一种超低氮燃烧系统及其操控方法

发布时间：2023-12-03 17:25:01| 来源：乐鱼平台登录

  本 发明 涉及一种超低氮燃烧系统及其控制方法，燃烧系统包括：制 氧 机组，制氧机组的氧气出口端连接进氧通道一端；低氮 燃烧器 ，进氧通道另一端与低氮燃烧器的进气道连通，低氮燃烧器为具有多层控制层的燃烧器；烟囱，低氮燃烧器尾部通过排气道与烟囱连通；控制装置，控制装置与制氧机组和低氮燃烧器电性连接，且控制装置控制制氧机组和低氮燃烧器实现多层控制层中浓燃烧控制层过剩空气系数为1.08-1.20，淡燃烧控制层的过剩空气系数为0.85-0.98，综合过剩空气系数控制在1.03-1.05之间。本发明公开提供了一种超低氮燃烧系统，通过制氧机组制造的高纯度的氧气，多层控制层浓淡燃烧控制相结合，降低了燃烧后产物造成的二次污染问题。

  1.一种超低氮燃烧系统，其特征是，包括：制机组(100)，所述制氧机组(100)的氧气出口端连接进氧通道(200)一端；低氮燃烧器(300)，所述进氧通道(200)另一端与所述低氮燃烧器(300)的进气道连通，所述低氮燃烧器(300)为具有多层控制层的燃烧器；烟囱(400)，所述低氮燃烧器(300)尾部通过排气道与所述烟囱(400)连通；控制装置(500)，所述控制装置(500)与所述制氧机组(100)和所述低氮燃烧器(300)电性连接，且所述控制装置(500)控制所述制氧机组(100)和所述低氮燃烧器(300)实现多层控制层中浓燃烧控制层过剩空气系数为1.08-1.20，淡燃烧控制层的过剩空气系数为0.85-0.98，综合过剩空气系数控制在1.03-1.05之间。2.根据1所述的一种超低氮燃烧系统，其特征是，所述进氧通道(200)上设置有与所述控制装置(500)电性连接的氧气调压装置(600)。3.依据权利要求2所述的一种超低氮燃烧系统，其特征是，还包括与所述控制装置(500)电性连接的烟气回流装置(700)，所述烟气回流装置(700)一端连通所述烟囱(400)，另一端与所述低氮燃烧器(300)的进气道连通。4.依据权利要求1所述的一种超低氮燃烧系统，其特征是，所述烟囱(400)内安装有与所述控制装置(500)电性连接的氧含量检测。5.依据权利要求1-4任一项所述的一种超低氮燃烧系统，其特征是，还包括与所述控制装置(500)电性连接的备用供气装置(800)；所述备用供气装置(800)为备用制氧机或普通供气装置。6.依据权利要求1-4任一项所述的一种超低氮燃烧系统，其特征是，所述控制装置(500)根据所述低氮燃烧器(300)各控制层中的流量计反馈信息控制各控制层的进气门开启、关闭时刻。7.依据权利要求6所述的一种超低氮燃烧系统，其特征是，各所述控制层的进气歧管的流通截面积根据各控制层预设浓淡过剩空气系数对应的供氧量要求做加工。8.根据权利要求1-4任一项所述的一种超低氮燃烧系统，其特征在于，多层控制层中浓燃烧控制层和淡燃烧控制层相邻。9.一种超低氮燃烧控制方法，其特征在于，根据所需要热负荷，选择对应的制氧机组，将制氧机组产生的氧气经进氧通道进入具有多层控制层的燃烧器，控制装置根据各控制层中浓燃烧层过剩空气系数为1.08-1.20，淡燃烧控制层的过剩空气系数为0.85-0.98，综合过剩空气系数控制为1.03-1.05进行控制实际进氧量，燃烧后的气体经过低氮燃烧器尾部通过排气道排入至烟囱中。10.根据权利要求9所述的一种超低氮燃烧控制方法，其特征在于，在系统中增加烟气回流装置，将烟囱中的燃烧气体再引入至低氮燃烧器燃烧，烟气回流量为烟气量的8％-15％，降低燃烧速率；系统中增加了备用供气装置，当制氧机组发生故障，控制装置控制备用供气装置供气。

  [0001] 本发明涉及燃烧技术领域，更具体的说是涉及一种超低氮燃烧系统及其控制方法。

  [0002] 目前市售的燃烧器都是利用空气作为气源，空气中不仅有燃烧器燃烧需要的气，同时也有恶化环境的氮气，会在燃烧过程中和氧气反应生成一氧化氮和二氧化氮等氮氧化物，而氮氧化物是酸雨的主要来源；因此如何提供一种超低氮燃烧系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

