一種可實現(xiàn)低氮燃燒的爐膛結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鍋爐、窯爐等燃燒設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種適用于液體、氣體以及煤粉類粉狀燃料，可實現(xiàn)燃料低氮燃燒的爐膛結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]不論是鍋爐還是各種窯爐，燃料的燃燒基本都是在爐膛內(nèi)完成的。傳統(tǒng)工業(yè)鍋爐(或窯爐)為了確保燃料的燃盡率，燃料都是經(jīng)燃燒器同步配風(fēng)后被點燃，并在高溫富氧的環(huán)境下燃燒，導(dǎo)致了氮氧化物的大量生成。由于很多鍋爐、窯爐都沒有尾氣除NOx設(shè)施，導(dǎo)致了日益嚴(yán)重的霧霾環(huán)境。
[0003]盡管發(fā)電站的大型煤粉鍋爐，通常采用濃淡燃燒技術(shù)，以降低氮氧化物的產(chǎn)生，但是對于碩大的爐膛而言，由于濃相與淡相的間隔太小，實際效果往往不是很好；同時為了防止CO腐蝕水冷壁，燃燒過程中不允許爐膛內(nèi)的CO濃度太高，因此爐膛內(nèi)難以形成較強的氮氧化物還原氛圍，導(dǎo)致尾氣脫硝的負(fù)擔(dān)和成本都較高。
[0004]為了降低燃料燃燒過程中的氮排放，一些傳統(tǒng)燃燒設(shè)備通常采取降低火焰溫度的控制措施，這樣又導(dǎo)致了燃料燃盡率的下降和熱效率的降低，以及火焰穩(wěn)定性變差等新問題。另外，很多煤粉鍋爐負(fù)荷下降到40%就要投入油槍穩(wěn)燃，導(dǎo)致成本大幅提高。綜上所述，火焰順向燃燒、同步配風(fēng)的傳統(tǒng)爐膛燃燒方式，不能提供強烈的NOx還原氛圍，因此不能在燃料的燃燒階段大幅降低NOx ;很多大型煤粉鍋爐在低負(fù)荷運行時，都存在著因噴油穩(wěn)燃而產(chǎn)生的高額費用等問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種采用逆程燃燒、多次配風(fēng)的爐膛結(jié)構(gòu)，解決現(xiàn)有爐膛結(jié)構(gòu)燃料燃燒過程中，在氮排放與燃料燃盡率之間存在的矛盾，可在保證燃料燃盡率的同時，降低燃料燃燒過程中的氮排放。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用了一種可實現(xiàn)低氮燃燒的爐膛結(jié)構(gòu)，所述爐膛為U字形結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在爐膛上的火焰入口和火焰出口，所述火焰入口位于爐膛開口側(cè)上方的中心位置，所述火焰入口處設(shè)置有燃燒器，所述火焰出口與火焰入口同處爐膛的開口端，所述爐膛底部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)風(fēng)出口，所述旋轉(zhuǎn)風(fēng)出口提供以爐膛軸線為中心的旋轉(zhuǎn)風(fēng)。
[0007]進一步地，所述火焰出口位于爐膛內(nèi)壁外沿的周邊區(qū)域。
[0008]進一步地，所述火焰入口與火焰出口之間設(shè)置有燃盡風(fēng)出口。
[0009]進一步地，所述爐膛內(nèi)壁為筒形或類似圓形的多邊形，其底部為球面或平面。
[0010]更進一步地，所述爐膛采用立式、臥式、倒置式或傾斜式結(jié)構(gòu)。
[0011]本實用新型所具有的有益效果:
[0012]I)爐膛中內(nèi)外火焰逆向運動的燃燒方式，增加了燃料在高溫環(huán)境下的氧化還原反應(yīng)時間，可以明顯提高燃料的燃盡率。同時，回流的高溫外焰大大提升了火焰入口的高溫場，因此具有低負(fù)荷運行時的良好穩(wěn)燃作用，從而大大節(jié)省了煤粉類鍋爐低負(fù)荷運行時所需的噴油穩(wěn)燃費用。
[0013]2)該爐膛采用不同燃燒階段長距離多次配風(fēng)的方式，可以在燃燒初期大幅還原NOx，在燃燒中后期降低火焰溫度減少高溫型NOx的生成，從而實現(xiàn)了既節(jié)能又環(huán)保的大目標(biāo)。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型爐膛結(jié)構(gòu)示意圖及燃料在爐膛內(nèi)的燃燒過程示意圖。
