[发明专利]重油锅炉的燃烧系统及方法

说明书

技术领域

   本发明涉及一种用于重油锅炉的燃烧系统及方法。

背景技术

重油是一种液态化石燃料，与常规煤粉相比，燃烧净热值高；与天然气等气体燃料相比，系统更为简单安全、易于储存且不受地域限制，与轻油相比，由于制作工艺的区别更为经济便宜。近年来，随着优质燃油和天然气的价格不断上涨，重油在中东等产油国家作为替代动力燃料越来越受到的重视。在中东等重油储量较大的国家，以重油为主燃料的锅炉更是新建电站的首选，因此燃油机组在一些产油国家还有相当大的市场。

目前，电站锅炉主要使用的是石油制品中的重油或渣油，它是原油经过加热精炼后分馏出汽油、煤油和柴油后剩下的残留物，其着火和燃尽特性比煤粉容易，但是现有的重油锅炉在燃烧中容易产生高氮氧化物（NOx）等污染物排放，氮氧化物的排放往往达到800mg/Nm³，因为在燃料的燃烧过程中，氮氧化物的生成是燃烧反应的一部分，燃烧生成的氮氧化物主要是NO和NO2，统称为NOx。在锅炉燃料的燃烧过程中生成的NOx，其生成方式主要有三个：热力型、快速型和燃料型。 

燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生，其中的生成过程是一个不分支连锁反应,其生成机理称为扩大的捷里多维奇机理,随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律增加。当T<1500°C时，NO的生成量很少，而当T>1500°C时，T每增加100°C，反应速率增大6-7倍。温度对热力NOx的影响是非常明显的，除此之外，过剩空气系数、停留时间、压力等对热力型有一定影响，一般油燃烧过程中热力型NOx生成量最多,占总量的70%-80%。

快速型

1971 年费尼莫尔提出了快速型NOx的生成反应机理。碳氢化合物燃料燃烧时，如果碳氢化合物的浓度较高，快速型NOx会在反应区域附近迅速生成， NO快速型NOx 多产生于氧气浓度较低的富燃料燃烧情况，同时快速型NOx对温度的依赖性较弱，仅在低温时才考虑，它占总量的15%-20%。；高温时热力型NOx较多，快速型可以忽略不计。燃料型氮氧化物所占比例较少。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足，提供一种重油锅炉的燃烧系统及方法，它能大幅降低重油燃烧产生的氮氧化物，满足日益提高的环保要求，具有更广的市场前景。

为达到上述目的，本发明的一种重油锅炉的燃烧系统，包括进风管、空气风机、置于炉膛外侧的一个以上的风箱、设于每个风箱上的燃尽风喷口、位于燃尽风喷口下方的数个燃烧器及点火器，每个燃烧器均包括由内到外套设的雾化油枪、一次风管和二次风管，雾化油枪包括相连的油管和喷嘴，在一次风管内的前端设有稳燃器，在二次风管内设有旋流器，其特征在于在喷嘴的前端面上同心的设有两圈喷孔，每圈喷孔均包括等间距设置的数个喷孔，两圈喷孔在圆周上间隔排列，且外圈喷孔的孔径和喷射角度均较内圈喷孔的为大；锅炉的省煤器出口还通过烟气循环管与进风管相连，在烟气循环管上设有循环风机。

使用上述燃烧系统的方法为：通过烟气循环管和循环风机，从省煤器出口抽取5%-20%烟气与空气混合均匀后再送入炉膛外侧的一个以上的风箱，混合气的氧浓度控制在13-20％；通过设置流通截面积，控制混合气风量的65%-90%进入各燃烧器，在各燃烧器内雾化油枪的油管中通入重油，经油枪前端的喷嘴形成数股按内、外圈同心排列的且内淡外浓的喷雾，外圈喷雾的喷射角度大于内圈，并将内、外圈的喷雾在圆周上间隔设置，经点火器点燃后形成数股分割燃烧的火焰，且内圈的火焰小，外圈的火焰大，混合气由内到外围绕各燃烧器的油枪形成平流的一次风和旋流的二次风；控制混合气风量的10%-35%进入燃烧器上方的燃尽风喷口，燃尽风在1350-1500℃的温度段处向炉膛内吹入。