CN211551581U

CN211551581U - 一种适合于低热值、低压力燃料气的大负荷超低氮燃烧器

Info

Publication number: CN211551581U
Application number: CN201921878274.5U
Authority: CN
Inventors: 莫运东; 谭宏; 李勋辉
Original assignee: Yueyang Yuandong Energy Saving Equipment Co ltd
Current assignee: Yueyang Yuandong Energy Saving Equipment Co ltd
Priority date: 2019-11-04
Filing date: 2019-11-04
Publication date: 2020-09-22
Anticipated expiration: 2029-11-04

Abstract

本实用新型公开了一种适合于低热值、低压力燃料气的大负荷超低氮燃烧器，包括筒体，所述筒体上安装有火盆砖固定套，所述火盆砖固定套与火盆砖固定连接，所述火盆砖的内外两侧分别安装有内燃***、外燃***，所述筒体的底部中央与烟气回流机构连接，稳定点火装置穿过所述烟气回流机构，所述筒体分别通过法兰与进空气***、进燃料气***连接；所述火盆砖为中空结构，所述火盆砖的外壁设有台阶和斜面。该燃烧器通过采用消声结构及低热传导设计，隔热保温性能优异，使燃烧器箱体向外散热损失降至最低，从而达到高效、节能、稳定燃烧、低NO_X、低CO排放与低噪声的环保目的。

Description

一种适合于低热值、低压力燃料气的大负荷超低氮燃烧器

技术领域

本实用新型涉及工业锅炉燃烧器技术领域，具体来说，涉及一种适合于低热值、低压力燃料气的大负荷超低氮燃烧器。

背景技术

目前有一大部份石油化工锅炉、冶金工业锅炉、工业蒸汽锅炉、电厂电站锅炉燃烧器都是老式油气混烧燃烧器，并且燃料气都是烧高压高热值天然气、催化干气、自产干气，烟气排放物严重超标；更重要的是大负荷锅炉烧低压、低热值燃料气的燃烧器在国内还是一片空白，现国家环保总局发布的《石油炼制工业污染物排放标准》（GB 31570-2015）规定2015-07-01开始实施，对烟气排放物提出了更高的要求，因此研发一种适合于低热值、低压燃料气的低NOx、低CO排放大负荷锅炉燃烧器迫在眉睫。

实用新型内容

针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种适合于低热值、低压力燃料气的大负荷超低氮燃烧器，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种适合于低热值、低压力燃料气的大负荷超低氮燃烧器，包括筒体，所述筒体上安装有火盆砖固定套，所述火盆砖固定套与火盆砖固定连接，其特征在于，所述火盆砖的内外两侧分别安装有内燃***、外燃***，所述筒体的底部中央与烟气回流机构连接，稳定点火装置穿过所述烟气回流机构，所述筒体分别通过法兰与进空气***、进燃料气***连接；

所述火盆砖为中空结构，所述火盆砖的外壁设有台阶和斜面。

进一步地，所述筒体内安装有旋流器；所述内燃***、外燃***均包括枪管，所述枪管的前端内部安装有旋流器。

进一步地，所述稳定点火装置包括点火装置外筒，所述点火装置外筒内设有点火枪管，所述点火装置外筒的下部外侧设有点火枪空气入口，所述点火装置外筒的底端设有法兰，所述法兰与固定板连接；所述点火枪管前端内部安装有旋流器。

进一步地，所述旋流器包括旋流片，所述旋流片中央设有旋流内圈，所述旋流片外部设有旋流外圈。

进一步地，所述筒体包括内筒和外筒，所述外筒和内筒之间填充有硅酸铝纤维棉，所述内筒底部设有底板，所述内筒顶部设有顶板，所述内筒中部设有中隔板，所述中隔板上方为助燃空气腔，所述中隔板下方为燃料腔，所述内燃***、外燃***均固定在所述中隔板与顶板之间。

进一步地，所述烟气回流机构包括烟气管道，所述烟气管道的一端通过所述筒体中央进入到所述助燃空气腔，所述烟气管道的另一端依次连接弯头、阀门、膨胀节、引风机，所述引风机的进口通过管道与预热器烟管相连。

