应用于全预混锅炉的烟气回流装置及全预混锅炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种应用于全预混锅炉的烟气回流装置及全预混锅炉，其涉及锅炉技术领域，所述烟气回流装置包括：烟气排放管，其与所述锅炉的燃烧腔室连通；进风管，其与所述锅炉的燃烧腔室通过锅炉的鼓风机连通；回流机构，其与所述烟气排放管和所述进风管连通，以使流经所述烟气排放管中的部分烟气在所述进风管与所述烟气排放管之间压差下回流入所述进风管中；设置在所述回流机构上的烟气流量调节装置。本实用新型中的应用于全预混锅炉的烟气回流装置及全预混锅炉能够有效降低全预混锅炉排放烟气中的NOx含量。
【专利说明】
应用于全预混锅炉的烟气回流装置及全预混锅炉
技术领域
[0001]本实用新型涉及锅炉技术领域，特别涉及一种应用于全预混锅炉的烟气回流装置及全预混锅炉。
【背景技术】
[0002]经济的发展极大地提高了居民的物质文化水平，但经济发展对环境所产生的压力也凸显出来，环境污染问题越来越严重，对居民身体健康影响也日渐突出，尤其是空气污染时时刻刻都损害着居民的身体健康。空气污染的源头多数都来源于人类生产活动中的污染物排放，正是如此，随着目前空气污染的环境问题越来越突出，导致各个行业都日益重视节能减排，其中，锅炉的排放问题也首当其冲成为大家的关注的焦点。
[0003]在锅炉的排放的烟气中，氮氧化物是锅炉排放中最为棘手的问题，氮氧化物是对大气造成重大污染的污染源之一，同时，也可以直接对人体或动物造成损伤。所以，在政府新颁布的GB13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》中将燃气锅炉的氮氧化物的排放要求从400mg/m3提升到200mg/m3(甚至在一些重点地区提升到150mg/m3)。一般的锅炉通过加大炉膛降低容积热负荷或者配置性能更好一点的燃烧器来适应该要求，但是由于少数的污染特别严重，人口密集度又高的地区迫于空气污染的严重性，不得不再次提高环保要求以缓解地区的空气污染问题。例如北京地区将要实行锅炉的氮氧化物排放需达到30mg/m3以下的要求，普通的燃烧系统无法达到这样的要求。
【实用新型内容】
[0004]为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例所要解决的技术问题是提供了一种应用于全预混锅炉的烟气回流装置，其能够有效降低全预混锅炉排放烟气中的NOx含量。
[0005]本实用新型实施例的具体技术方案是:
[0006]—种应用于全预混锅炉的烟气回流装置，所述烟气回流装置包括:
[0007]烟气排放管，其与所述锅炉的燃烧腔室连通；
[0008]进风管，其与所述锅炉的燃烧腔室通过锅炉的鼓风机连通；
[0009]回流机构，其与所述烟气排放管和所述进风管连通，以使流经所述烟气排放管中的部分烟气在所述进风管与所述烟气排放管之间压差下回流入所述进风管中；
[0010]设置在所述回流机构上的烟气流量调节装置。
[0011 ]优选地，自所述烟气排放管排出的烟气中的02含量不超过3.5 %，Ν0χ的含量小于等于 30mg/m3。
[0012]优选地，所述进风管内设置有对烟气与空气进行混合的混合装置。
[0013]优选地，所述烟气回流装置还包括设置在烟气排放管上的烟气成分分析装置，所述烟气成分分析装置用于分析烟气排放管内的02含量和/或NOx的含量，并生成反馈信号，所述烟气流量调节装置包括控制单元，所述控制单元接收所述反馈信号，所述控制单元根据所述反馈信号控制所述烟气流量调节装置。
[0014]优选地，所述烟气流量调节装置控制自所述烟气排放管中的烟气回流入所述进风管中的烟气流量。
