专利名称：一种锅炉的燃烧方法及分体式低氮燃烧器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃烧方法及燃烧器，特别是一种锅炉的燃烧方法及分体式低氮燃烧器，属于锅炉领域。
背景技术：
NOx是氮氧化合物的统称，氮氧化合物中既含有稳定的N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5等又有不稳定的NO3，污染环境的主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2),所以通称NOx污染。供给到内燃机和燃烧设施的空气中的N2在高温中氧化后成为NO，再排到大气层中成形NO2,这样产生的二氧化氮，人比植物更容易受害，NO2比NO毒性强5-10倍，低浓度对于生理机能没什么损伤，但是在高浓度的情况下对人体的肺有很大影响。关于燃油气锅炉排放，国家制 定了锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2001)中规定，燃油气锅炉NOx的排放量不得高于400mg/m3。现有的燃烧器由于自身构造原因，大部分会产生火焰温度过高和过盈空气多的现象，使大量NOx生成，虽然它们NOx的排放量符合国家排放标准，但是排放量依然较高。另外，现有技术中多采用一体式燃烧器，即风机与燃烧器为一体式设计，燃烧器功率越大则需要配备的助燃风机也越大，从而使燃烧器的悬重增加，给锅炉带来安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种锅炉的燃烧方法及分体式低氮燃烧器，它采用分级燃烧的方式有效降低生成量，另外采用用分体式结构的燃烧器，可以有效降低燃烧器的悬重，保证锅炉的使用安全，另外还能够有效降低NOx的排放量。本发明的技术方案一种锅炉的燃烧方法，将燃料的燃烧分为2个步骤，具体步骤如下，步骤1，将空气从主燃烧器供入炉膛，将炉膛内的空气量控制在总燃烧空气量的70% 75%，使燃料在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧并产生烟气，燃烧区内过量空气系数α< I，燃烧区内的燃烧速度为8. 9m/s 9. 3m/s、燃烧温度为900°C 1000°C ；步骤2，将空气通过布置在主燃烧器上的空气喷口喷入炉膛，与步骤I中产生的烟气混合，在过量空气系数α > I的条件下进行完全燃烧。前述的锅炉的燃烧方法中，所述步骤I中，将炉膛内的空气量控制在总燃烧空气量的72%，燃烧区内的燃烧速度为9. lm/s、燃烧温度为950°C。一种实现前述锅炉的燃烧方法所使用的分体式低氮燃烧器，包括燃烧器壳体、控制装置、燃烧头装置和稳燃装置，稳燃装置设置在燃烧器壳体内，燃烧头装置设置在稳燃装置内，控制装置设置在燃气进气管道上，燃气进气管道通过弯管与燃烧头装置连接，燃烧器壳体还通过供风管与风机连接。前述的分体式低氮燃烧器中，所述稳燃装置包括稳燃内管、稳燃外管、扇形堵板和侦峭板，稳燃内管设于稳燃外管内，且同心设置，稳燃内管与稳燃外管之间设有6个均布的扇形堵板，每个扇形堵板上均设有侧挡板，稳燃外管的管壁上设有6个均布的A通孔，6个A通孔与6个扇形堵板一一对应设置。所述稳燃内管和稳燃外管均采用不锈钢材料制成。前述的分体式低氮燃烧器中，燃烧头装置包括稳焰盘、点火器、点火气管、固定盘和固定圈，稳焰盘通过支撑杆与固定盘连接，点火气管通过固定圈固定在固定盘的中心位置，点火器固定在固定盘上。
