[发明专利]一种天然气锅炉低氮燃烧系统及工艺

说明书

技术领域

本发明属于天然气燃烧污染物减排控制技术领域，尤其涉及一种天然气锅炉低氮燃烧系统及工艺。

背景技术

随着近年来经济和科学技术的发展，人类对生活质量和生存环境的要求日益提高，政府对污染物的排放要求也在逐步提高，如对电力行业锅炉烟气，在实现达标排放的基础上，近年又提出了超低排放的要求。如NOx要求排放浓度低于50mg/Nm3。天然气是一种清洁燃料，天然气锅炉本身就是一种污染物排放少的环保型锅炉。但由于环保要求的提高，同样面临降氮脱硝改造的要求。锅炉降低氮氧化排放方法包括燃烧中降低NOx产生量、进行烟气脱硝。烟气脱硝包括SCR和SNCR工艺，燃烧中降低NOx产生量的措施包括燃用优质燃料(如天然气)、采用低氮燃烧新工艺等。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种天然气锅炉低氮燃烧系统及工艺，该低氮燃烧工艺可降低天然气锅炉烟气NOx浓度，且系统简单，易于实施改造。

本发明所采用的技术方案为：从天然气锅炉的出口后到烟囟前的排烟风道上开口取部分烟气，经循环风机加压后送入助燃风道内，经烟气混合装置实现与助燃风的均匀混合，再一起经燃烧器喷嘴送入炉内。由于烟气的氧含量低于空气，混入再烟气后的混合助燃气体氧含量亦有降低，实现在不减小助燃风量和不改变炉内气体流场与燃料的混合、流化的工况下，降低局部燃烧区域的氧含量，同步降低了局部燃烧温度。由于燃烧中NOx的产生量与局部温度密切相关，温度赿高，NOx产生量赿大。降低燃烧局部温度就能有效降低氮氧化物产生量。同时，由于氧含量降低，使燃烧局部区域形成缺氧的还原性气份，有利于NOx的还原，进一步降低NOx产生量。

在位于天然气锅炉上、与燃烧器喷嘴相对的一端设置燃烬风喷口，引一部分未混入烟气的助燃风，经预热后送入炉内，使由于降低燃烧区域氧含量后未燃烧完全的燃气继续燃烧完全，实现分级燃烧，防止降低锅炉热效率。

一种天然气锅炉低氮燃烧系统，包括天然气锅炉、空气预热器、助燃风送风机、助燃风道、循环风机、烟气混合装置和燃烧器喷嘴，所述燃烧器喷嘴安装在所述天然气锅炉上，所述助燃风送风机的进风口与外部环境连通，所述助燃风送风机的出风口与所述空气预热器的进风口连通，所述空气预热器的出风口通过所述助燃风道与所述燃烧器喷嘴连通，进而进入所述天然气锅炉，所述循环风机的进风口与位于天然气锅炉的出口与烟囟之间的排烟风道连通，所述循环风机的出风口与所述烟气混合装置的进风口连通，所述烟气混合装置的出风口与所述助燃风道连通。

所述循环风机为变频风机，共设二台，根据锅炉负荷情况可同时运行二台风机，也可只运行一台风机，一台正常使用，一台备用，二台风机合计最大风量约为助燃风量的20％，根据运行工况实时调整；其压力根据混合点助燃风系统的压力和再循环烟道总阻力损失计算得出，保证混合处再循环烟气压力高于助燃风压力；并分别留有适当余量。

在其中一个实施例中，位于所述天然气锅炉上、与所述燃烧器喷嘴相对的一端的侧壁上设置有燃烬风喷口，所述燃烬风喷口通过管道与所述空气预热器的出风口连通。

在其中一个实施例中，所述烟气混合装置包括再循环风道和喷气管，所述再循环风道设置在所述助燃风道内部，所述再循环风道与所述助燃风道内壁垂直，所述喷气管设置在所述再循环风道背风面的侧壁上。

所述烟气混合装置是再循环烟道缩小口径后从助燃风道的直管段处的一侧插入助燃风道中，并开口安装多根喷气管，从而让再循环烟气均匀混入助燃风内。

在其中一个实施例中，所述再循环风道进口端与所述助燃风道内壁焊接密封固定，所述再循环风道出口端通过钢板焊接密封，并通过焊接在所述助燃风道内壁上的型钢支撑固定。

在其中一个实施例中，所述再循环风道截面为八边形，所述再循环风道截面的迎风垂直面尺寸小于另一垂直面的尺寸，所述再循环风道截面的迎风垂直面相邻的上下面均为斜面，且分别与所述助燃风道的后端相切。

在其中一个实施例中，所述再循环风道背风面的垂直面和斜面上均设置有喷气管、且所述再循环风道背风面的垂直面上的喷气管的直径小于斜面上的喷气管的直径，所述再循环风道背风面的垂直面上的喷气管与斜面上的喷气管之间的夹角范围为45度—80度。