一种全预混两段式介质燃烧装置的制作方法

1.本实用新型涉及锅炉设备技术领域，具体涉及一种全预混两段式介质燃烧装置。

背景技术：

2.目前燃天然气低nox燃烧技术在工业锅炉上常采用全预混水冷燃烧技术和全预混介质燃烧技术，存在一下缺陷：
3.对于全预混水冷燃烧技术，虽然能在大负荷时工况稳定低氧下可以实现低nox排放，但是燃烧截面大，负荷调节比小，低氧低负荷时由于流速较低，火焰回缩，容易产生低频噪音，火焰不稳定；
4.对于全预混介质燃烧技术，虽然具有负荷调节比较大，无噪音的优点，但是单独运用时只能单面运行，燃烧截面大，燃烧介质耐震性差，大负荷时需要提高氧含量或扩大燃烧面才能降低nox。

技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服上述不足，提供了一种全预混两段式介质燃烧装置，将水冷炉膛分成前后段，从而降低燃烧截面，增加负荷调节比，实现低nox排放。
6.本实用新型的目的是这样实现的：
7.一种全预混两段式介质燃烧装置，包括风机、燃气阀组、空燃混合器、水冷炉膛和外部水套，所述风机和燃气阀组同时与空燃混合器连接，所述外部水套套设在水冷炉膛外，所述空燃混合器连接外部水套，所述水冷炉膛分成前后两段燃烧，前段设有水冷喷火管组和前段点火火检组件，后段设有介质助燃组件和后段火检组件，所述水冷喷火管组设置在同侧水冷炉膛管板和外部水套管板之间，所述前段点火火检组件装配在水冷喷火管组出口处，所述介质助燃组件分多组平行设置于炉膛中央，所述后段火检组件装配在介质助燃组件中部。
8.优选的，所述水冷喷火管组由多个管段阵列形成，各管段一端与水冷炉膛的管板连接，另一端与外部水套的管板连接。
9.优选的，所述耐火阻火芯采用陶瓷纤维板，所述耐火阻火芯对应水冷喷火管组处开设小孔，小孔与水冷喷火管组的管段一一对应。
10.优选的，所述介质助燃组件至少设有2组。
11.优选的，所述介质助燃组件包括助燃介质、水冷固定管和固定块，助燃介质平行于烟气流道方向布置。
12.优选的，所述助燃介质前后两端设有水冷固定管，所述水冷固定管与水冷炉膛连接，所述水冷固定管上对应助燃介质设有固定块，助燃介质通过固定块限位在两个水冷固定管之间。
13.所述助燃介质为多孔泡沫陶瓷。
14.本实用新型的有益效果是：
15.本实用新型来自风机和燃气阀组中的空气和天然气在空燃混合器中按比例充分混合，混合气通过耐火阻火芯、水冷喷火管组进入水冷炉膛，经前段点火火检组件点燃后，在前段炉膛燃烧；小负荷时，仅有前段炉膛燃烧，后段炉膛处于被加热阶段；等到后段炉膛被高温烟气加热后，逐步增加负荷，此时，前段炉膛部分火焰由于流速过高处于脱火状态，一氧化碳含量快速升高，同时抑制了nox生成，未燃烬的高温气体流经后段介质助燃组件后，再次燃烧，将一氧化碳燃烬，最后排入尾部对流受热面。
16.相对于全预混水冷燃烧技术而言，只需按部分负荷设计水冷燃烧面，降低了燃烧截面；在该部分负荷内完全是采用的是全预混水冷燃烧技术，相对于满负荷而言，则进一步降低了最小负荷点；另外，该区段也是全预混水冷的最佳运行区段，nox排放也可保证。当大负荷运行时，水冷燃烧火焰开始远离喷口，火焰开始逐步出现脱火现象，表现为一氧化碳快速升高，此时后段介质助燃组件就开始起作用，未燃烬的一氧化碳经过升温助燃后，进行二次燃烧，从而完成整个燃烧过程，也即增大了最大负荷点。
附图说明
17.图1为本实用新型的俯视图。
18.图2为本实用新型的主视图。
19.图3为本实用新型的左视图。
20.图4为介质助燃组件的截面示意图。
21.其中：风机1；燃气阀组2；空燃混合器3；耐火阻火芯4；水冷喷火管组5；介质助燃组件6；助燃介质61；水冷固定管62；固定块63；前段点火火检组件7；后段火检组件8；水冷炉膛9；外部水套10。
具体实施方式
22.参见图1-4，本实用新型涉及一种全预混两段式介质燃烧装置，包括风机1、燃气阀组2、空燃混合器3、水冷炉膛9和外部水套10，所述风机1和燃气阀组2同时与空燃混合器3连接，所述外部水套10套设在水冷炉膛9外，所述空燃混合器3连接外部水套10，所述水冷炉膛9分成前后两段燃烧，前段设有水冷喷火管组5和前段点火火检组件7，后段设有介质助燃组件6和后段火检组件8，所述水冷喷火管组5设置在同侧水冷炉膛9管板和外部水套10管板之间，所述空燃混合器3出来的混合气依次经过耐火阻火芯4、水冷喷火管组5进入水冷炉膛9，所述耐火阻火芯4通过压板贴合在外部水套10的管板上，所述前段点火火检组件7装配在水冷喷火管组5出口处，所述介质助燃组件6分多组平行设置于炉膛中央，所述后段火检组件8装配在介质助燃组件6中部。