进一步地，所述进燃料气***包括燃气环管，所述燃气环管通过连接管与燃气连接管连接，所述燃气连接管与进料燃气管连接，所述进料燃气管通过金属软管与输气管连接。

进一步地，所述进空气***包括空气环管，所述空气环管通过连接管与空气连接管连接，所述空气连接管与进空气管连接，所述进空气管通过金属软管与空气管相连。

进一步地，所述火盆砖内设有1～4圈内燃***，每圈为8～20支内燃***，所述火盆砖***设有均匀分布的10～80支外燃***。

进一步地，所述筒体的一侧分别与火检组件、观火孔组件连接，所述稳定点火装置底端与点火杆伸缩机构连接，所述点火杆伸缩机构包括点火杆，所述点火杆与伸缩机构连接，所述伸缩机构通过固定法兰与固定板连接，所述火检组件包括火检接管，所述火检接管分别与火检接头、火焰检测器、冷却风接管连接，所述观火孔组件包括观火孔管，所述观火孔管内设有镜片。

本实用新型的有益效果：通过采用消声结构及低热传导设计，隔热保温性能优异，使燃烧器箱体向外散热损失降至最低，从而达到高效、节能、稳定燃烧、低NO_X、低CO排放与低噪声的环保目的；

通过设计特殊多层次的火盆砖及内、外燃***、烟气回流机构、特殊筒体结构和旋流器，使燃料气经过枪管与进入枪管的空气混合再经过枪管前端的旋流片进入炉膛燃烧，使每支枪都产生旋流火焰，最大限度利用炉膛空间，使燃气能在整个炉膛尽可能大的空间里燃烧，使得炉膛内各个部分的热量分布均匀，降低了火焰平均温度和峰值温度，从而降低NOx的排放，并且有效避免了一氧化碳产生；

通过采用自动电子点火的稳定点火装置，在燃料管线上设计相应的阻火器和连锁机构及全自动化控制***，使燃烧器能在各种工况条件下锅炉能正常稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例所述的适合于低热值、低压力燃料气的大负荷超低氮燃烧器的主视剖视图；

图2是根据本实用新型实施例所述的一种适合于低热值、低压力燃料气的大负荷超低氮燃烧器的侧视图；

图3是根据本实用新型实施例所述的一种适合于低热值、低压力燃料气的大负荷超低氮燃烧器的俯视图；

图4是根据本实用新型实施例所述的稳定点火装置的结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例所述的旋流器的结构示意图；

图6是根据本实用新型实施例所述的旋流器的侧视图；

图7是根据本实用新型实施例所述的火盆砖的结构示意图；

图中： 1、火盆砖，2、火盆砖固定套，3、内燃***，4、筒体，5、外燃***，6、烟气回流机构，7、稳定点火装置，8、进空气***，9、进燃料气***，10、旋流器，11、旋流片，12、旋流内圈，13、旋流外圈，14、内筒，15、外筒，16、底板，17、顶板，18、中隔板，19、点火装置外筒，20、点火枪管，21、法兰，22、固定板，23、火检组件，24、观火孔组件，25、点火杆伸缩机构，26、点火杆,27、推进***，28、进空气管，29、燃气入口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的一种适合于低热值、低压力燃料气的大负荷超低氮燃烧器是一种石油化工工业锅炉、冶金工业锅炉、工业蒸汽锅炉、电厂电站锅炉燃烧器设备，符合底烧式、侧烧式和顶烧式，蓝色圆形旋涡火焰，燃料为低压、低热值燃料气：如：焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、沼气、生物质气、催化干气、自产干气等，具有燃料高度分级、浓淡燃烧、分散燃烧、烟气内部和外部再循环技术、燃料和空气高度分级及旋涡飘逸蓝火焰低NOx、低CO锅炉燃烧器技术及装置，实现了大型锅炉在烧低压、低热值燃料气达到超低NOx、低CO排放要求。

它适合大小锅炉，适合于各种低压、低热值燃料气，能稳定燃烧，它能有效的使火焰在有效的炉膛空间中涡流旋转飘逸燃烧，火焰旋涡分散，降低火焰中心高温区的温度，抑制NOx生成。

如图1-7所示，根据本实用新型实施例所述的适合于低热值、低压力燃料气的大负荷超低氮燃烧器，包括筒体4，所述筒体4上安装有火盆砖固定套2，所述火盆砖固定套2通过固定螺栓与火盆砖1固定连接，所述火盆砖1的内外两侧分别安装有内燃***3、外燃***5，所述筒体4的底部中央与烟气回流机构6连接，稳定点火装置7穿过所述烟气回流机构6并固定在烟气回流机构6弯头中间，并穿过筒体4伸入到火盆砖1中间，所述筒体4分别通过法兰与进空气***8、进燃料气***9连接。所述筒体4的一侧分别与火检组件23、观火孔组件24连接，所述稳定点火装置7底端与点火杆伸缩机构25连接。所述筒体4内安装有旋流器10；所述内燃***3、外燃***5均包括枪管，所述枪管的前端内部安装有旋流器10。

