适合火管锅炉的燃气燃烧系统论文和设计-徐志斌

全文摘要

一种适合火管锅炉的燃气燃烧系统，涉及燃气锅炉超低氮燃烧技术领域，要解决的技术问题是有效降低火管锅炉NOx排放浓度，其特征在于：稳焰盘中心置有少量气枪，外围有多个稳燃空气通道；燃气枪置于稳焰盘的外侧，所述燃气枪的喷孔伸出燃烧器喉口且喷孔径向朝外。优点是燃烧系统具有优异的稳燃能力；燃气径向朝外喷射，扩大火焰的覆盖范围、最大限度利用锅炉炉膛降低了火焰峰值温度；同时在炉内产生烟气再碷环，减少外部烟气再循环使用量，做到30mg甚至更低的NOx排放。

主设计要求

1.一种适合火管锅炉的燃气燃烧系统，包括锅炉炉膛和置于所述锅炉炉膛的前壁中心轴线位置的低氮燃烧器，其特征在于：所述低氮燃烧器包括稳焰盘、燃气枪、燃烧器喉口和助燃空气通道，所述稳焰盘、燃气枪、燃烧器喉口由燃烧器中心轴线始依次向外对称设置；所述助燃空气通道置于燃烧器喉口内；所述稳焰盘为圆形平板或为旋流式圆环，中心为轴安装通孔，所述轴安装通孔内置有少量气枪，提供中心着火热，稳定火焰；中心通孔外围为多个稳燃空气通道；所述燃气枪置于稳焰盘的外侧，所述燃气枪的喷孔伸出燃烧器喉口且喷孔径向朝外，燃气枪数量有多个，对称设置。

设计方案

1.一种适合火管锅炉的燃气燃烧系统，包括锅炉炉膛和置于所述锅炉炉膛的前壁中心轴线位置的低氮燃烧器，其特征在于：所述低氮燃烧器包括稳焰盘、燃气枪、燃烧器喉口和助燃空气通道，所述稳焰盘、燃气枪、燃烧器喉口由燃烧器中心轴线始依次向外对称设置；所述助燃空气通道置于燃烧器喉口内；

所述稳焰盘为圆形平板或为旋流式圆环，中心为轴安装通孔，所述轴安装通孔内置有少量气枪，提供中心着火热，稳定火焰；中心通孔外围为多个稳燃空气通道；

所述燃气枪置于稳焰盘的外侧，所述燃气枪的喷孔伸出燃烧器喉口且喷孔径向朝外，燃气枪数量有多个，对称设置。

2.根据权利要求1所述一种适合火管锅炉的燃气燃烧系统，其特征在于：所述稳焰盘为圆形平板，所述轴安装通孔内布置有少量气枪，提供中心着火热，稳定火焰；中心通孔外围圆形平板上置有多个稳燃空气通道。

3.根据权利要求1所述一种适合火管锅炉的燃气燃烧系统，其特征在于：所述稳焰盘为旋流式圆环，中心为轴安装通孔，外围为圆环，所述轴安装通孔与所述外围圆环之间置有旋流叶片，所述中心通孔内布置有少量气枪，提供中心着火热，稳定火焰；旋流叶片之间为多个稳燃空气通道。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及燃气锅炉超低氮燃烧技术领域，特别涉及火管锅炉的燃气燃烧系统，采用燃气从炉芯向炉膛周边空间发散喷射方式，降低炉芯火焰峰值温度，达到降低NOx排放的目的。

背景技术

我国经济不断的发展，国家对环境的要求逐渐趋严，鼓励大家共同努力，节能降耗，保卫蓝天。北京地区执行30mg\/Nm^{3<\/sup>的环境标准已有2年有余，国内其他地区也纷纷在收严标准限值，鼓励用户进行低氮燃烧改造。}

目前燃气30mg\/Nm^{3<\/sup>的低氮燃烧多采用低氮燃烧器加外部烟气再循环的技术路线，低氮燃烧器气枪的结构、锅炉炉膛尺寸和结构是影响锅炉低氮燃烧改造降氮效果的重要因素。目前市场上火管锅炉的低氮燃烧器，枪头中的燃气多为朝向炉膛直喷(图5)，虽后续燃烧过程中火焰可进行扩散至外围，但仍有部分的锅炉炉膛空间未被充分利用，火焰比较集中，造成NOx的原始排放高；且外部烟气再循环技术运用，需要进行外部烟循部件技术改造。}

火管锅炉虽具有节省占地，钢耗量小的优点，但炉膛的换热面积比一般的水管锅炉的小，容积热负荷高，且火管锅炉的换热效果差于水管锅炉，所以火管锅炉更难做到NOx的超低排放(≤30mg\/Nm^{3<\/sup>)，特别是一些特殊的火管锅炉，如中心回燃、铸铁等火管锅炉。}

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种适合火管锅炉的燃气燃烧系统，充分利用火管锅炉的炉膛空间，在尽可能减少外部烟气再循环用量的基础上，降低火管锅炉NOx的排放。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种适合火管锅炉的燃气燃烧系统，包括锅炉炉膛和置于所述锅炉炉膛的前壁中心轴线位置的低氮燃烧器，其特征在于：所述低氮燃烧器包括稳焰盘、燃气枪、燃烧器喉口和助燃空气通道，所述稳焰盘、燃气枪、燃烧器喉口由燃烧器中心轴线始依次向外对称设置；所述助燃空气通道置于燃烧器喉口内；

