[发明专利]一种降低燃烧设备氮氧化物排放的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧系统节能减排技术，具体是一种利用烟气外循环技术降低燃油燃气燃烧设备氮氧化物排放的系统及方法。

背景技术

随着我国北京地区对氮氧化物排放新标准的发布，燃烧设备的低氮燃烧技术以及控制氮氧化物技术迅速发展，目前主要采用的技术分为四大类：分级燃烧、烟气内循环、预混式燃烧、烟气外循环。其中，分级燃烧、烟气内循环、预混式燃烧都需要更换燃烧器，对于新上燃烧设备可以采用此类方法。但是对于目前数量庞大的在用燃烧设备来说，燃烧设备本体结构的限制导致控制氮氧化物的效果不尽人意，但更换燃烧器的成本高昂。因此，对于在用燃烧设备，降低氮氧化物一般采用烟气外循环方案，即将部分烟气从排烟道引回燃烧室，以降低燃烧室温度，从而减少排烟中热力型的氮氧化合物含量。如CN104949113A公开的一种燃气锅炉降氮装置，用于对锅炉废气进行处理，其包括锅炉，锅炉包括燃气燃烧器和排烟管，锅炉外部安装有用于烟气循环的外部循环装置，外部循环装置由管道连接排烟管、燃气燃烧器进风阀后。该专利文献使从锅炉内部排出的烟气实现循环，能显著减少氮氧化物的生成量。

但目前的烟气外循环系统一般都缺乏对助燃风量和回流烟气量的自动调节，多采取将燃烧负荷与烟气回流量固定的方法。而燃烧过程是一个非常复杂的过程，燃料量会因为压力的变化发生变化、空气量也会因为环境因素的变化发生变化、燃烧器的风门挡板会发生位移造成助燃风量发生变化等等，这些变化都会造成运行过程中氮氧化物排放值波动以及燃烧过程中空气和燃气的比例波动，甚至会造成燃烧不稳定的状况发生。基于以上原因，现在的低氮控制技术亟待改进，以适应国家日趋严格的低氮排放标准，并确保燃烧设备安全节能运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低燃烧设备氮氧化物排放的系统，其能够实现烟气外循环系统的闭环控制；本发明还提供了一种降低燃烧设备氮氧化物排放的方法，其能够解决现有烟气外循环系统运行过程中氮氧化物排放值波动以及燃烧过程中空气和燃气的比例波动造成的燃烧不稳定的问题。

本发明的技术方案如下：

一种降低燃烧设备氮氧化物排放的系统，包括带燃烧器和烟道的燃烧设备，所述燃烧器连接有鼓风机，燃烧器与燃气源连接的管路上安装有燃气流量调节阀，所述烟道内设置有检测烟气O₂、CO、NOx成份浓度的传感器。所述燃烧器的进风口与一混风器的出风口串接，混风器具有两个入风口，其中一个入风口连接有助燃风管道，助燃风管道上安装有风量调节阀；另一个入风口连接有烟气回流管道，烟气回流管道上安装有烟气回流量调节阀，烟气回流管道的另一端与位于燃烧设备与传感器之间的一段烟道连接；经助燃风管道进入混风器的空气以及经烟气回流管道进入混风器的烟气经混风器调节后进入燃烧器的鼓风机入口。

所述鼓风机、风量调节阀、烟气回流量调节阀和燃气流量调节阀均受控于一低氮控制器，传感器实时将监测的烟气成份浓度传输至低氮控制器，由此形成闭环控制。

进一步的，所述低氮控制器包括数据处理单元、控制单元、显示记录单元和通讯单元，所述数据处理单元采集和处理所述传感器输出的信号；所述控制单元控制燃气流量调节阀、风量调节阀和烟气回流量调节阀的开度以及鼓风机频率；所述显示记录单元实时显示包括烟气O₂、CO、NOx成份浓度、风量调节阀的开度、烟气回流量调节阀的开度以及燃烧状况分析报告并储存；所述通讯单元通过有线或无线传输方式将实时数据及运行状况上传至数据中心。

进一步的，所述低氮控制器通过调节风量调节阀、烟气回流量调节阀、鼓风机频率、燃气流量调节阀中的一个或多个，在保持稳定燃烧和合理空燃比的基础上控制排出烟气的NOx含量，形成对燃烧的空燃比及NOx的闭环控制。

进一步的，所述低氮控制器根据传感器反馈的O₂、CO、NOx的成份浓度，自动控制风量调节阀的开度、烟气回流量调节阀的开度、燃气流量调节阀的开度和鼓风机的频率中的一个或多个，以使排烟烟气成份及燃烧工况达到预期值。

进一步的，所述混风器底部设有冷凝水排水口，及时排出烟风混合器中的冷凝水。

进一步的，在混风器内还可设置有截留冷凝水的孔板。

一种降低燃烧设备氮氧化物排放的方法，首先，调整燃烧器的进风门、燃气流量调节阀的开度、烟气回流量调节阀以及风量调节阀的开度，使烟气回流量调节阀全关和风量调节阀的开度为70％，以及使排烟氧含量为5％。

然后，通过手动调整各阀门的开度，确定燃烧设备排出的NOx含量能达到的最小值，并在低氮控制器上完成该NOx含量的目标值设置。