所述稳定点火装置7由点火装置外筒19、点火枪管20、旋流器10、连接件、法兰21、进燃料气管和接头、进空气管和接头、螺栓、螺母等零件组成，所述点火装置外筒19内设有点火枪管20，所述点火装置外筒19的下部外侧设有进空气管28（点火枪空气入口），所述点火装置外筒19的底端设有法兰21，所述法兰21与固定板22连接；所述点火枪管20前端内部安装有旋流器10。所述点火枪管20的底端设有燃气入口29。

所述旋流器10包括旋流片11，所述旋流片11中央设有旋流内圈12，所述旋流片11外部设有旋流外圈13。

火盆砖1用螺栓固定安装在火盆砖固定套2内并与筒体4相连接，伸出炉膛内部；火盆砖1为中空外斜结构，内部空心处和外部四周为空气流道，其入口段是一个水平角度为5°～25°的空气收缩流道。外部设计多层次特殊台阶和斜面，以利于部份燃料气沿着火盆砖台阶和斜面稳定而分散燃烧，更利于炉膛内部烟气因火盆砖台阶和斜面的特殊结构而形成负压区，从而使烟气在火盆砖1四周形成烟气内循环；空气出口前段设计为15～40组均布的带有斜度的燃烧孔，该设计利于燃烧器内、外枪稳定燃烧，内枪燃烧的火焰通过燃烧孔传到火盆砖外层从而稳定引燃外枪，并抑制NOx排放。

筒体4包括内筒14和外筒15，所述外筒15和内筒14之间填充有硅酸铝纤维棉，所述内筒14底部设有底板16，所述内筒14顶部设有顶板17，所述内筒14中部设有中隔板18，所述中隔板18上方为助燃空气腔，助燃空气与循环烟气在此均匀混合再从火盆砖内、外圈进入炉膛与燃料气进行充分燃烧，所述中隔板下方为燃料腔，燃料气通过燃料管线进入燃料腔，再经燃料腔进入每支枪，燃料在每支枪的上端与空气混合再经旋流片进入炉膛燃烧，所述内燃***3、外燃***5均固定在所述中隔板18与顶板17之间，从而保证内、外燃***垂直无偏差。

所述进燃料气***9包括燃气环管，所述燃气环管通过连接管与燃气连接管连接，所述燃气连接管与进料燃气管连接，所述进料燃气管通过金属软管与现场输气管连接；所述进空气***8包括空气环管，所述空气环管通过连接管与空气连接管连接，所述空气连接管与进空气管连接，所述进空气管通过金属软管与现场空气管相连，由于燃料气为低压、低热值气且燃烧器负荷大，为了防止意外，在燃烧器中心设计一个稳定的火源，保护主火在不同工况条件下不脱火，不回火稳定燃烧。

内燃***3、外燃***5均由无数支枪组成，每支枪又由枪管和旋流器10组成，在火盆砖1内腔设计1～4圈枪，每圈均布设计8～20支特殊枪；在火盆砖***均布设计10～80支特殊枪；每支枪都根据不同负荷采用不同型号的不锈钢管构成，每支枪的前端内部设计有旋流片，并在旋流片下端钻有n个进风口；每支枪长度不一，***枪前端有一半有45°角度朝向火盆砖；火盆砖******占总燃料比为75%～85%；这样在火盆砖周围形成多层火焰，从而最大限度利用炉膛空间，使燃气能在整个炉腔尽可能大的空间里燃烧，使得炉膛内各个部分的热量分布均匀，降低了火焰平均温度和峰值温度，从而降低NOx的排放，并且有效避免了一氧化碳产生，燃烧稳定可靠。火盆砖******占总燃料比为15%～25%，而大部份空气从火盆砖内进入，这样形成富氧分散燃烧，从而降低NOx的生成。通过燃气分级分段燃烧方法，尽可能地有效利用工业锅炉炉膛中的空间，降低火焰平均温度和峰值温度，并使之形成烟气内循环，抑制NOx的生成。