所述稳焰盘为圆形平板或为旋流式圆环，所述稳焰盘中心为轴安装通孔，轴安装通孔内置有少量气枪，提供中心着火热，稳定火焰；轴安装通孔外围为多个稳燃空气通道；所述燃气枪置于稳焰盘的外侧，所述燃气枪的喷孔伸出燃烧器喉口，且喷孔径向朝外，燃气枪数量有多个，对称设置。

进一步的，所述稳焰盘为圆形平板，所述轴安装通孔内布置有少量气枪，提供中心着火热，稳定火焰；中心通孔外围圆形平板上置有多个稳燃空气通道。

进一步的，所述稳焰盘为旋流式圆环，中心为轴安装通孔，外围为圆环，所述轴安装通孔与所述外围圆环之间置有旋流叶片，所述轴安装通孔内布置有少量气枪，提供中心着火热，稳定火焰；所述旋流叶片之间为多个稳燃空气通道。

所述燃气枪置于稳焰盘的外侧，所述燃气枪的喷孔伸出燃烧器喉口且喷孔径向朝外，燃气枪数量有多个，对称设置；

本实用新型的积极效果是：在稳焰盘中心少量的气枪中喷入部分燃料，经点火枪引燃，提供稳定燃烧所需要的中心热，并在稳焰盘的作用下，使该燃烧系统具有优异的稳燃能力；燃料从燃气枪中伸出燃烧器喉口一定距离处径向朝炉膛侧壁喷出，使燃气覆盖在整个锅炉炉膛的截面上，并在炉膛正压的动力下，逐渐向着炉膛尾部流动，且燃气在径向朝外喷出炉膛时，中心火焰引燃其余燃料。燃气喷口径向朝外的燃气枪，扩大了火焰的覆盖范围，降低了火焰的峰值温度，进而减少NOx的生成；穿透空气层外边界出去的燃气在空气层边界外区域里缺氧燃烧，即浓燃烧，产生了大量的还原性物质能抑制NOx产生；同时炽热的高温低氧量烟气回流至燃烧器喉口区域，与从助燃空气通道中喷出的高氧量助燃空气混合，形成相对低氧量的混合气，然后再参与燃烧，因降低了燃烧中助燃气的含氧量，进一步大量降低NOx的生成。同时因中心热的稳定提供，进而外围燃料在整个炉膛内燃烧稳定，充分完全燃烧，产生的CO量极少。

附图说明

图1是本实用新型轴向剖视结构示意图；

图2是图1的A向结构示意图；

图3为实施例中板式稳焰盘的结构示意图；

图4为实施例中旋流式稳焰盘的结构示意图；

图5为现有技术火管锅炉的燃气燃烧系统示意图。

图中：1.低氮燃烧器；11.稳焰盘；111.稳焰盘中心轴安装通孔；112.旋流叶片；113.稳焰盘外围圆环；114.圆形平板 115.稳燃空气通道；12.燃气枪；13.燃烧器喉口；14.助燃空气通道；2.锅炉炉膛；21.锅炉前壁。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本实用新型作进一步说明。

图1和图2为本实用新型结构示意图，由图示可见，一种适合火管锅炉的燃气燃烧系统，包括低氮燃烧器1、锅炉炉膛2，低氮燃烧器1布置在锅炉炉膛2的锅炉前壁21上；其特征在于：所述低氮燃烧器1包括稳焰盘11、燃气枪12、燃烧器喉口13和助燃空气通道14，所述稳焰盘11、燃气枪12、燃烧器喉口、13由燃烧器中心轴线始依次向外对称设置；所述助燃空气通道14置于燃烧器喉口13内。

所述的稳焰盘11主体呈圆形，为圆形平板或旋流式图环；当稳焰盘11为圆形平板时，稳焰盘11中心为轴安装通孔111、圆形平板114及置于圆形平板上的若干稳燃空气通道115(如图3所示)；当稳焰盘11呈旋流式圆环时，稳焰盘11包含有中心轴安装通孔111、稳焰盘外围圆环113，所述中心轴安装通孔111和外围圆环113之间置有旋流叶片112(如图4所示)。

稳焰盘11中心置有少量气枪，提供中心着火热，稳定火焰。

所述的燃气枪12伸出燃烧器喉口13且燃气喷孔径向朝外，燃气枪12按需多个对称设置。

该系统工作时，1、燃气枪伸出燃烧器一定距离布置，枪头产生高温烟气处和锅炉前墙之间是相对负压区，高温烟气回流至燃烧器喉口区域，进行炉内烟气再循环和助燃空气混合，生成低氧量的混合气，低氧量的混合气再与燃气进行燃烧，进而降低NOx的排放。因炉内已产生烟气内循环，故可降低炉外烟气再循环使用量，减轻炉外烟气再循环带来的不利影响。

2、将燃气在炉膛内从传统的直喷改为燃气向炉膛侧壁的方向上喷出，燃气能穿透空气层，使燃气覆盖在整个锅炉炉膛的截面上，扩大了燃气的喷射火焰的覆盖区域，降低火焰的峰值温度。空气层外边界和炉膛的炉胆以及前墙形成了一个缺氧的相对负压区，穿透出去的燃气在该区域里缺氧燃烧，即浓燃烧，产生了大量的还原性物质能抑制NOx产生；且燃气和烟气混合物在炉膛正压的动力下，逐渐向着炉膛尾部流动，可使燃气在整个炉膛内进行燃烧，充分利用了炉膛的空间，降低了火焰的峰值温度，均衡了火焰温度，进而降低NOx的排放。

3、稳焰器中心布置有少量气枪，提供中心着火热，稳定火焰，因而该火管锅炉的燃气燃烧系统具有优异的稳燃性能。

设计图

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