[0015]优选地，所述烟气流量调节装置包括设置在所述回流管道中调节板，所述调节板上设置有转轴，所述转轴插设在所述回流管道的内壁上，所述调节板能绕所述转轴发生转动。
[0016]优选地，所述烟气流量调节装置包括设置在所述回流管道中的挡板，连接在所述挡板或所述回流管道的内壁上的调节板，所述调节板能够发生转动以调节所述烟气流经所述回流管道的截面积大小。
[0017]优选地，所述烟气流量调节装置包括插设在所述回流管道中调节板，所述调节板能够沿所述回流管道的径向方向移动以调节所述烟气流经所述回流管道的截面积大小。
[0018]优选地，所述回流机构包括回流管道，所述回流管道中具有改变气体流向的导流段，所述导流段伸入所述进风管内，所述进风管具有进口和出口，所述导流段的出口朝向所述进风管的出口方向。
[0019]优选地，所述混合装置包括设置在所述导流段的出口处的第一挡板，所述第一挡板上具有开口；设置在所述第一挡板烟气流入方向一侧的第二挡板，所述第二挡板使得烟气绕过所述第二挡板从所述第一挡板的开口排出；设置所述第一挡板烟气流出方向一侧的多个搅流叶片。
[0020]优选地，所述导流段的出口位于所述进风管的中心位置处，多个所述搅流叶片绕所述导流段的出口的轴线呈环状分布。
[0021]—种全预混锅炉，所述全预混锅炉包括上述任一的所述应用于全预混锅炉的烟气回流装置。
[0022]本实用新型的技术方案具有以下显著有益效果:
[0023]1、本实用新型中的应用于全预混锅炉的烟气回流装置通过回流机构在进风管与烟气排放管之间压差下将全预混锅炉的烟气排放管中的部分低温烟气抽出，再与进风管中的空气混合后一起送入全预混锅炉的燃烧腔室中，由于全预混锅炉的燃烧腔室中的燃烧温度较高，在烟气再循环燃烧中，回流入进风管的烟气可以有效降低氧气的浓度，进而进一步降低燃烧腔室中燃气燃烧的速度和火焰的最高温度，这样以后，有效抑制燃烧过程中NOx的产生，进而降低烟气与空气在燃烧腔室中燃烧后产生的烟气中的NOx的含量。经过测试，最终排出的烟气中的O2含量达到3-3.5%之间时，烟气中的NOx的含量可以达到20-25mg/m3之间。
[0024]2、本实用新型中的应用于全预混锅炉具有设置在烟气排放管上的烟气成分分析装置，其可以对烟气排放管内的O2含量和/或NOx的含量进行测量，进而生成反馈信号。由于烟气流量调节装置包括控制单元，控制单元接收反馈信号，控制单元根据反馈信号控制烟气流量调节装置。通过根据实时测得的烟气排放管内的O2含量和/或NOx的含量，进而可以不断控制烟气流量调节装置调节自烟气排放管回流入进风管的烟气比例，最终使得全预混锅炉处于较佳的燃烧状态，燃烧过程中产生较低的NOx的含量。
【附图说明】
[0025]在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
[0026]图1为本实用新型实施例中应用于全预混锅炉的烟气回流装置的结构示意图。
[0027]图2为本实用新型实施例中具有烟气成分分析装置的应用于全预混锅炉的烟气回流装置的结构示意图。
[0028]图3为本实用新型实施例中具有混合装置的应用于全预混锅炉的烟气回流装置的结构示意图。
[0029]图4为本实用新型实施例中混合装置的立体示意图。
[0030]以上附图的附图标记:1、烟气排放管;2、进风管;3、回流机构、4、烟气流量调节装置;41、调节板;42、挡板;43、控制单元;44、电动调节阀；5、混合装置;51、第一挡板;511、开口；52、第二挡板;53、搅流叶片;6、烟气成分分析装置。
【具体实施方式】