前述的分体式低氮燃烧器中，稳焰盘为圆环状且外径不大于稳燃内管的内径，内径不小于点火气管的外径。前述的分体式低氮燃烧器中，点火器通过点火器供气管与燃气进气管道连接，点火器供气管上设有点火电磁阀、点火调压器和点火球阀。前述的分体式低氮燃烧器中，点火气管的端部设有堵板，且设有堵板的一端的管壁上均布着8个B通孔；所述固定盘由钢圈和环状底板构成，钢圈与环状底板固定连接，且钢圈与环状底板上均设有C通孔。设置B通孔的作用是平均分配空气。C通孔为燃气配风孔，使燃气和空气充分混合。前述的分体式低氮燃烧器中，控制装置包括主回路过滤器、主回路调压器、主回低压开关、燃气压力表和检漏装置，它们顺次安装在燃气进气管道上。前述的分体式低氮燃烧器中，所述风机上设有风压开关，供风管上设有风阀。与现有技术相比，本发明由于采用自主研发的燃烧头，可以将燃烧过程分为两个阶段，在第一阶段使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧，有效降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平，不但延迟了燃烧过程，而且在还原性气氛中降低了生成NOx的反应率，抑制了 NOx在这一燃烧中的生成量。第二燃烧阶段中，使空气通过布置在燃烧器上的通孔送入炉膛，与第一级燃烧区在“贫氧燃烧”条件下所产生的烟气混合，完成全部燃烧过程。采用这种分级燃烧的方式有效抑制了 NOx的生成。由于本发明设置了腮片形的稳燃装置可以将分散的2次空气与燃料混合后离心式旋转形成喷射火焰。这样燃烧喷射方式的燃烧气体可自行循环，也可与2段燃烧方式并用，进一步降低NOx的生成生成量。另外本发明的风机与燃烧器分体式设计，这样有效降低了燃烧器悬重，可以有效保证锅炉的使用安全。
图I是本发明的结构示意图；图2是稳燃装置的侧视图；图3是稳燃装置的主视图；图4是燃烧头装置的结构示意图；图5是稳焰盘的结构示意图；图6是点火喷头的结构示意图；图7是固定盘的侧视图；图8是固定盘的主视图；图9是控制装置的结构示意图；图10是本发明燃烧头装置的燃烧原理图。附图中的标记为I -燃烧器壳体，2-控制装置，3-燃烧头装置，4-稳燃装置，5-燃气进气管道，6-弯管，7-供风管，8-风机，9-稳燃内管，10-稳燃外管，11-扇形堵板，12-侧挡板，13-A通孔，14-稳焰盘，15-点火器，16-点火气管，17-固定盘，18-固定圈，19-支撑杆，20-堵板，21-B通孔，22-钢圈，23-环状底板，24-C通孔，25-主回路过滤器，26-主回路调压器，27-主回低压开关，28-燃气压力表，29-检漏装置，30-风压开关，31-风阀，32-点火器供气管，33-点火电磁阀，34-点火调压器，35-点火球阀。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。本发明的实施例I :一种锅炉的燃烧方法，将燃料的燃烧分为2个步骤，具体步骤如下，步骤1，将空气从主燃烧器供入炉膛，将炉膛内的空气量控制在总燃烧空气量的70%，使燃料在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧并产生烟气，燃烧区内过量空气系数α < 1，燃烧区内的燃烧速度为8. 9m/s、燃烧温度为900°C ； 步骤2，将空气通过布置在主燃烧器上的空气喷口喷入炉膛，与步骤I中产生的烟气混合，在过量空气系数α > I的条件下进行完全燃烧。如图I所示，一种实现前述锅炉的燃烧方法所使用的分体式低氮燃烧器，包括燃烧器壳体I、控制装置2、燃烧头装置3和稳燃装置4，稳燃装置4设置在燃烧器壳体I内，燃烧头装置3设置在稳燃装置4内，控制装置2设置在燃气进气管道5上，燃气进气管道5通过弯管6与燃烧头装置3连接，燃烧器壳体I还通过供风管7与风机8连接。如图2和图3所示，稳燃装置4包括稳燃内管9、稳燃外管10、扇形堵板11和侧挡板12，稳燃内管9设于稳燃外管10内，且同心设置，稳燃内管9与稳燃外管10之间设有6个均布的扇形堵板11，每个扇形堵板11上均设有侧挡板12，稳燃外管10的管壁上设有6个均布的A通孔13，6个A通孔13与6个扇形堵板11——对应设置。如图4所不,燃烧头装置3包括稳焰盘14、点火器15、点火气管16、固定盘17和固定圈18,稳焰盘14通过支撑杆19与固定盘17连接,点火气管16通过固定圈18固定在固定盘17的中心位置，点火器15固定在固定盘17上。