低碳型烟气回流式蒸汽锅炉低氧燃烧系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锅炉设备，特别涉及一种蒸汽锅炉燃烧系统。
【背景技术】
[0002]蒸汽锅炉是目前广泛应用的一种燃烧供能系统，其能耗大、污染严重。采用天然气作为原料的蒸汽锅炉已经部分取代了以煤块作为燃料的传统锅炉，然而其所带来的能源损耗和对环境的污染问题至今仍是业界的研究重点，现有的研究不仅关注制造研发新型的蒸汽锅炉，还关注对现有的蒸汽锅炉的节能改造。
[0003]如中国专利公开第203323157U号揭示的一种蒸汽锅炉烟气余热回收系统，该系统包括蒸汽锅炉，蒸汽锅炉的烟气出口设置有换热器，换热器包括箱体，箱体内设有隔板，隔板将箱体分为上下两个独立的烟气通道和冷却气体通道，箱体内设有贯穿烟气通道和冷却气体通道的导热管，烟气通道的进口与烟气出口连接，冷却气体通道的出口与蒸汽锅炉的炉膛连接。然而，该蒸汽锅炉烟气余热回收系统存在以下缺点或不足:(1)、换热器采用翅片式导热管构造，换热效率低；(2)、由于燃烧气体中含氧量高，导致烟气中的氮氧化合物和二氧化碳含量高，不符合低碳环保要求。
[0004]又如中国专利公开第204593429U号揭示的一种分体燃烧式燃气蒸汽锅炉节气系统，包括燃气蒸汽锅炉、热管换热器和烟囱，在热管换热器冷侧端的烟道入口连接有用于引入低温新风的风机，与该烟道入口相连通的热管换热器出口位置连接有分体燃烧器，分体燃烧器的出气口与燃气蒸汽锅炉的进气口相连，燃气蒸汽锅炉的出气口连接有节能器，该节能器的出气口与热管换热器的热侧端烟道入口相连，与该热侧端烟道入口相连通的热管换热器出口与烟囱相连。然而，该分体燃烧式燃气蒸汽锅炉节气系统存在以下缺点或不足:
(1)、尽管采用了节能器和热管换热器二级利用烟气余热，但是未清楚揭示节能器的构造及其与系统其它元件的连接关系；(2)、由于燃烧气体中含氧量高，导致烟气中的氮氧化合物和二氧化碳含量高，不符合低碳环保要求。
[0005]因此，提供一种能源利用率高且能够有效减少环境污染的蒸汽锅炉低氧燃烧系统成为业内急需解决的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种低碳型烟气回流式蒸汽锅炉低氧燃烧系统，其能够通过对天然气喷射方向的控制以及通过确保低氧燃烧而保证燃烧效果，从而有效降低有害燃烧产物的排放，并能够进行高效烟气余热回收利用且便于对现有的蒸汽锅炉进行改造。
[0007]根据本发明的方案，提供一种低碳型烟气回流式蒸汽锅炉低氧燃烧系统，包括:蒸汽锅炉、用于向蒸汽锅炉内喷射火焰燃烧放热的燃烧器、以及用于将蒸汽锅炉上的高温烟气出口连接至烟囱的烟气管道。其中，该低碳型烟气回流式蒸汽锅炉低氧燃烧系统进一步包括:第一换热器，第一换热器设于烟气管道中，第一换热器包括烟气流路和空气流路；气体输送管路，流经第一换热器的空气流路的空气与流经烟气流路的高温烟气换热后经由气体输送管路输送至燃烧器助燃；以及烟气回流支管，烟气回流支管的入口端于高温烟气出口与第一换热器之间与烟气管道连通，烟气回流支管的出口端与气体输送管路连通以将烟气管道中的部分烟气与预热空气一起回流至燃烧器助燃。
[0008]优选地，该系统进一步包括设于气体输送管路中的混合器，混合器将气体输送管路分隔为位于第一换热器与混合器之间的第一段管路以及位于混合器与燃烧器之间的第二段管路，混合器包括空气及烟气入口、燃气入口以及混合气出口，空气及烟气入口与气体输送管路的第一段管路连通，混合气出口与气体输送管路的第二段管路连通，燃气入口通过燃气管路连接至燃气源，使得来自燃气入口的燃气与来自气体输送管路的第一段管路的预热空气及回流烟气在混合器内混合成燃气混合气，燃气混合气经由混合气出口通过气体输送管路的第二段管路输送至燃烧器燃烧。