[0031]结合附图和本实用新型【具体实施方式】的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的【具体实施方式】，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。
[0032]目前，现有的具有低氮燃烧效果的锅炉燃烧方案一般分为常规燃烧加烟气回流系统和全预混燃烧这两种。
【申请人】经过一定的研究和尝试发现，常规燃烧加烟气回流系统运行时较为复杂，其不仅需要花大量的时间和诸多次的实验去调试，而且还经常会出现在燃烧负荷变动或大幅调整的情况下无法一直维持低氮燃烧的效果。而对于全预混燃烧通常必须需要更多的过量空气通入进行燃烧进而才可以维持低氮燃烧的效果，但是通入更多的过量空气无形中必然会导致锅炉燃烧效率的大幅下降。为了在锅炉燃烧效率基本保持不变的前提下，如何有效降低锅炉排放烟气中的NOx含量成为本
【申请人】主要攻克的目标，通过
【申请人】的不断研究和长期努力，本
【申请人】结合和借鉴常规燃烧加烟气回流系统和全预混燃烧的经验和设计原理，提出了一种应用于全预混锅炉的烟气回流装置，该应用于全预混锅炉的烟气回流装置可以有效降低全预混锅炉排放烟气中的NOx含量，最终使得排放烟气中的NOx含量满足目标要求。
[0033]全预混锅炉采用全预混燃烧的方式，该种燃烧方式下，燃气在燃烧器前与足够的空气进行充分混合，在燃烧的过程中不再需要供给空气。如此，使得在燃烧器中燃烧火焰的传播速度快，燃烧室容积热强度较高，一般可达28000-56000kW/m2或更高，过剩空气系数很小，通常α在1.05-1.2之间，且还可以保证一个较低的氮氧化物和一氧化碳的排放。图1为本实用新型实施例中应用于全预混锅炉的烟气回流装置的结构示意图，如图1所示，在上述基础上，本
【申请人】提出了一种应用于全预混锅炉的烟气回流装置，该应用于全预混锅炉的烟气回流装置包括:烟气排放管I，其与锅炉的燃烧腔室连通;进风管2，其与锅炉的燃烧腔室通过锅炉的鼓风机连通；回流机构3，其与烟气排放管I和进风管2连通，以使流经烟气排放管I中的部分烟气在进风管2与烟气排放管I之间压差下回流入进风管2中；设置在回流机构3上的烟气流量调节装置4。
[0034]在本申请中的应用于全预混锅炉的烟气回流装置中，通过回流机构3在进风管2与烟气排放管I之间压差下将全预混锅炉的烟气排放管I中的部分低温烟气抽出，再与进风管2中的空气混合后一起送入全预混锅炉的燃烧腔室中，由于全预混锅炉的燃烧腔室中的燃烧温度较高，且在烟气再循环燃烧中，回流入进风管2的烟气可以有效降低氧气的浓度，进而进一步降低燃烧腔室中燃气燃烧的速度和火焰的最高温度，这样以后，可以有效抑制燃烧过程中NOx的产生，进而降低烟气与空气在燃烧腔室中燃烧后产生的烟气中的NOx的含量。而且，全预混锅炉的烟气排放管I中的低温烟气抽出的越多与空气混合，再进入全预混锅炉的燃烧腔室进行燃烧后产生的烟气中的NOx的含量也会越低。但是，过多的烟气被抽出与空气混合，再进入全预混锅炉的燃烧腔室进行燃烧也会造成燃烧不稳定以及未安全燃烧热损失会增加。所以，通过烟气流量调节装置4合理的控制调节烟气排放管I中的烟气回流至进风管2中的比例即可使得回流至全预混锅炉的燃烧腔室的混合气体处于最佳或较佳的燃烧状态，进而使得自烟气排放管I最终排出的烟气中的O2含量和NOx的含量都处于最低或较低水平，一般而言，可以达到O2含量不超过3.5%，Ν0χ的含量可以达到小于等于30mg/m3。例如，对于一台1.02MW下的采用本申请中的烟气回流装置的全预混锅炉，经过测试，在满负荷运行条件下，最终排出的烟气中的O2含量达到3-3.5%之间时，烟气中的NOx的含量可以达到20-25mg/m3之间。上述结果中烟气内的NOx的含量已经完全符合北京地区等将要实行的锅炉的氮氧化物排放需达到30mg/ m3以下的要求。
