一种烟气补燃装置及其工作机制的制作方法

本发明属于烟气补燃的，特别是一种烟气补燃装置及其工作机制。

背景技术：

1、一些煤电机组被关停后，其功能一部分被燃气供热锅炉替代，一部分被燃气发电供热系统替代。对以上燃气锅炉的基本功能进行优化改造，形成了比较成熟的燃机加余热锅炉发电供热系统及燃机加储热发电供热系统等工艺技术方案。

2、为提高蒸汽的温度或产量，或者为实现热和电的解耦功能，通常会设置补燃装置。专利 cn 103363540 a 公开了一种电站锅炉低负荷运行下的升温补燃系统，该系统包括布置在锅炉水平烟道内的高温过热器和高温再热器，高温再热器在沿烟气流动方向上位于高温过热器的前方，所述补燃系统还包括补燃器，补燃器介于高温过热器和高温再热器之间，补燃器由补燃喷嘴、热解室、烟气管道、送粉管道、循环管道和浓淡气固分离器组成。该技术方案虽然实现在烟道外了煤粉的热解，热解气进入烟道内进行补燃，但是并没有公布关于热解气在烟道外如何点燃的、补燃喷嘴的结构、布置方式如何，也没有公布热解气的点燃方式和关于补燃燃烧情况监控的相关内容；专利 cn 104006386 a 公开了非预混式中心供风多管气体补燃器，筒体为一段金属管子，管子两端孔分别密闭连接有空气侧圆盘和烟气侧圆盘，空气侧圆盘和烟气侧圆盘的中心开有通孔，通孔内密闭连接贯通长度的空气喷嘴，烟气侧圆盘上开有以空气喷嘴为中心的圆环上均布的六个燃气喷嘴，简体上与空气喷嘴不通位置上开孔密闭连接有燃气进管。该技术方案虽然实现非预混式中心供风多管燃气补燃的功能，但是并没有公布燃气的点燃方式，也没有公布关于补燃燃烧情况监控的相关内容。

3、本发明专利针对以上技术方案中所存在的技术问题，所实现的技术方案在不仅可实现了在烟气内部更均匀地补燃传热的功能，还实现了在烟道外部补燃气体或雾化后的补燃气液（或气粉）混合体更安全的点燃方式，而且实现了对补燃燃烧情况更方便地监控的功能。

技术实现思路

1、本发明专利的目的是实现在烟气内部更均匀地补燃传热的功能，同时实现了在烟道外部补燃气体或雾化后的补燃气液（或气粉）混合体更安全的点燃方式，而且实现对补燃燃烧情况更方便地监控的功能。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种烟气补燃装置及其工作机制，其特征在于：包括至少1个补燃装置，所述的补燃装置包括至少1个第一补燃喷嘴、第一补燃支管回路、第一补燃混合管、第一补燃点燃室、第一补燃点燃观察窗、第一补燃空气管、第一补燃空气电动阀、第一补燃电点火器、第一补燃燃气管、第一补燃燃气电动阀、至少1个第m补燃喷嘴、第m补燃支管回路、第m补燃混合管、第m补燃点燃室、第m补燃点燃观察窗、第m补燃空气管、第m补燃空气电动阀、第m补燃电点火器、第m补燃燃气管和第m补燃燃气电动阀；所述的补燃装置共有m个补燃支路回路、补燃混合管、补燃点燃室、补燃空气管、补燃空气电动阀、补燃电点火器、补燃燃气管和补燃燃气电动阀；其中m为自然数；