[0009]可选择地，气体输送管路可以直接将烟气与预热空气一起输送至燃烧器助燃，并采用单独的燃气通道向燃烧器输送燃气。根据该方案，则可不采用混合器。
[0010]其中，燃气可以为天然气、煤气、液化石油气等，优选采用天然气。
[0011]可选择地，燃烧器包括内燃烧筒，内燃烧筒内部形成中心火焰通道，气体输送管路的第二段管路与中心火焰通道连通以将来自混合器的燃气混合气输送至燃烧器内燃烧。具体地，内燃烧筒包括设于一端壁的第一燃气混合气入口、设于另一端壁的中心火焰出口、以及邻近中心火焰出口设于内燃烧筒内部的用于缩短中心火焰长度以防止脱火的阻火器，第一燃气混合气入口与气体输送管路的第二段管路连通。
[0012]其中，阻火器可以为现有技术中用于避免脱火的任意元件。脱火亦称“火焰脱离”。当新鲜可燃混合气的流速超过火焰传播速度时，使火焰前锋不能驻定而沿来流方向传播的现象。脱火会造成燃烧中断，因此必须避免。
[0013]可选择地，阻火器可以为多孔陶瓷板、蜂窝陶瓷板、多孔不锈钢板或耐热金属丝网等。
[0014]优选地，燃烧器进一步包括套置在内燃烧筒外周的外燃烧筒，外燃烧筒的内壁与内燃烧筒的外壁之间的空间形成外围火焰通道，低碳型烟气回流式蒸汽锅炉低氧燃烧系统进一步包括用于将来自混合器的燃气混合气的一部分分流至外围火焰通道的分流管，以将来自混合器的燃气混合气分别输送至中心火焰通道和外围火焰通道内进行分通道燃烧。具体地，外燃烧筒包括位于一端的封闭端、位于另一端的外围火焰出口、邻近封闭端设于侧壁的第二燃气混合气入口，分流管连通气体输送管路的第二段管路与外燃烧筒的第二燃气混合气入口。
[0015]其中，阻火器的设置使得由中心火焰通道喷射的火焰比由外围火焰通道喷射的火焰短并且被外围火焰通道喷射的火焰包覆，使得火焰整体上燃烧稳定。
[0016]更优选地，外燃烧筒的第二燃气混合气入口沿着外燃烧筒的切向方向设置，使得火焰在外围火焰通道内旋转着向外围火焰出口前进，并且在燃烧器外部形成外围火焰旋转包覆中心火焰的燃烧状态，使得火焰稳定性更好，燃烧效率更高。
[0017]其中，分配至中心火焰通道和外围火焰通道内的燃气混合气的比例可以根据具体使用条件任意设定，优选地为1:0.5?2，比如1:1。
[0018]可选择地，内燃烧筒邻近中心火焰出口的一端呈渐缩状，外燃烧筒邻近外围火焰出口的一端也呈渐缩状，以避免火焰过度发散。例如，从阻火器的后方开始内燃烧筒和外燃烧筒的截面积逐渐缩小。
[0019]可选择地，燃气管路中设有定压阀用以向混合器输送指定压力的燃气使得燃烧器中火焰稳定。
[0020]可选择地，蒸汽锅炉包括锅炉本体、设于锅炉本体下部的燃烧室、设于燃烧室上方的用于盛水的锅筒、以及连接燃烧室与高温烟气出口用于使烟气与锅筒内的水进行热交换的烟火管，其中，燃烧器设于锅炉本体的一端壁用于向燃烧室内喷射火焰燃烧。
[0021]可选择地，蒸汽锅炉可以为市场上可以购买的任意型号的蒸汽锅炉，比如大型卧式蒸汽锅炉。
[0022]可选择地，第一换热器包括外壳、将外壳内部空间分隔为逆向平行的烟气流路和空气流路的中隔板、以及穿设在中隔板中的若干热管，其中，热管的蒸发端延伸于烟气流路中，热管的冷凝端延伸于空气流路中，烟气流路的两端分别形成高温烟气入口和中温烟气出口，空气流路的两端分别形成冷空气入口和热空气出口，第一换热器的高温烟气入口与蒸汽锅炉的高温烟气出口连通，第一换热器的热空气出口与气体输送管路连通。
[0023]其中，第一换热器的热管内的工质为适用于300摄氏度左右工况的萘等工质。
[0024]可选择地，进一步包括第二换热器以及螺杆发电机，第二换热器设于烟气管道中且在烟气流动方向上位于第一换热器下游，第二换热器包括外壳、将外壳内部空间分隔为逆向平行的烟气流路和