23.所述水冷喷火管组5由多个管段阵列形成，各管段一端与水冷炉膛9的管板连接，另一端与外部水套10的管板连接。所述管段中部采用工质冷却。多个管段组成的多火焰阵列，分散了火焰集中度，将传统的粗大火焰变成细小火焰，使得燃烧过程中的高温烟气快速降温，从而达到降低nox排放的目的。
24.所述耐火阻火芯4采用耐火耐热的陶瓷纤维板，耐热温度1400℃以上，所述耐火阻火芯4对应水冷喷火管组5处开设小孔，小孔与水冷喷火管组5的管段一一对应，孔径和流道长度均按可燃气成分和混合气温度确定。例如甲烷气，常温下的理论孔径为3.6mm流道长度
不小于30mm，此处考虑到实际温度，应开设更小的孔且更长的流道直径；孔度数量可按阻力计算确定，一般推荐10-30m/s，较小的流速阻力较小，但不均匀，较大的阻力更加均匀，但阻力较大。陶瓷纤维板有耐火隔热的功能，可以大幅提高阻火能效，主要功能是防止极小负荷时，燃烧回火，扩大燃烧调节比。
25.水冷喷火管组5采用常规钢管制作，属于锅炉受压件，分别与水冷炉膛9管板及外部水套管板焊接固定。水冷喷火管组5的设计应符合甲烷气全预混水冷燃烧特性，一般低氧下建议流速控制在2-4m/s；高氧下，条件可适当放宽。
26.所述介质助燃组件6包括助燃介质61、水冷固定管62和固定块63，其中助燃介质61为多孔泡沫陶瓷，助燃介质61平行于烟气流道方向布置。多孔泡沫陶瓷采用耐高温材料制作，与传统介质燃烧不同，此处助燃介质61仅起助燃作用；将助燃介质61平行于烟气流道方向布置，可以减少气流冲击，延长助燃介质61的使用寿命；另外助燃介质61平行与烟气流道布置，也有利于少量烟气回流，降低二次燃烧温度。
27.所述介质助燃组件6采用水冷固定管62定位，所述固定块63与水冷固定管62焊接牢固，用于固定助燃介质61。助燃介质61采用多孔泡沫陶瓷制作，材质可为碳化硅，采用可控熔渗工艺同时提高了碳化硅泡沫陶瓷的强度、抗热震性、通透性。介质助燃组件6分多组平行布置与炉膛中央，但一般不少于2组，关键点在于合理布置每组之间的距离，以及介质助燃组件6与水冷喷火管组5的距离，降低气流流速，同时利用助燃介质61提供热量，确保未燃烬的气体可以进行二次燃烧，形成二次燃烧火焰。该结构实例中，两组介质助燃组件6之间的推荐距离不大于300mm，应确保介质辐射热能引燃混合气；介质助燃组件6与水冷喷火管组5的推荐距离为100-200mm，距离太小时，容易影响前段小负荷火焰燃烧，而距离太大时，小负荷时无法预热助燃介质61，导致局部工况容易出现co偏高。
28.所述前段点火火检组件7和后段点火火检组件8，采用两组点火及火检装置，分别为前后两段炉膛点火并检测的火焰。由于水冷炉膛9分成前后两段燃烧，所以采用两组点火火检装置可分别为前后两端炉膛点火，并有效确保前后两段燃烧稳定。
29.其中前段点火火检组件7装配在水冷喷火管组5出口处，分为点火部件及火检部件，点火部件采用从燃气阀组2引过来的燃气点火；火检部件为离子棒，置于火焰中间，可有效检测当前火焰是否处于脱火状态。
30.后段点火火检组件8装配在介质助燃组件6中部，也分为点火部件及火检部件，点火部件也是采用从燃气阀组2引过来的燃气点火；其主要作用是当后段火焰没有形成时，辅助预热助燃介质61；火检部件为红外光火焰检测器，可有效检测当前助燃介质61是否已经被完全预热。当助燃介质61被完全预热后，即可转入大负荷工况。
31.燃烧流程：来自风机和燃气阀组中的空气和天然气在空燃混合器中按1.15:1充分混合，混合气通过耐火阻火芯、水冷喷火管组进入水冷炉膛，经前段点火火检组件点燃后，在前段炉膛燃烧；小负荷时，仅有前段炉膛燃烧，后段炉膛处于被加热阶段；等到后段炉膛被高温烟气加热后，逐步增加负荷，此时，前段炉膛部分火焰由于流速过高处于脱火状态，一氧化碳含量快速升高，同时抑制了nox生成，未燃烬的高温气体流经后段介质助燃组件后，再次燃烧，将一氧化碳燃烬，最后排入尾部对流受热面。
32.除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。