如图5所不,稳焰盘14为圆环状且外径不大于稳燃内管9的内径，内径不小于点火气管16的外径。如图6、图7和图8所示，点火气管16的端部设有堵板20，且设有堵板20的一端的管壁上均布着8个B通孔21 ;所述固定盘17由钢圈22和环状底板23构成，钢圈22与环状底板23固定连接，且钢圈22与环状底板23上均设有C通孔24。如图9所示，控制装置2包括主回路过滤器25、主回路调压器26、主回低压开关27、燃气压力表28和检漏装置29，它们顺次安装在燃气进气管道5上，风机8上设有风压开关30，供风管7上设有风阀31。点火器15通过点火器供气管32与燃气进气管道5连接，点火器供气管32上设有点火电磁阀33、点火调压器34和点火球阀35。本发明的实施例2 :—种锅炉的燃烧方法，将燃料的燃烧分为2个步骤，具体步骤如下，步骤1，将空气从主燃烧器供入炉膛，将炉膛内的空气量控制在总燃烧空气量的72%，使燃料在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧并产生烟气，燃烧区内过量空气系数α < 1，燃烧区内的燃烧速度为9. lm/s、燃烧温度为950°C ；步骤2，将空气通过布置在主燃烧器上的空气喷口喷入炉膛，与步骤I中产生的烟气混合，在过量空气系数α > I的条件下进行完全燃烧。如图I所示，一种实现前述锅炉的燃烧方法所使用的分体式低氮燃烧器，包括燃烧器壳体I、控制装置2、燃烧头装置3和稳燃装置4，稳燃装置4设置在燃烧器壳体I内，燃烧头装置3设置在稳燃装置4内，控制装置2设置在燃气进气管道5上，燃气进气管道5通过弯管6与燃烧头装置3连接，燃烧器壳体I还通过供风管7与风机8连接。如图2和图3所示，稳燃装置4包括稳燃内管9、稳燃外管10、扇形堵板11和侧挡板12，稳燃内管9设于稳燃外管10内，且同心设置，稳燃内管9与稳燃外管10之间设有6个均布的扇形堵板11，每个扇形堵板11上均设有侧挡板12，稳燃外管10的管壁上设有6个均布的A通孔13，6个A通孔13与6个扇形堵板11——对应设置。如图4所不,燃烧头装置3包括稳焰盘14、点火器15、点火气管16、固定盘17和固定圈18,稳焰盘14通过支撑杆19与固定盘17连接,点火气管16通过固定圈18固定在固 定盘17的中心位置，点火器15固定在固定盘17上。如图5所不,稳焰盘14为圆环状且外径不大于稳燃内管9的内径，内径不小于点火气管16的外径。如图6、图7和图8所示，点火气管16的端部设有堵板20，且设有堵板20的一端的管壁上均布着8个B通孔21 ;所述固定盘17由钢圈22和环状底板23构成，钢圈22与环状底板23固定连接，且钢圈22与环状底板23上均设有C通孔24。如图9所示，控制装置2包括主回路过滤器25、主回路调压器26、主回低压开关27、燃气压力表28和检漏装置29，它们顺次安装在燃气进气管道5上。风机8上设有风压开关30，供风管7上设有风阀31。点火器15通过点火器供气管32与燃气进气管道5连接，点火器供气管32上设有点火电磁阀33、点火调压器34和点火球阀35。本发明的实施例3 :—种锅炉的燃烧方法，将燃料的燃烧分为2个步骤，具体步骤如下，步骤1，将空气从主燃烧器供入炉膛，将炉膛内的空气量控制在总燃烧空气量的75%，使燃料在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧并产生烟气，燃烧区内过量空气系数α < 1，燃烧区内的燃烧速度为9. 3m/s、燃烧温度为1000°C ；步骤2，将空气通过布置在主燃烧器上的空气喷口喷入炉膛，与步骤I中产生的烟气混合，在过量空气系数α > I的条件下进行完全燃烧。如图I所示，一种实现前述锅炉的燃烧方法所使用的分体式低氮燃烧器，包括燃烧器壳体I、控制装置2、燃烧头装置3和稳燃装置4，稳燃装置4设置在燃烧器壳体I内，燃烧头装置3设置在稳燃装置4内，控制装置2设置在燃气进气管道5上，燃气进气管道5通过弯管6与燃烧头装置3连接，燃烧器壳体I还通过供风管7与风机8连接。