4、所述的第一补燃支管回路的轴线与烟气第一等压力线重合，第一补燃支管回路是一个联通的回路；

5、所述的第一补燃喷嘴的轴线顺着烟气流动方向、并垂直于第一补燃支管回路轴线，与第一补燃支管回路贯通连接；多个第一补燃喷嘴沿第一补燃支管回路的轴线均匀布置；

6、所述的第一补燃混合管的轴线与第一补燃支管回路轴线连接，第一补燃混合管与第一补燃支管回路贯通连接；

7、所述的第一补燃点燃室的对称线与第一补燃混合管的轴线同向连接，第一补燃点燃室与第一补燃混合管贯通连接；

8、所述的第一补燃点燃观察窗设置在第一补燃点燃室的至少一侧，其设置的方式和数量以便于观察第一补燃点燃室内点燃的情况为准；

9、所述的第一补燃空气管的轴线与第一补燃点燃室的对称线交叉斜向连接，第一补燃空气管与第一补燃点燃室斜向贯通连接；所述的第一补燃空气管上设置有第一补燃空气电动阀来控制空气的流量；

10、所述的第一补燃燃气管的轴线与第一补燃点燃室的对称线同向连接，第一补燃燃气管插入第一补燃点燃室一定长度后与其贯通连接；所述的第一补燃燃气管上设置有第一补燃燃气电动阀来控制燃气的流量；

11、所述的第一补燃电点火器一端通过导线与第一补燃燃气管的管壁连接，另一端设置有至少一个点火探头，所述的点火探头一端通过导线与第一补燃电点火器连接，另一端与第一补燃燃气管插入第一补燃点燃室一定长度后的管口不接触，距离适合通电后产生电火花为宜；所述的第一补燃电点火器内设置有低压电源；

12、所述的第m补燃支管回路的轴线与烟气第m等压力线重合，第m补燃支管回路是一个联通的回路；

13、所述的第m补燃喷嘴的轴线顺着烟气流动方向、并垂直于第m补燃支管回路轴线，与第m补燃支管回路贯通连接；多个第m补燃喷嘴沿第m补燃支管回路的轴线均匀布置；

14、所述的第m补燃混合管的轴线与第m补燃支管回路轴线连接，第m补燃混合管与第m补燃支管回路贯通连接；

15、所述的第m补燃点燃室的对称线与第m补燃混合管的轴线同向连接，第m补燃点燃室与第m补燃混合管贯通连接；

16、所述的第m补燃点燃观察窗设置在第m补燃点燃室的至少一侧，其设置的方式和数量以便于观察第m补燃点燃室内点燃的情况为准；

17、所述的第m补燃空气管的轴线与第m补燃点燃室的对称线交叉斜向连接，第m补燃空气管与第m补燃点燃室斜向贯通连接；所述的第m补燃空气管上设置有第m补燃空气电动阀来控制空气的流量；

18、所述的第m补燃燃气管的轴线与第m补燃点燃室的对称线同向连接，第m补燃燃气管插入第m补燃点燃室一定长度后与其贯通连接；所述的第m补燃燃气管上设置有第m补燃燃气电动阀来控制燃气的流量；

19、所述的第m补燃电点火器一端通过导线与第m补燃燃气管的管壁连接，另一端设置有至少一个点火探头，所述的点火探头一端通过导线与第m补燃电点火器连接，另一端与第m补燃燃气管插入第m补燃点燃室一定长度后的管口不接触，距离适合通电后产生电火花为宜；所述的第m补燃电点火器内设置有低压电源；

20、进一步，

21、所述烟气补燃装置构成的系统，包括至少1个补燃装置、至少1个补燃点燃视频监测器、至少1个补燃喷嘴燃烧观察窗、至少1个补燃喷嘴燃烧观察视频监测器、补燃前烟气温度压力测量仪和补燃后烟气温度压力测量仪；

22、顺着烟气方向，补燃装置的下游的烟道壁上开至少1个孔，每个孔内嵌入1个补燃喷嘴燃烧观察窗；补燃喷嘴燃烧观察视频监测器布置在烟道外部某位置，其布置的位置和数量以能观测到所有补燃喷嘴的燃烧情况确定；

23、在补燃装置的上游布置补燃前烟气温度压力测量仪，其探头沿烟道径向方向穿过烟道壁插入烟道；

24、在补燃装置的下游布置补燃后烟气温度压力测量仪，其探头沿烟道径向方向穿过烟道壁插入烟道；其布置在补燃喷嘴燃烧观察窗上游或下游均可，当布置在补燃喷嘴燃烧观察窗上游时以不影响观察补燃喷嘴燃烧情况为准；

