃烧器结构，燃料喷嘴的周围安装有一级旋流叶片，一级旋流叶片的周围安装有~■级旋流叶片；70 %的助燃空气通过一级旋流叶片进入燃烧区，30 %的助燃空气通过二级旋流叶片进入燃烧区，使用16. 8% 18. 3%低氧浓度助燃空气，使燃烧区温度降低，从而实现低氮燃烧；采用一级旋流叶片、二级旋流叶片结构，解决低氧浓度助燃空气火焰稳定性问题；所述低氮燃烧器的出口与锅炉本体联通，锅炉本体包括依次联通的辐射受热面和对流受热面；所述排烟管道一端连接锅炉本体的出口，另一端连接烟 ;所述燃油/燃气锅炉还包括循环烟气冷却装置，所述循环烟气冷却装置的热侧进口与排烟管道联通、热侧出口与循环烟气管道的进口联通；所述循环烟气冷却装置的冷侧进口与进水管联通、冷侧出口锅炉本体的水腔联通；所述循环烟气管道的出口通过助燃风机与助燃风管道联通。优选地，所述燃料管道、助燃风管道、排烟管道、和/或循环烟气管道中设置流量控制阀，以控制管道中流体的流量。本专利技术的创新点在于一、辐射换热面较普通锅炉减少30% 50%，对流换热面较普通锅炉增加15% 25%，在减少氮氧化物排放的同时锅炉热效率不降低、运行成本不增加；二、设置循环烟气冷却器，15% 25%的锅炉低温烟气通过循环烟气冷却器以后与新鲜空气混合后作为助燃风进入低氮燃烧器，保证了减少氮氧化物排放的效果。优选的，所述循环烟气冷却装置为内置式循环烟气冷却器，设置于所述锅炉本体内部或与锅炉本体联结为一体。或，优选的，所述循环烟气冷却装置为外置式循环烟气冷却器，设置于所述锅炉本体外部或与锅炉本体分离。本专利技术的优点在于一、环保效益显著，与普通燃油/燃气锅炉相比较可减少氮氧化物排放20% 50% ;二、辐射、对流受热面面积调整后,使燃油/燃气锅炉减少氮氧化物排放的同时锅炉热效率不降低、运行成本不增加；三、结构简单，操作方便，可直接替换同等功率的普通锅炉。附图说明图I是本专利技术第一个实施例的系统原理图。图2是本专利技术第二个实施例的系统原理图。图3为本专利技术低氮燃烧器的结构示意图。其中，I.燃料管道、2.助燃风管道、3.低氮燃烧器、4.锅炉本体、5.辐射受热面、6.对流受热面、7.排烟管道、8.烟囱、9.循环烟气冷却器、10.循环烟气管道、11.助燃风机、12.进水管、13.燃料喷嘴、14. 一级旋流叶片、15. 二级旋流叶片。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。实施例一图I为本专利技术的第一种实施方式，燃料和助燃空气通过燃料管道I、助燃风管道2进入低氮燃烧器3混合、燃烧，产生1180 1290°C的高温烟气(流量1250 1360m3/MW)顺序流经锅炉本体4内的辐射受热面5、对流受热面6 (气流流动方向如图中箭头所示)，加热锅炉内的水，同时烟气得到冷却，锅炉辐射本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：萧琦，温雨鑫，邓浩鑫，赵钢炜，李彬，肖云汉，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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