[发明专利]一种可抑制燃烧震荡的低氮燃烧系统及其控制方法

说明书

本发明涉及一种可抑制燃烧震荡的低氮燃烧系统及其控制方法，适用于燃用气体燃料的预混式燃烧器。目前采用预混燃烧方式燃烧具有燃烧系统产生共振发生损坏的风险。本发明包括燃料气体流量控制总阀、中央喷嘴燃料控制阀、双联喷嘴燃料控制阀、三联喷嘴燃料控制阀、控制单元、压力脉动传感器、烟气成分分析仪、旋流器叶片外侧节流孔板、旋流器叶片内侧节流孔板、旋流器叶片外侧燃料喷口、旋流器叶片内侧燃料喷口、旋流器叶片、喷嘴组件、燃烧室外壳、火焰筒、信号传输线和燃料气体管路；可在降低氮氧化物排放的同时，保持稳定燃烧不发生燃烧震荡现象。

技术领域

本发明涉及一种可抑制燃烧震荡的低氮燃烧系统及其控制方法，适用于燃用气体燃料的预混式燃烧器。

背景技术

由于环保要求的需要，国家对燃用天然气的燃烧装置的氮氧化物排放做了最高限要求，目前主流的技术是采用预混燃烧方式燃烧，即将燃料和空气混合后送入燃烧室燃烧，降低了燃烧局部高温以减小氮氧化物的生成，如申请号为201710600180.0的中国专利，但预混燃烧方式稳定燃烧窗口比较狭窄，在接近熄火极限附近会发生燃烧震荡现象导致熄火，此外燃料流量或空气的波动也会导致某个频段的燃烧压力脉动值升高，这个频率一旦与燃烧器固有频率重合会导致燃烧系统产生共振发生损坏，依照本发明专利设计方法可避免上述问题的发生。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理的可抑制燃烧震荡的低氮燃烧系统及其控制方法，可在降低氮氧化物排放的同时，保持稳定燃烧不发生燃烧震荡现象。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种可抑制燃烧震荡的低氮燃烧系统，其特征在于，包括燃料气体流量控制总阀、中央喷嘴燃料控制阀、双联喷嘴燃料控制阀、三联喷嘴燃料控制阀、控制单元、压力脉动传感器、烟气成分分析仪、旋流器叶片外侧节流孔板、旋流器叶片内侧节流孔板、旋流器叶片外侧燃料喷口、旋流器叶片内侧燃料喷口、旋流器叶片、喷嘴组件、燃烧室外壳、火焰筒、信号传输线和燃料气体管路；所述燃料气体管路与喷嘴组件连通，所述燃料气体管路与喷嘴组件之间安装有燃料气体流量控制总阀；所述喷嘴组件包括中央喷嘴、双联喷嘴和三联喷嘴，所述燃料气体管路与中央喷嘴之间安装有中央喷嘴燃料控制阀，所述燃料气体管路与双联喷嘴之间安装有双联喷嘴燃料控制阀，所述燃料气体管路与三联喷嘴之间安装有三联喷嘴燃料控制阀；所述喷嘴组件与火焰筒连通，所述火焰筒的外部设置有燃烧室外壳；所述压力脉动传感器和烟气成分分析仪均与火焰筒连接，且压力脉动传感器和烟气成分分析仪均通过信号传输线与控制单元连接，所述控制单元分别与中央喷嘴燃料控制阀、双联喷嘴燃料控制阀和三联喷嘴燃料控制阀连接；所述喷嘴组件布置有旋流器叶片外侧燃料喷口、旋流器叶片内侧燃料喷口和流器叶片，所述旋流器叶片外侧燃料喷口设置在旋流器叶片的外侧，所述旋流器叶片内侧燃料喷口设置在旋流器叶片的内侧，所述旋流器叶片外侧燃料喷口设置有旋流器叶片外侧节流孔板，所述旋流器叶片内侧燃料喷口设置有旋流器叶片内侧节流孔板。

进一步而言，燃烧器具有若干个喷嘴，不同数量的喷嘴分成若干组，每组喷嘴共用一路燃料；所述中央喷嘴燃料控制阀控制中央喷嘴的燃料供应，所述双联喷嘴燃料控制阀控制双联喷嘴的燃料供应，所述三联喷嘴燃料控制阀控制三联喷嘴的燃料供应；同一路燃料控制的喷嘴在圆周方向均匀分布。

进一步而言，燃烧器具有若干个喷嘴，所述中央喷嘴的直径最小，所述中央喷嘴的直径是其它燃料喷嘴流通面积的0.4-0.6倍。

一种如上所述的可抑制燃烧震荡的低氮燃烧系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法如下：天然气通过燃料气体管路，流经燃料气体流量控制总阀，此阀门用于控制燃料气的总流量，之后天然气经由中央喷嘴燃料控制阀、双联喷嘴燃料控制阀和三联喷嘴燃料控制阀分别进入三组燃烧器中；空气由燃烧室外壳和火焰筒之间的通道经过喷嘴组件，与天然气混合后进入火焰筒燃烧；压力脉动传感器和烟气成分分析仪分别采集燃烧过程中燃烧脉动值和排放值，通过信号传输线传输至控制单元，一旦燃烧参数发生异常，控制单元便会微调中央喷嘴燃料控制阀、双联喷嘴燃料控制阀和/或三联喷嘴燃料控制阀的开度，来保证燃烧恢复正常。