如图2和图3所示，稳燃装置4包括稳燃内管9、稳燃外管10、扇形堵板11和侧挡板12，稳燃内管9设于稳燃外管10内，且同心设置，稳燃内管9与稳燃外管10之间设有6个均布的扇形堵板11，每个扇形堵板11上均设有侧挡板12，稳燃外管10的管壁上设有6个均布的A通孔13，6个A通孔13与6个扇形堵板11——对应设置。如图4所不,燃烧头装置3包括稳焰盘14、点火器15、点火气管16、固定盘17和固定圈18,稳焰盘14通过支撑杆19与固定盘17连接,点火气管16通过固定圈18固定在固定盘17的中心位置，点火器15固定在固定盘17上。如图5所不,稳焰盘14为圆环状且外径不大于稳燃内管9的内径，内径不小于点火气管16的外径。如图6、图7和图8所示，点火气管16的端部设有堵板20，且设有堵板20的一端的管壁上均布着8个B通孔21 ;所述固定盘17由钢圈22和环状底板23构成，钢圈22与环状底板23固定连接，且钢圈22与环状底板23上均设有C通孔24。如图9所示，控制装置2包括主回路过滤器25、主回路调压器26、主回低压开关27、燃气压力表28和检漏装置29，它们顺次安装在燃气进气管道5上。风机8上设有风压开关30，供风管7上设有风阀31。点火器15通过点火器供气管32与燃气进气管道5连接，点火器供气管32上设有点火电磁阀33、点火调压器34和点火球阀35。本发明的工作原理通过燃气进气管道5将燃气通入燃烧头装置3和点火器供气管32，然后控制供风管7上的风阀31，控制燃烧所用空气的进气量，将炉膛内的空气量控制在总燃烧空气量的70% 75%，然后通过点火器5进行点火，使燃料在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧并产生烟气，燃烧区内过量空气系数α < 1，燃烧区内的燃烧速度为8.9m/s 9. 3m/s、燃烧温度为900°C 1000°C ;在这种条件下不但延迟了燃烧过程，而且在还原性气 氛中降低了生成NOx的反应率，抑制了 NOx在这一燃烧中的生成量。为了完成全部燃烧过程，完全燃烧所需的其余空气则通过钢圈22与环状底板23上均的C通孔24送入炉膛，与前述在“贫氧燃烧”条件下所产生的烟气进行混合，在α > I的条件下完成全部燃烧过程。由于整个燃烧过程所需空气是分两级供入炉内，故称为空气分级燃烧法。燃料分级燃烧在燃烧中已生成的NO遇到烃根CHi和未完全燃烧产物C0、H2、C和CnHm时，会发生NO的还原反应，反应式为4N0+CH4=2N2+C02+2H20 ；2N0+2CnHm+ (2n+m/2-1) 02=N2+2nC02+mH20 ；2N0+2C0=N2+2C03 ；2N0+2C=N3+2C0 ；2N0+2H2=N3+2H20 ；本发明的稳燃装置4包括稳燃内管9、稳燃外管10、扇形堵板11和侧挡板12，稳燃内管9设于稳燃外管10内，且同心设置，稳燃内管9与稳燃外管10之间设有6个均布的扇形堵板11，每个扇形堵板11上均设有侧挡板12，稳燃外管10的管壁上设有6个均布的A通孔13，6个A通孔13与6个扇形堵板11 一一对应设置。由于采用这种特殊的类似腮片的结构，使分散的2次空气与燃料混合后离心式旋转形成喷射火焰。这样燃烧喷射方式的燃烧气体可自行循环，从而进一步抑制Nox的生成(其原理如图10所示)。经验过大量实验得出，烟气再循环率为15% 20%时，煤粉炉的NOx排放浓度可降低25%左右。
权利要求
1.一种锅炉的燃烧方法，其特征在于将燃料的燃烧分为2个步骤，具体步骤如下，步骤1，将空气从主燃烧器供入炉膛，将炉膛内的空气量控制在总燃烧空气量的70% 75%，使燃料在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧并产生烟气，燃烧区内过量空气系数α <1，燃烧区内的燃烧速度为8. 9m/s 9. 3m/s、燃烧温度为900°C 1000°C ； 步骤2，将空气通过布置在主燃烧器上的空气喷口喷入炉膛，与步骤I中产生的烟气混合，在过量空气系数α > I的条件下进行完全燃烧。