旋流器10安装在火盆砖1下方和内筒14之间；同时每支枪上前端设计特殊的大小不同的旋流器10，两者旋流方向相反，在工作时，空气通过流旋器10，使进入炉膛的空气形成旋流风与每支枪经过预混的燃料气反向旋流进行充分混合形成涡旋火焰，由于特殊的火盆砖1和枪的多层次分布，形成多层次涡流旋转火焰；在正常工况状态下，先开稳定点火装置7，温度点火装置7喷出来的燃气燃烧，形成旋流稳定中心火焰，为整体燃烧装置提供稳定燃烧所需要的根部火源，然后再开主燃气阀和空气阀，引燃内圈多层次枪燃烧，在火盆砖1内圈形成多圈火焰，内圈火焰沿着火盆砖向上与旋流风充分混合进行浓淡燃烧；同时内圈小部份火焰从火盆砖斜孔窜出引燃外环枪，炉膛内部烟气因火盆砖台阶和斜面的特殊结构而形成负压区，从而形成烟气内循环，使燃气充分燃烧，实现尽可能地有效利用工业锅炉膛空间中的火焰，稀释炉膛氧含量，使得产生的NOx极少。

点火杆伸缩机构25由点火杆26、伸缩机构、固定板、固定法兰、连接螺栓、螺母等零件组成。火检组件23由火检接管、火检接头、火焰检测器、冷却风接管和接头等零件组成。观火孔组件24由观火孔管、观火孔盖、卡套、镜片、镜垫等零件组成。所述伸缩机构包括推进***27。

烟气回流机构6由烟气管道（外筒）、弯头、阀门、引风机、保温层、膨胀节、法兰、电动执行机构、进烟气接管、螺栓、螺母等零件组成，烟气管道一端通过筒体中间进入到助燃空气腔，另一端接弯头、阀门、膨胀节再与引风机相连，引风机进口通过烟道与预热器烟管相连，从预热器烟管抽10%～25%的烟气进入助燃空气腔与助燃空气混合形成烟气再循环，稀释空气氧含量，抑制NOx的生成。

本实用新型的适合于低热值、低压力燃料气的大负荷超低氮燃烧器具有以下特点：

（1）特殊多层次独特的模块化燃烧器火盆砖设计和射流厌氧和富氧燃烧技术，火盆砖内部空心处和外部四周为空气流道，其内部入口段是一个水平角度为5°～25°的空气收缩流道，以利于空气平稳的过渡到空气流道内。外部设计多层特殊台阶和斜面，以利于部份燃料气沿着火盆砖台阶和斜面稳定而分散燃烧，更利于炉膛内部烟气因火盆砖台阶和斜面的特殊结构而形成负压区，从而使烟气在火盆砖四周形成烟气内循环；空气出口前段设计为15～40组均布的带有斜度的燃烧孔，该设计有利于燃烧器内、外枪稳定燃烧，内枪燃烧的火焰通过燃烧孔传到火盆砖外层从而稳定引燃外枪，并抑制NOx排放。

（2）特殊设计的稳定点火装置（参见图4）,由于燃料气为低压、低热值气且燃烧器负荷大，为了防止意外，在燃烧器中心设计一个稳定的火源，保护主火在不同工况条件下不脱火，不回火稳定燃烧。

（3）特殊设计的筒体结构：筒体由内、外筒组成，内、外筒之间夹有50mm～80mm厚硅酸铝纤维棉；内筒内又设计多个型腔，有燃料气型腔，进空气型腔，进循环烟气型腔，内腔中心安装固定稳定点火装置，内、外燃***分别固定在内筒隔板和顶板之间，从而保证内、外燃***垂直无偏差。

（4）特殊设计的内、外燃***，在火盆砖内腔设计1～4圈枪，每圈均布设计8～20支特殊枪；在火盆砖***均布设计10～80支特殊枪；每支枪都根据不同负荷采用不同型号的不锈钢管构成，每支枪的前端内部设计有旋流片，并在旋流片下端钻有n个进风口；每支枪长度不一，***枪前端有一半有45°角度朝向火盆砖；火盆砖***燃***占总燃料比为75%～85%；这样在火盆砖周围形成多层次火焰，从而最大限度利用炉膛空间，使燃气能在整个燃烧室尽可能大的空间里燃烧，使得炉膛内各个部分的热负荷均匀，降低了火焰平均温度和峰值温度，从而降低NOx的排放，并且有效避免了一氧化碳产生，燃烧稳定可靠。火盆砖***燃***占总燃料比为15%～25%，而大部份空气从火盆砖内进入，这样形成富氧分散燃烧，从而降低NOx的生成。