  [0004] 为此，本发明的一个目的在于提出一种超低氮燃烧系统，解决现有的燃烧器燃烧后的气体造成二次污染的问题。

  [0007] 低氮燃烧器，进氧通道另一端与低氮燃烧器的进气道连通，低氮燃烧器为具有多层控制层的燃烧器；

  [0009] 控制装置，控制装置与制氧机组和低氮燃烧器电性连接，且控制装置控制制氧机组和低氮燃烧器实现多层控制层中浓燃烧控制层过剩空气系数为 1.08-1.20，淡燃烧控制层的过剩空气系数为0.85-0.98，综合过剩空气系数控制在1.03-1.05之间。

  [0010] 经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种超低氮燃烧系统，通过制氧机组制造的高纯度的氧气，多层控制层浓淡燃烧控制相结合，降低了燃烧后产物造成的二次污染问题。

  [0011] 优选地，进氧通道上设置有与控制装置电性连接的氧气调压装置；根据实际需要调节供氧压力，满足使用需求。

  [0012] 优选地，还包括与控制装置电性连接的烟气回流装置，烟气回流装置一端连通烟囱，另一端与低氮燃烧器的进气道连通。由此通过烟气回流装置回流一分部燃烧后的气体进入低氮燃烧器，缓冲降低燃烧速度，使燃烧更充分完全，降低排放物中的氮氧化物的含量。

  [0013] 优选地，烟囱内安装有与控制装置电性连接的氧含量检测，由此控制装置根据氧含量检测传感器提供的信息进行参考，控制烟气回流量及浓燃烧控制层、淡燃烧控制层的过剩供气系数控制，形成闭环控制。

  [0014] 优选地，还包括与控制装置电性连接的备用供气装置；备用供气装置为备用制氧机或普通供气装置，当系统制氧机组出现故障时，控制装置启动备用供气装置，保证系统能够正常工作。根据成本投入的不同，选择备用供气装置的类型。

  [0015] 优选地，控制装置根据低氮燃烧器各控制层中的流量计反馈信息控制各控制层的进气门开启、关闭时刻，由此达到精确控制每层过剩空气系数的目的。

  [0016] 优选地，各控制层的进气歧管的流通截面积根据各控制层预设浓淡过剩空气系数对应的供氧量要求来加工，由此配合上述控制装置精确控制各层过剩空气系数，进一步提高了控制精度。

  [0017] 优选地，多层控制层中浓燃烧控制层和淡燃烧控制层相邻，由此保证了层与层之间的燃烧相互补充，使整体燃烧更充分，降低氮氧化物的生成。

  [0018] 本发明的另一个目的在于提供一种超低氮燃烧操控方法，根据所需要热负荷，选择对应的制氧机组，将制氧机组产生的氧气经进氧通道进入具有多层控制层的燃烧器，控制装置根据各控制层中浓燃烧层过剩空气系数为 1.08-1.20，淡燃烧控制层的过剩空气系数为0.85-0.98，综合过剩空气系数控制为1.03-1.05来控制实际进氧量，燃烧后的气体经过低氮燃烧器尾部通过排气道排入至烟囱中。

  [0019] 经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种超低氮燃烧操控方法，通过制氧机组制造的高纯度的氧气，多层控制层浓淡燃烧控制相结合，降低了燃烧后产物造成的二次污染问题。

  [0020] 优选地，在系统中增加烟气回流装置，将烟囱中的燃烧气体再引入至低氮燃烧器燃烧，烟气回流量为烟气量的8％-15％，降低燃烧速率；系统中增加了备用供气装置，当制氧机组出现故障，控制装置控制备用供气装置供气。说明

  [0021] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。[0022] 图1为本发明提供的一种超低氮燃烧系统的控制原理的框图；[0023] 其中，100-制氧机组，200-进氧通道，300-低氮燃烧器，400-烟囱，500- 控制装置，600-氧气调压装置，700-烟器回流装置，800-备用供气装置。

  具体实施方式[0024] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。[0025] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。[0026] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。[0027] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0028] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。[0029] 本发明实施例公开了一种超低氮燃烧系统，解决现有的燃烧器燃烧后的气体造成二次污染的问题。[0030] 参见附图1，本发明提供了一种超低氮燃烧系统，包括：[0031] 制氧机组100，制氧机组100的氧气出口端连接进氧通道200一端；[0032] 低氮燃烧器300，进氧通道200另一端与低氮燃烧器300的进气道连通，低氮燃烧器300为具有多层控制层的燃烧器；