25、补燃点燃视频监测器布置在烟道外部某位置，其布置的位置和数量以能观测到所有补燃装置中补燃点燃室内部点燃情况确定；

26、补燃装置中的补燃喷嘴、补燃支管回路和部分补燃混合管布置在烟道内部，并通过支撑结构与烟道内壁相连接；补燃装置中的补燃混合管沿烟道径向方向穿过烟道壁。

27、进一步，烟道截面处所选择的烟气第一等压力线至烟气第m等压线相对均匀分布在该截面处；同一等压线上烟气的压力相同；烟气第一等压力线至烟气第m等压线的位置通过数值模拟计算得到。

28、进一步，烟道截面内轮廓线可是圆形、方形或多段折线。

29、进一步，第m补燃燃气管内部的燃气是可燃气体、雾化后的可燃气液混合体、雾化后的可燃气粉混合体或雾化后的可燃气液粉混合体。

30、进一步，一种烟气补燃装置及其工作机制，其特征在于：所述的这种烟气补燃装置所构成的系统工作过程如下：

31、烟气先经过补燃装置2上游的补燃前烟气温度压力测量仪4测得补燃前烟气温度和压力数值，补燃前烟气温度和压力数值通过变送器传入补燃智慧控制系统备用；

32、烟气通过补燃装置2时，经过补燃装置2加热后继续往下游流动；补燃喷嘴燃烧观察视频监测器6通过补燃喷嘴燃烧观察窗3将补燃装置2中所有喷嘴的燃烧情况记录下来，视频信号通过视频信号线传入补燃智慧控制系统，在该处经ai技术分析处理后的结果储存备用；

33、烟气通过补燃装置2补燃后经过补燃后烟气温度压力测量仪5测得补燃后烟气温度和压力数值，补燃后烟气温度和压力数值通过变送器传入补燃智慧控制系统备用；

34、传入补燃智慧控制系统备用的补燃前烟气温度和压力数值、补燃后烟气温度和压力数值、传入补燃智慧控制系统储存的补燃喷嘴燃烧观察视频监测器6记录的补燃装置2中所有喷嘴的燃烧情况经ai技术分析处理后的结果、传入补燃智慧控制系统储存的补燃点燃视频监测器记录7的补燃装置2中所有补燃点燃室的点燃情况经ai技术分析处理后的结果、第一补燃空气电动阀2-1-7、第一补燃电点火器2-1-8、第一补燃燃气电动阀2-1-10、第m补燃空气电动阀2-m-7、第m补燃电点火器2-m-8和第m补燃燃气电动阀2-m-10之间形成关系连锁，由补燃智慧控制系统中的算法执行控制逻辑。

35、烟气需要补燃时，所述的补燃装置2从点燃到正常工作的过程如下：

36、当烟气需要补燃时，补燃智慧控制系统中的算法发出第一补燃空气电动阀2-1-7和/或第m补燃空气电动阀2-m-7开启的指令，1~2秒后；

37、补燃智慧控制系统中的算法发出第一补燃电点火器2-1-8与第一补燃燃气电动阀2-1-10同时开启，和/或第m补燃电点火器2-m-8与第m补燃燃气电动阀2-m-10同时开启的指令；

38、此时，第一补燃点燃观察窗2-1-5和/或第m补燃点燃观察窗2-m-5中可以观察到第一补燃点燃室2-1-4和/或第m补燃点燃室2-m-4中的混合气已被点燃，此点燃视频信息经补燃点燃视频监测器7记录后被传入补燃智慧控制系统储存，补燃装置2中所有补燃点燃室点燃情况的视频信息经ai技术分析处理后的结果为代表被点燃的数值，收到此数值后，补燃智慧控制系统中的算法发出关闭第一补燃电点火器2-1-8和/或第m补燃电点火器2-m-8的指令；