[0015]圖中:1、爐膛，2、火焰入口，3、火焰出口，4、燃燒器，5、旋轉(zhuǎn)風(fēng)出口，6、燃盡風(fēng)出口，7、中心火焰，8、外環(huán)火焰。
【具體實施方式】
[0016]鍋爐及窯爐的氮排放都是燃料在爐膛內(nèi)燃燒的過程中產(chǎn)生的，如能實現(xiàn)爐膛內(nèi)燃料的低氮燃燒，就可大大減輕尾氣脫硝的負(fù)擔(dān)和成本。下面結(jié)合附圖1，對本實用新型的具體結(jié)構(gòu)、特點進行詳細的說明如下:
[0017]圖1所示的可實現(xiàn)低氮燃燒的爐膛結(jié)構(gòu)，所述爐膛為U字形結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在爐膛上的火焰入口和火焰出口，所述火焰入口位于爐膛開口側(cè)上方的中心位置，所述火焰入口處設(shè)置有燃燒器，所述火焰出口與火焰入口同處爐膛的開口端，所述火焰出口位于爐膛內(nèi)壁外沿的周邊區(qū)域，所述爐膛底部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)風(fēng)出口，所述旋轉(zhuǎn)風(fēng)出口提供以爐膛軸線為中心的旋轉(zhuǎn)風(fēng)。所述火焰入口和火焰出口之間還設(shè)置有燃盡風(fēng)出口。
[0018]本實用新型中，所述爐膛內(nèi)壁為筒形或類似圓形的多邊形，所述爐膛底部為球面或平面。
[0019]本實用新型中，所述爐膛采用立式、臥式、倒置式或傾斜式結(jié)構(gòu)。
[0020]本實用新型中燃料在爐膛內(nèi)的燃燒過程中，火焰分為中心火焰與外環(huán)火焰，且中心火焰與外環(huán)火焰互為逆向運動，增加了燃料在高溫環(huán)境下的運動時間，使燃料可以充分燃盡，并可提高低負(fù)荷火焰的穩(wěn)燃效果；同時采用長距離多次配風(fēng)的爐膛火焰燃燒方式，可以有效還原燃料型的NOx，并抑制高溫型和快速型NOx的生成。
[0021]本實用新型中燃料在爐膛內(nèi)燃燒的整個過程如圖1所示，其燃燒控制過程和原理具體描述如下:
[0022]1、燃燒器將燃料與一部分空氣混合后點燃，并以細長欠氧燃燒的火焰形式噴向爐膛底部，由于燃燒初期長距離的嚴(yán)重缺氧，形成了燃料型氮氧化物的極強還原氛圍；
[0023]2、火焰到達爐膛底部時與旋轉(zhuǎn)風(fēng)相匯合，在旋轉(zhuǎn)風(fēng)的作用下，形成沿著爐膛內(nèi)壁螺旋返回的外環(huán)火焰，由于爐膛內(nèi)壁能夠大量吸收火焰的輻射熱，從而降低了外環(huán)火焰的溫度，可以有效地減少高溫型和快速型氮氧化物的生成；
[0024]3、火焰逆向返回到火焰出口時，再配以燃盡風(fēng)出口提供的燃盡風(fēng)，可以確保燃料的充分燃燒，進一步提高燃料的燃盡率。
[0025]如上所述，由于燃料在爐膛內(nèi)高溫區(qū)有著足夠的行進距離與氧化還原反應(yīng)時間，因此可以在較低空氣過剩系數(shù)的情況下充分燃盡；通過長距離不同燃燒階段的多次配風(fēng)，從而大幅度減少了氮排放；由于折返回流的火焰明顯地提高了爐膛入口的環(huán)境溫度，有效提高了低負(fù)荷時的穩(wěn)燃效果，也有利于均衡爐內(nèi)溫度、并提高熱效率。因此，本實用新型所述的爐膛結(jié)構(gòu)，不僅化解了傳統(tǒng)爐膛無法解決的熱效率與氮排放的矛盾，可以實現(xiàn)既節(jié)能又環(huán)保的目標(biāo)，同時明顯改善了燃燒系統(tǒng)的負(fù)荷調(diào)節(jié)比，大幅減輕了尾氣脫硝的負(fù)擔(dān)和低負(fù)荷穩(wěn)燃時的噴油費用。
[0026]最后應(yīng)說明的是:
[0027]1、本實用新型燃燒過程中采用的多次配風(fēng)方式，不僅僅局限于上述實施例中所述的3次配風(fēng)形式，凡爐膛內(nèi)燃料的燃燒過程是以中心內(nèi)焰和外環(huán)火焰逆向運動，且長距離多次配風(fēng)的燃燒方式，都應(yīng)在本實用新型的保護之內(nèi)。