[0035]为了进一步了解本应用于全预混锅炉的烟气回流装置，下面将对本实用新型做进一步解释和说明。如图1所示，烟气排放管I与全预混锅炉的燃烧腔室连通，其用于排出全预混锅炉的燃烧腔室中燃烧后生成的烟气。进风管2与全预混锅炉的燃烧腔室连通，其用于向全预混锅炉的燃烧腔室输送空气或空气与可燃气体的混合气体。在进风管2内设置有可燃气管道，可燃气管道用于输送可燃气体，可燃气管道的出口可以位于进风管2中的不同位置。可燃气管道的出口可以位于进风管2的出口处，如此，从可燃气管道的出口流出的可燃气体与进风管2中的空气进行混合后流入全预混锅炉的燃烧腔室中。可燃气管道的出口也可以位于进风管2的出口前，即回流机构3与进风管2连通处与进风管2的出口之间或回流机构3与进风管2连通处与进风管2的入口之间。在其它可行的实施方式中，可燃气管道也可以不设置在进风管2内，其可以为一独立的管道，该可燃气管道的一端与进风管2相连通即可。可燃气管道与进风管2的连通处同样可以位于进风管2中的不同位置。
[0036]回流机构3与烟气排放管I和进风管2相连通，其可以使得流经烟气排放管I中的部分烟气在进风管2与烟气排放管I之间压差下回流入进风管2中。当可燃气管道的出口位于回流机构3与进风管2连通处与进风管2的出口之间时，则自排放管中流入进风管2中的烟气与空气相混合。当可燃气管道的出口位于回流机构3与进风管2连通处与进风管2的入口之间时，则自排放管中流入进风管2中的烟气与空气、可燃气体相混合。由于进风管2与烟气排放管I之间存在压差，所以在回流机构3上无需增加任何鼓风机或者引风机等设置，依靠运行时风管与烟气排放管I之间的压差就能够使得烟气排放管I中的部分烟气自动回流入进风管2中。具体而言，回流机构3可以包括回流管道，回流管道的一端与烟气排放管I连通，另一端与进风管2连通。回流管道中具有改变气体流向的导流段，导流段伸入进风管2内，进风管2具有进口和出口，导流段的出口朝向进风管2的出口方向。同时，导流段的出口位于进风管2的中心位置处。通过上述几种方式可以使得自回流管道的导流段流出的烟气的方向与进风管2中原有气体的流向相同，并且烟气能较为容易的与进风管2中原有气体相混合。
[0037]在回流机构3上设置有烟气流量调节装置4。烟气流量调节装置4可以设置在回流机构3的回流管道内。烟气流量调节装置4控制自烟气排放管I中的烟气回流入进风管2中的烟气流量。在一个实施方式中，烟气流量调节装置4可以包括设置在回流管道中调节板41，调节板41上设置有转轴，转轴插设在回流管道的内壁上，调节板41能绕转轴发生转动。当调节板41转动至回流管道的径向平面时，回流管道呈关闭装置，自烟气排放管I中的烟气无法回流入进风管2中。当调节板41转动偏离回流管道的径向平面时，回流管道打开。调节板41转动偏离回流管道的径向平面越多，回流管道打开的程度越大，通过回流机构3流入进风管2中的烟气量越多，当调节板41转动至回流管道的轴向方向时，回流管道打开的程度达到最大。在另一个实施方式中，烟气流量调节装置4可以包括设置在回流管道中的挡板42，连接在挡板42或回流管道的内壁上的调节板41，调节板41能够发生转动以调节烟气流经回流管道的截面积大小。在本实施方式中，如图1所示，调节板41在进风管2与烟气排放管I之间压差下只能够发生逆时针转动，进而使得回流管道呈打开状态。在又一个实施方式中，烟气流量调节装置4可以包括插设在回流管道中调节板41，调节板41能够沿回流管道的径向方向移动以调节烟气流经回流管道的截面积大小。需要说明的是，在本申请中的烟气流量调节装置4不仅限于上述所描述的几种结构，在现有技术中任何能能够对气体流量进行调节的装置均涵盖在本实用新型中烟气流量调节装置4的保护范围之内，上述描述的几种烟气流量调节装置4均只是结构较为简单、成本较为低的对气体流量进行调节的装置。烟气流量调节装置4还可以包括一些自动化程度较高的电动调节阀44等。