  [0033] 烟囱400，低氮燃烧器300尾部通过排气道与烟囱400连通；[0034] 控制装置500，控制装置500与制氧机组100和低氮燃烧器300电性连接，且控制装置500控制制氧机组100和低氮燃烧器300实现多层控制层中浓燃烧控制层过剩空气系数为1.08-1.20，淡燃烧控制层的过剩空气系数为 0.85-0.98，综合过剩空气系数控制在1.03-

  [0035] 本发明公开提供了一种超低氮燃烧系统，通过制氧机组100制造的高纯度的氧气，多层控制层浓淡燃烧控制相结合，降低了燃烧后产物造成的二次污染问题。[0036] 其中进氧通道上设置有门，控制阀门与控制装置电性连接，系统中还包括燃气泄漏报警装置，燃气泄漏报警装置用于检测系统中燃气泄漏，及时报警提示。[0037] 在本发明的提供的一个实施例中，进氧通道200上设置有与控制装置500 电性连接的氧气调压装置600；根据实际需要调节供氧压力，满足使用需求。[0038] 在本发明的提供的另一个实施例中，还包括与控制装置500电性连接的烟气回流装置700，烟气回流装置700一端连通烟囱400，另一端与低氮燃烧器300的进气道连通。由此通过烟气回流装置700回流一分部燃烧后的气体进入低氮燃烧器300，缓冲降低燃烧速度，使燃烧更充分完全，降低排放物中的氮氧化物的含量。[0039] 在本发明的提供的另一些实施例中，烟囱400内安装有与控制装置500 电性连接的氧含量检测传感器，由此控制装置500根据氧含量检测传感器提供的信息进行参考，控制烟气回流量及浓燃烧控制层、淡燃烧控制层的过剩供气系数控制，形成闭环控制。[0040] 在本发明的提供的另一些实施例中，还包括与控制装置500电性连接的备用供气装置800；备用供气装置800为备用制氧机或普通供气装置，当系统制氧机组100出现故障时，控制装置500启动备用供气装置800，保证系统能够正常工作。根据成本投入的不同，选择备用供气装置800的类型。[0041] 上述各实施例中，控制装置500根据低氮燃烧器300各控制层中的流量计反馈信息控制各控制层的进气阀门开启、关闭时刻，由此达到精确控制每层过剩空气系数的目的。[0042] 有利的是，各控制层的的流通截面积根据各控制层预设浓淡过剩空气系数对应的供氧量要求进行加工，由此配合上述控制装置500精确控制各层过剩空气系数，进一步提高了控制精度。[0043] 更有利的是，多层控制层中浓燃烧控制层和淡燃烧控制层相邻，由此保证了层与层之间的燃烧相互补充，使整体燃烧更充分，降低氮氧化物的生成。[0044] 本发明的另一个目的是提供一种超低氮燃烧控制方法，根据所需要热负荷，选择对应的制氧机组，将制氧机组产生的氧气经进氧通道进入具有多层控制层的燃烧器，控制装置根据各控制层中浓燃烧层过剩空气系数为 1.08-1.20，淡燃烧控制层的过剩空气系数为0.85-0.98，综合过剩空气系数控制为1.03-1.05进行控制实际进氧量，燃烧后的气体经过低氮燃烧器尾部通过排气道排入至烟囱中。本发明公开提供了一种超低氮燃烧操控方法，通过制氧机组制造的高纯度的氧气，多层控制层浓淡燃烧控制相结合，降低了燃烧后产物造成的二次污染问题。[0045] 其中，在系统中增加烟气回流装置，将烟囱中的燃烧气体再引入至低氮燃烧器燃烧，烟气回流量为烟气量的8％-15％，降低燃烧速率；系统中增加了备用供气装置，当制氧机组出现故障，控制装置控制备用供气装置供气。[0046] 本发明中，制氧机组可以采用工业用制氧机组，根据加热设备的热负荷计算出的燃气的消耗量，依此推算出需要的供氧量，依据需要的供氧量选择正真适合的制氧机组；低氮燃烧器采用文献5.3中记载的一种低氮氧化物燃烧器；控制装置采用PLC控制器及显示装置等组成；氧气调压装置采用市售的调压装置，根据调压压力范围做出合理的选择；烟气回流装置采用用烟气回流。