39、同时补燃智慧控制系统中的算法发出增大第一补燃空气电动阀2-1-7与第一补燃燃气电动阀2-1-10、和/或第m补燃空气电动阀2-m-7与第m补燃燃气电动阀2-m-10开度即增加流量的指令；

40、此时进入第一补燃点燃室2-1-4和/或第m补燃点燃室2-m-4中混合气的流量逐渐增大，通过算法控制混合气中空气与燃气的流量比例，使火焰随混合气的流动向前流动；火焰随着混合气的流动依次通过第一补燃混合管2-1-3、第一补燃支管回路2-1-2进入并从所有第一补燃喷嘴2-1-1喷出、和/或依次通过第m补燃混合管2-m-3、第m补燃支管回路2-m-2进入并从所有第m补燃喷嘴2-m-1喷出；

41、此时，补燃喷嘴燃烧观察窗3中可以观察到补燃装置2中所有补燃喷嘴混合气的燃烧情况，此燃烧情况视频信息被补燃喷嘴燃烧观察视频监测器6记录后被传入补燃智慧控制系统储存，补燃装置2中所有补燃喷嘴混合气的燃烧情况视频信息经ai技术分析处理后的结果为代表被点燃的数值，收到此数值后，补燃智慧控制系统中的算法发出保持第一补燃空气电动阀2-1-7与第一补燃燃气电动阀2-1-10、和/或第m补燃空气电动阀2-m-7与第m补燃燃气电动阀2-m-10当前开度的指令；随后补燃系统处于正常运行状态；

42、传入补燃智慧控制系统备用的补燃前烟气温度和压力数值、补燃后烟气温度和压力数值经ai技术分析处理后的结果作为判断补燃系统是否正常运行的参考。

43、所述的补燃装置2实现在烟气内部更均匀更高效地补燃传热的功能的工作原理：

44、因为，首先，同一等压线上烟气的压力相同；其次，第一补燃支管回路2-1-2的轴线与烟气第一等压力线1-1重合，第一补燃支管回路2-1-2是一个联通的回路；第一补燃喷嘴2-1-1的轴线顺着烟气流动方向、并垂直于第一补燃支管回路2-1-2轴线，与第一补燃支管回路2-1-2贯通连接，和/或第m补燃支管回路2-m-2的轴线与烟气第m等压力线1-m重合，第m补燃支管回路2-m-2是一个联通的回路；第m补燃喷嘴2-m-1的轴线顺着烟气流动方向、并垂直于第m补燃支管回路2-m-2轴线，与第m补燃支管回路2-m-2贯通连接；所以，以上布置方式，可保证每个补燃喷嘴处的压力相同，从而可保证补燃的混合气可均匀地到达所有补燃喷嘴处进行燃烧；

45、因为，首先，烟道截面处所选择的烟气第一等压力线1-1和烟气第m等压力线1-m均匀分布在该截面处；其次，多个第一补燃喷嘴2-1-1沿第一补燃支管回路2-1-2的轴线均匀布置，和/或多个第m补燃喷嘴2-m-1沿第m补燃支管回路2-m-2的轴线均匀布置；所以，以上布置方式，可保证烟道截面上补燃的热量分布相对均匀；

46、补燃装置2中所有补燃喷嘴的内部剖面轮廓线均为双曲线，该结构不仅可提高混合气燃烧效率，而且可以提高燃烧后烟气的传热效率。下部由大到小，可提高烟气的动能，提高排烟速度；上部由小到大，逐渐向原烟气中扩散，可降低补燃所产生烟气的排烟阻力。

47、本发明与现有技术相比，具有如下优点及突出性的技术效果：

48、 实现在烟气内部更均匀更高效地补燃传热的功能；

49、 实现了在烟道外部补燃气体或雾化后的补燃气液（或气粉）混合体更安全的点燃方式；

50、 而且实现对补燃燃烧情况更方便地监控的功能。