[0038]在一个优选的实施方式中，图3为本实用新型实施例中具有混合装置5的应用于全预混锅炉的烟气回流装置的结构示意图，图4为本实用新型实施例中混合装置的立体示意图，如图3、图4所示，本应用于全预混锅炉的烟气回流装置还可以包括设置在进风管2内的对烟气与空气进行混合的混合装置5。在本实施方式中，混合装置5可以包括设置在导流段的出口处的第一挡板5142，第一挡板5142上具有开口 511;设置在第一挡板5142烟气流入方向一侧的第二挡板5242，第二挡板5242使得烟气绕过第二挡板5242从第一挡板5142的开口511排出；设置第一挡板5142烟气流出方向一侧的多个搅流叶片53。由于导流段的出口可以位于进风管2的中心位置处，如此，多个搅流叶片53可以绕导流段的出口的轴线呈环状分布。通过上述结构可以更好的将自导流段的出口流出的烟气更好的与进风管2中原有的气体相混合，混合均匀后的气体能够抑制在全预混锅炉的燃烧腔室中燃烧时NOx的产生。需要说明的是，在本申请中的混合装置5不仅限于上述所描述的结构，在现有技术中任何能对气流进行混合搅拌作用的装置均涵盖在本实用新型中混合装置5的范围之内。
[0039]在一个优选的实施方式中，图2为本实用新型实施例中具有烟气成分分析装置6的应用于全预混锅炉的烟气回流装置的结构示意图，如图2所示，烟气回流装置还可以包括设置在烟气排放管I上的烟气成分分析装置6，烟气成分分析装置6用于分析烟气排放管I内的O2含量和/或NOx的含量，并生成反馈信号，烟气流量调节装置4包括控制单元43，控制单元43接收反馈信号，控制单元43根据反馈信号控制烟气流量调节装置4。在本实施方式中，烟气流量调节装置4可以还包括电动调节阀44，当烟气成分分析装置6得到的烟气排放管I内的O2含量偏高时，烟气流量调节装置4中的控制单元43控制电动调节阀44，加大电动调节阀44的打开程度，使得烟气排放管I中的烟气更多的流入进气管。当烟气成分分析装置6得到的烟气排放管I内的O2含量偏低时，烟气流量调节装置4中的控制单元43控制电动调节阀44，减小电动调节阀44的打开程度，减少烟气排放管I中的烟气流入进气管。烟气成分分析装置6还可以根据烟气排放管I内的NOx的含量使得烟气流量调节装置4中的控制单元43控制电动调节阀44，通过不断的调节电动调节阀44打开的程度，直至烟气排放管I内的NOx的含量处于最低水平时，则判定此时电动调节阀44的打开程度为最优程度，控制单元43停止调节电动调节阀44。通过该方式，该全预混锅炉在不同的负荷或条件下燃烧时，可以通过自身带有的烟气成分分析装置6和烟气流量调节装置4优化得到烟气流量调节装置4中电动调节阀44的打开的最佳程度，进而使得在全预混锅炉的燃烧腔室中生成的NOx达到可能范围内的最低水平，以满足一些特别低的NOx排放要求。当然的，当烟气成分分析装置6得到NOx的含量或O2含量出现异常数据时，全预混锅炉有可能出现进风管2或排烟管堵塞等的异常情况，此时，控制单元43控制电动调节阀44完全关闭，防止出现烟气短路。
[0040]在本申请中
【申请人】还提出一种全预混锅炉，该全预混锅炉包括上述任意一种应用于全预混锅炉的烟气回流装置。
[0041]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。