2.根据权利要求I所述的一种锅炉的燃烧方法，其特征在于所述步骤I中，将炉膛内的空气量控制在总燃烧空气量的72%，燃烧区内的燃烧速度为9. lm/s、燃烧温度为950°C。
3.一种实现权利要求I或2所述锅炉的燃烧方法所使用的分体式低氮燃烧器，其特征在于包括燃烧器壳体(I)、控制装置(2 )、燃烧头装置(3 )和稳燃装置(4 )，稳燃装置(4 )设置在燃烧器壳体(I)内，燃烧头装置(3 )设置在稳燃装置(4 )内，控制装置(2 )设置在燃气进气管道(5)上，燃气进气管道(5)通过弯管(6)与燃烧头装置(3)连接，燃烧器壳体(I)还通过供风管(7 )与风机(8 )连接。
4.根据权利要求3所述的一种分体式低氮燃烧器，其特征在于所述稳燃装置(4)包括稳燃内管(9)、稳燃外管(10)、扇形堵板(11)和侧挡板(12)，稳燃内管(9)设于稳燃外管(10)内，且同心设置，稳燃内管(9)与稳燃外管(10)之间设有6个均布的扇形堵板(11)，每个扇形堵板(11)上均设有侧挡板(12)，稳燃外管(10)的管壁上设有6个均布的A通孔(13)，6个A通孔(13)与6个扇形堵板(11)——对应设置。
5.根据权利要求4所述的一种分体式低氮燃烧器，其特征在于燃烧头装置(3)包括稳焰盘(14)、点火器(15)、点火气管(16)、固定盘(17)和固定圈(18)，稳焰盘(14)通过支撑杆(19)与固定盘(17)连接，点火气管(16)通过固定圈(18)固定在固定盘(17)的中心位置，点火器(15)固定在固定盘(17)上。
6.根据权利要求5所述的一种分体式低氮燃烧器，其特征在于稳焰盘(14)为圆环状且外径不大于稳燃内管(9)的内径，内径不小于点火气管(16)的外径。
7.根据权利要求5所述的一种分体式低氮燃烧器，其特征在于点火器(15)通过点火器供气管(32)与燃气进气管道(5)连接，点火器供气管(32)上设有点火电磁阀(33)、点火调压器(34)和点火球阀(35 )。
8.根据权利要求4所述的一种分体式低氮燃烧器，其特征在于点火气管(16)的端部设有堵板(20)，且设有堵板(20)的一端的管壁上均布着8个B通孔(21);所述固定盘(17)由钢圈(22)和环状底板(23)构成，钢圈(22)与环状底板(23)固定连接，且钢圈(22)与环状底板(23)上均设有C通孔(24)。
9.根据权利要求3所述的一种分体式低氮燃烧器，其特征在于控制装置(2)包括主回路过滤器(25)、主回路调压器(26)、主回低压开关(27)、燃气压力表(28)和检漏装置(29)，它们顺次安装在燃气进气管道(5)上。
10.根据权利要求3所述的一种分体式低氮燃烧器，其特征在于所述风机(8)上设有风压开关(30)，供风管(7)上设有风阀(31)。
全文摘要
本发明公开了一种锅炉的燃烧方法及分体式低氮燃烧器，具体步骤如下，步骤1，将空气从主燃烧器供入炉膛，将炉膛内的空气量控制在总燃烧空气量的70%～75%，使燃料在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧并产生烟气，燃烧区内过量空气系数α＜1，燃烧区内的燃烧速度为8.9m/s～9.3m/s、燃烧温度为900℃～1000℃；步骤2，将空气通过布置在主燃烧器上的空气喷口喷入炉膛，与步骤1中产生的烟气混合，在过量空气系数α＞1的条件下进行完全燃烧。本发明采用分级燃烧的方式有效降低NOX的生成量，另外采用用分体式结构的燃烧器，可以有效降低燃烧器的悬重，保证锅炉的使用安全，另外还能够有效降低NOX的排放量。
文档编号F23N3/00GK102913943SQ20121040148
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月19日 优先权日2012年10月19日
发明者金渭圭 申请人:金渭圭