[0028]2、本實用新型附圖1僅標(biāo)示了鍋爐內(nèi)部爐膛的局部結(jié)構(gòu)，以及火焰在爐膛內(nèi)多次長距離配風(fēng)的燃燒方式，而爐膛外部的水管(或火管)以及煙道附屬設(shè)施等可為任何結(jié)構(gòu)形式。
[0029]3、本實用新型的說明書和附圖被認(rèn)為是說明性的而非限制性的，在本實用新型公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所做出的一些替換和變形也均應(yīng)在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種可實現(xiàn)低氮燃燒的爐膛結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述爐膛為U字形結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在爐膛上的火焰入口和火焰出口，所述火焰入口位于爐膛開口側(cè)上方的中心位置，所述火焰入口處設(shè)置有燃燒器，所述火焰出口與火焰入口同處爐膛的開口端，所述爐膛底部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)風(fēng)出口，所述旋轉(zhuǎn)風(fēng)出口提供以爐膛軸線為中心的旋轉(zhuǎn)風(fēng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐膛結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述火焰出口位于爐膛內(nèi)壁外沿的周邊區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述爐膛結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述火焰入口和火焰出口之間設(shè)置有燃盡風(fēng)出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的爐膛結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述爐膛內(nèi)壁為筒形或類似圓形的多邊形，其底部為球面或平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的爐膛結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述爐膛為立式、臥式、倒置式或傾斜式結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種可實現(xiàn)低氮燃燒的爐膛結(jié)構(gòu)，所述爐膛為U字形結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在爐膛上的火焰入口和火焰出口，所述火焰入口位于爐膛開口側(cè)上方的中心位置，所述火焰入口處設(shè)置有燃燒器，所述火焰出口與火焰入口同處爐膛的開口端，所述爐膛底部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)風(fēng)出口，所述旋轉(zhuǎn)風(fēng)出口提供以爐膛軸線為中心的旋轉(zhuǎn)風(fēng)。本實用新型通過采用雙向逆程燃燒、長距離多次配風(fēng)的爐膛結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有爐膛結(jié)構(gòu)燃料燃燒過程中，在氮排放與燃料燃盡率之間存在的矛盾，可在保證燃料燃盡率的同時降低氮排放。
【IPC分類】F23C7-02, F23C3-00
【公開號】CN204494375
【申請?zhí)枴緾N201520088587
【發(fā)明人】李延新, 黃曉亮
【申請人】懷來蒂吉博納科技有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年2月9日