（5）特殊设计的燃烧器旋流器结构，在燃烧器筒体和每支枪上设计特殊的大小不同的旋流器结构，燃烧器筒体上旋流片与每支枪上的旋流片方向相反，便于空气经过旋流器后形成强烈旋流风，方便燃气与空气更均匀地混合，从而形成涡流旋转飘逸的火焰。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，采用了低压燃烧、低热值燃烧、燃料分级、燃料与空气半预混、强化混合、非当量分段燃烧、浓淡燃烧、自射流技术、炉膛内部烟气再循环技术、烟气再循环技术、分散燃烧技术、降低燃烧火焰中心温度、扼制NO_X生成的燃烧技术。调节比大，操作弹性宽，从而实现了燃料气分级、分段燃烧，燃料燃烧充分完全通过燃气分级分段燃烧方法，尽可能地有效利用工业锅炉炉膛中的空间使火焰分散，通过特殊的火盆砖，形成稳定环形圆柱状火焰，降低火焰平均温度和峰值温度，并使之形成烟气内循环，同时增加外部烟气再循环技术，达到抑制NOx排放最佳效果；从而实现超低NOx、低CO排放。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种适合于低热值、低压力燃料气的大负荷超低氮燃烧器，包括筒体（4），所述筒体（4）上安装有火盆砖固定套（2），所述火盆砖固定套（2）与火盆砖（1）固定连接，其特征在于，所述火盆砖（1）的内外两侧分别安装有内燃***（3）、外燃***（5），所述筒体（4）的底部中央与烟气回流机构（6）连接，稳定点火装置（7）穿过所述烟气回流机构（6），所述筒体（4）分别通过法兰与进空气***（8）、进燃料气***（9）连接；

所述火盆砖（1）为中空结构，所述火盆砖（1）的外壁设有台阶和斜面。

2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述筒体（4）内安装有旋流器（10）；所述内燃***（3）、外燃***（5）均包括枪管，所述枪管的前端内部安装有旋流器（10）。

3.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述稳定点火装置（7）包括点火装置外筒（19），所述点火装置外筒（19）内设有点火枪管（20），所述点火装置外筒（19）的下部外侧设有点火枪空气入口，所述点火装置外筒的底端设有法兰（21），所述法兰（21）与固定板（22）连接；所述点火枪管（20）前端内部安装有旋流器（10）。

4.根据权利要求2或3所述的燃烧器，其特征在于，所述旋流器（10）包括旋流片（11），所述旋流片（11）中央设有旋流内圈(12)，所述旋流片（11）外部设有旋流外圈（13）。

5.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述筒体（4）包括内筒（14）和外筒（15），所述外筒（15）和内筒（14）之间填充有硅酸铝纤维棉，所述内筒（14）底部设有底板（16），所述内筒（14）顶部设有顶板（17），所述内筒（14）中部设有中隔板（18），所述中隔板（18）上方为助燃空气腔，所述中隔板下方为燃料腔，所述内燃***（3）、外燃***（5）均固定在所述中隔板（18）与顶板（17）之间。

6.根据权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，所述烟气回流机构（6）包括烟气管道，所述烟气管道的一端通过所述筒体中央进入到所述助燃空气腔，所述烟气管道的另一端依次连接弯头、阀门、膨胀节、引风机，所述引风机的进口通过管道与预热器烟管相连。

7.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述进燃料气***（9）包括燃气环管，所述燃气环管通过连接管与燃气连接管连接，所述燃气连接管与进料燃气管连接，所述进料燃气管通过金属软管与输气管连接。

8.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述进空气***（8）包括空气环管，所述空气环管通过连接管与空气连接管连接，所述空气连接管与进空气管连接，所述进空气管通过金属软管与空气管相连。

9.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述火盆砖（1）内设有1～4圈内燃***（3），每圈为8～20支内燃***（3），所述火盆砖***设有均匀分布的10～80支外燃***（5）。

10.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述筒体（4）的一侧分别与火检组件（23）、观火孔组件（24）连接，所述稳定点火装置（7）底端与点火杆伸缩机构（25）连接，所述点火杆伸缩机构（25）包括点火杆（26），所述点火杆（26）与伸缩机构连接，所述伸缩机构与固定板（22）连接，所述火检组件（23）包括火检接管，所述火检接管分别与火检接头、火焰检测器、冷却风接管连接，所述观火孔组件（24）包括观火孔管，所述观火孔管内设有镜片。