  [0047] 在本发明中低氮燃烧器在内层采用浓燃烧和淡燃烧时选择高过剩空气系数，主要是考虑氧气也会和次内层的燃气接触，以此来降低真正和内层接触的氧气浓度和过剩空气系数。同理在外层采用浓燃烧和淡燃烧时选择低过剩空气系数。[0048] 具体而言，采用两层结构时，第一层控制燃气量占总燃气量的40％，第二层控制燃气量占总燃气量的60％。采用内层浓燃烧，外层淡燃烧时，内层空气系数为1.2，外层空气系数0.93，总空气系数为1.2×40％+0.93× 60％＝1.038；采用内层淡燃烧时，外层浓燃烧时，内层空气系数0.95，外层空气系数1.10，总空气系数为：0.95×40％+1.10×60％＝1.040。

  [0049] 采用三层结构时，第一层控制燃气量占总燃气量的25％，第二层控制燃气量占总燃气量的35％，第三层控制燃气量占总燃气量的40％。采用第一层浓燃烧，第二层淡燃烧，第三层浓燃烧时，第一层空气系数1.20，第二层空气系数0.85，第三层空气系数1.10，总空气系数为：1.20×25％+0.85×35％+1.10 ×40％＝1.0375；采用第一层淡燃烧，第二层浓燃烧，第三层淡燃烧时，第一层空气系数0.95，第二层空气系数1.20，第三层空气系数0.95，总空气系数为：0.95×25％+1.20×35％+0.95×40％＝1.0375。[0050] 采用四层结构时，第一层控制燃气量占总燃气量的15％，第二层控制燃气量占总燃气量的20％，第三层控制燃气量占总燃气量的30％，第四层控制燃气量占总燃气量的35％。采用第一层淡燃烧，第二层浓燃烧，第三层淡燃烧，第四层浓燃烧时，第一层空气系数

  0.95，第二层空气系数1.10，第三层空气系数0.85，第四层空气系数1.20，总空气系数是：

  淡燃烧，第三层浓燃烧，第四层淡燃烧，第一层空气系数1.20，第二层空气系数0.90，第三层空气系数1.15，第四层空气系数0.95，总空气系数是1.20×15％+0.9× 20％+1.15×30％+

  [0051] 采用五层结构时，第一层控制燃气量占总燃气量的10％，第二层控制燃气量占总燃气量的15％，第三层控制燃气量占总燃气量的20％，第四层控制燃气量占总燃气量的25％，第五层控制燃气量占总燃气量的30％。采用第一层淡燃烧，第二层浓燃烧，第三层淡燃烧，第四层浓燃烧，第五层淡燃烧时，总空气系数是：0.95×10％+1.20×15％+0.9×20％+1.18×25％+0.95× 30％＝1.035。采用第一层浓燃烧，第二层淡燃烧，第三层浓燃烧，第四层淡燃烧，第五层浓燃烧时，总空气系数是：1.20×10％+0.9×15％+1.15×20％+0.90 ×25％％+1.10×25％＝1.040。

  [0052] 采用六层结构时，第一层控制燃气量占总燃气量的5％，第二层控制燃气量占总燃气量的10％，第三层控制燃气量占总燃气量的15％，第四层控制燃气量占总燃气量的20％。第五层控制燃气量占总燃气量的23％，第六层控制燃气量占总燃气量的27％。采用第一层淡燃烧，第二层浓燃烧，第三层淡燃烧，第四层浓燃烧，第五层淡燃烧时，第六层浓燃烧时，总空气系数：0.95 ×5％+1.15×10％+0.9×15％+1.15×20％+0.90×23％1.08×27％＝

  1.0376。采用第一层浓燃烧，第二层淡燃烧，第三层浓燃烧，第四层淡燃烧，第五层浓燃烧，第六层淡燃烧时，总空气系数是：1.20×5％+0.9×10％+1.15×15％+0.90 ×20％+1.20×

  [0053] 采用七层结构时，第一层控制燃气量占总燃气量的6％，第二层控制燃气量占总燃气量的8％，第三层控制燃气量占总燃气量的10％，第四层控制燃气量占总燃气量的12％。第五层控制燃气量占总燃气量的18％，第六层控制燃气量占总燃气量的21％，第七层控制燃气量占总燃气量的25％。采用第一层淡燃烧，第二层浓燃烧，第三层淡燃烧，第四层浓燃烧，第五层淡燃烧，第六层浓燃烧，第七层淡燃烧时总空气系数：0.95×6％+1.20×8％+0.9× 10％+1.20×12％+0.95×18％+1.2×21％+0.90×25％+＝1.035。采用第一层浓燃烧，

  第二层淡燃烧，第三层浓燃烧，第四层淡燃烧，第五层浓燃烧，第六层淡燃烧，第七层浓燃烧时总空气系数是：1.20×6％+0.9×8％+1.10×10％+0.9 ×12％+1.10×18％+0.95×21％

  [0054] 在本的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书里面，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书里面描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

  [0055] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，能够理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、、替换和变型。