技术特征：

1.一种全预混两段式介质燃烧装置，其特征在于：包括风机、燃气阀组、空燃混合器、水冷炉膛和外部水套，所述风机和燃气阀组同时与空燃混合器连接，所述外部水套套设在水冷炉膛外，所述空燃混合器连接外部水套，所述水冷炉膛分成前后两段燃烧，前段设有水冷喷火管组和前段点火火检组件，后段设有介质助燃组件和后段火检组件，所述水冷喷火管组设置在同侧水冷炉膛管板和外部水套管板之间，所述前段点火火检组件装配在水冷喷火管组出口处，所述介质助燃组件分多组平行设置于炉膛中央，所述后段火检组件装配在介质助燃组件中部。2.根据权利要求1所述的一种全预混两段式介质燃烧装置，其特征在于：所述水冷喷火管组由多个管段阵列形成，各管段一端与水冷炉膛的管板连接，另一端与外部水套的管板连接。3.根据权利要求1所述的一种全预混两段式介质燃烧装置，其特征在于：所述空燃混合器出来的混合气依次经过耐火阻火芯、水冷喷火管组进入水冷炉膛，所述耐火阻火芯通过压板贴合在外部水套的管板上，所述耐火阻火芯采用陶瓷纤维板，所述耐火阻火芯对应水冷喷火管组处开设小孔，小孔与水冷喷火管组的管段一一对应。4.根据权利要求1所述的一种全预混两段式介质燃烧装置，其特征在于：所述介质助燃组件至少设有2组。5.根据权利要求1所述的一种全预混两段式介质燃烧装置，其特征在于：所述介质助燃组件包括助燃介质、水冷固定管和固定块，助燃介质平行于烟气流道方向布置。6.根据权利要求5所述的一种全预混两段式介质燃烧装置，其特征在于：所述助燃介质前后两端设有水冷固定管，所述水冷固定管与水冷炉膛连接，所述水冷固定管上对应助燃介质设有固定块，助燃介质通过固定块限位在两个水冷固定管之间。7.根据权利要求5所述的一种全预混两段式介质燃烧装置，其特征在于：所述助燃介质为多孔泡沫陶瓷。

技术总结

本实用新型涉及一种全预混两段式介质燃烧装置，包括风机、燃气阀组、空燃混合器、水冷炉膛和外部水套，所述风机和燃气阀组同时与空燃混合器连接，所述外部水套套设在水冷炉膛外，所述空燃混合器连接外部水套，所述水冷炉膛分成前后两段燃烧，前段设有水冷喷火管组和前段点火火检组件，后段设有介质助燃组件和后段火检组件，所述水冷喷火管组设置在同侧水冷炉膛管板和外部水套管板之间，所述前段点火火检组件装配在水冷喷火管组出口处，所述介质助燃组件分多组平行设置于炉膛中央，所述后段火检组件装配在介质助燃组件中部。本实用新型将水冷炉膛分成前后段，从而降低燃烧截面，增加负荷调节比，实现低NOx排放。实现低NOx排放。实现低NOx排放。