[0042]本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0043]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种应用于全预混锅炉的烟气回流装置，其特征在于，所述烟气回流装置包括: 烟气排放管，其与所述锅炉的燃烧腔室连通； 进风管，其与所述锅炉的燃烧腔室通过锅炉的鼓风机连通； 回流机构，其与所述烟气排放管和所述进风管连通，以使流经所述烟气排放管中的部分烟气在所述进风管与所述烟气排放管之间压差下回流入所述进风管中； 设置在所述回流机构上的烟气流量调节装置。2.根据权利要求1所述的应用于全预混锅炉的烟气回流装置，其特征在于，自所述烟气排放管排出的烟气中的O2含量不超过3.5%, NOx的含量小于等于30mg/m3。3.根据权利要求1所述的应用于全预混锅炉的烟气回流装置，其特征在于，所述进风管内设置有对烟气与空气进行混合的混合装置。4.根据权利要求1所述的应用于全预混锅炉的烟气回流装置，其特征在于，所述烟气回流装置还包括设置在烟气排放管上的烟气成分分析装置，所述烟气成分分析装置用于分析烟气排放管内的O2含量和/或NOx的含量，并生成反馈信号，所述烟气流量调节装置包括控制单元，所述控制单元接收所述反馈信号，所述控制单元根据所述反馈信号控制所述烟气流量调节装置。5.根据权利要求1所述的应用于全预混锅炉的烟气回流装置，其特征在于，所述烟气流量调节装置控制自所述烟气排放管中的烟气回流入所述进风管中的烟气流量。6.根据权利要求5所述的应用于全预混锅炉的烟气回流装置，其特征在于，所述烟气流量调节装置包括设置在所述回流管道中调节板，所述调节板上设置有转轴，所述转轴插设在所述回流管道的内壁上，所述调节板能绕所述转轴发生转动。7.根据权利要求5所述的应用于全预混锅炉的烟气回流装置，其特征在于，所述烟气流量调节装置包括设置在所述回流管道中的挡板，连接在所述挡板或所述回流管道的内壁上的调节板，所述调节板能够发生转动以调节所述烟气流经所述回流管道的截面积大小。8.根据权利要求5所述的应用于全预混锅炉的烟气回流装置，其特征在于，所述烟气流量调节装置包括插设在所述回流管道中调节板，所述调节板能够沿所述回流管道的径向方向移动以调节所述烟气流经所述回流管道的截面积大小。9.根据权利要求3所述的应用于全预混锅炉的烟气回流装置，其特征在于，所述回流机构包括回流管道，所述回流管道中具有改变气体流向的导流段，所述导流段伸入所述进风管内，所述进风管具有进口和出口，所述导流段的出口朝向所述进风管的出口方向。10.根据权利要求9所述的应用于全预混锅炉的烟气回流装置，其特征在于，所述混合装置包括设置在所述导流段的出口处的第一挡板，所述第一挡板上具有开口 ；设置在所述第一挡板烟气流入方向一侧的第二挡板，所述第二挡板使得烟气绕过所述第二挡板从所述第一挡板的开口排出;设置所述第一挡板烟气流出方向一侧的多个搅流叶片。11.根据权利要求10所述的应用于全预混锅炉的烟气回流装置，其特征在于，所述导流段的出口位于所述进风管的中心位置处，多个所述搅流叶片绕所述导流段的出口的轴线呈环状分布。12.—种全预混锅炉，其特征在于，所述全预混锅炉包括如权利要求1至11中任一的所述应用于全预混锅炉的烟气回流装置。
【文档编号】F23J15/00GK205690387SQ201620660926
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月28日 公开号201620660926.8, CN 201620660926, CN 205690387 U, CN 205690387U, CN-U-205690387, CN201620660926, CN201620660926.8, CN205690387 U, CN205690387U
【发明人】丁武, 吴俊 , 潘承胜
【申请人】艾欧史密斯(中国)热水器有限公司