节能低氮燃烧装置和低热值煤气燃烧系统的制作方法

本申请属于低热值煤气燃烧，尤其涉及一种节能低氮燃烧装置和低热值煤气燃烧系统。

背景技术：

1、目前，国内众多钢铁厂的低热值煤气使用宽适度窄，燃烧温度低，造成低热值煤气使用受限，或者需要兑入部分高热值煤气以提高混合煤气的低位热值后方可使用，这导致高热值煤气使用量增加，煤气成本升高。国内常规燃烧器可使用的煤气低位热值一般要求≥1850kcal/nm³，难以直接适应低位热值≤1350kcal/nm³的低热值煤气。因此，在直接使用低热值煤气进行高温燃烧时，如何解决点火困难、燃烧最高温度不足、燃料利用率低、燃料消耗量大以及燃烧过程中nox生成量高等问题，成为本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种节能低氮燃烧装置和低热值煤气燃烧系统，能够实现低热值煤气的直接点燃和稳定燃烧，并将煤气燃烧后废气中nox含量显著降低。

2、第一方面，本申请提供了一种节能低氮燃烧装置，该节能低氮燃烧装置包括助燃风文丘里管、富氧入口管、低热值煤气入口管、燃烧装置冷却空气入口管、助燃风一段涡喷叶轮、至少一组助燃风二段涡喷叶轮、混气装置、煤气催化助燃装置和煤气等离子点火装置；

3、助燃风文丘里管沿气流方向依次具有入口段、收缩段、喉部段和扩张段，富氧入口管、低热值煤气入口管和燃烧装置冷却空气入口管沿气流方向依次连接于助燃风文丘里管的入口段；

4、助燃风一段涡喷叶轮设置于助燃风文丘里管的入口段内部，至少一组助燃风二段涡喷叶轮设置于助燃风文丘里管的入口段末端内部；

5、混气装置、煤气催化助燃装置和煤气等离子点火装置沿气流方向依次设置于助燃风文丘里管的喉部段内部。

6、根据本申请的节能低氮燃烧装置，通过助燃风文丘里管的多段式结构设计配合设置于其内部的多级涡喷叶轮、混气装置、催化助燃装置和等离子点火装置，实现了对低热值煤气的直接点燃和稳定燃烧。该装置对煤气低位热值的适应范围大幅拓宽，能够处理低位热值最低降至854.63kcal/nm³的低热值煤气，同时煤气燃烧效率可达99.5%以上。通过冷却空气入口管的位置设置使冷却空气包覆于火焰最高温度点周围，能够将煤气燃烧后废气中的nox含量从传统燃烧器的450mg/nm³~600mg/nm³降低至100mg/nm³~150mg/nm³，降低比例达66.67%以上。

7、根据本申请的一个实施例，至少一组助燃风二段涡喷叶轮的数量为3~5组，各助燃风二段涡喷叶轮沿气流方向间隔布置于助燃风文丘里管的入口段末端内部。

8、根据本申请的一个实施例，助燃风一段涡喷叶轮的轴向宽度为500mm，至少一组助燃风二段涡喷叶轮包括第一助燃风二段涡喷叶轮、第二助燃风二段涡喷叶轮和第三助燃风二段涡喷叶轮，各助燃风二段涡喷叶轮的轴向宽度均为150mm~200mm，且各助燃风二段涡喷叶轮的叶片安装方向和角度与助燃风一段涡喷叶轮的叶片一致。

9、根据本申请的一个实施例，节能低氮燃烧装置还包括第一绿电加热装置，第一绿电加热装置设置于助燃风文丘里管的入口段，且第一绿电加热装置位于富氧入口管与燃烧装置冷却空气入口管之间。

10、根据本申请的一个实施例，节能低氮燃烧装置还包括第二绿电加热装置，第二绿电加热装置设置于低热值煤气入口管的管路上。

11、根据本申请的一个实施例，煤气催化助燃装置为蜂窝式蓄热燃烧结构。

12、根据本申请的一个实施例，煤气催化助燃装置的蜂窝孔道内壁负载有贵金属pd催化剂层。

13、根据本申请的一个实施例，煤气等离子点火装置包括等离子点火器，等离子点火器的点火端朝向助燃风文丘里管的喉部段内部设置；燃烧装置冷却空气入口管的出口与助燃风文丘里管的内部连通，且燃烧装置冷却空气入口管的出口位置与至少一组助燃风二段涡喷叶轮的位置相对应。

14、根据本申请的一个实施例，助燃风文丘里管的入口端设有第一连接法兰，富氧入口管的进口端设有第二连接法兰，低热值煤气入口管的进口端设有第三连接法兰。

15、第二方面，本申请还提供了一种低热值煤气燃烧系统，该低热值煤气燃烧系统包括第一方面中任一实施例的节能低氮燃烧装置，系统还包括助燃风外网管道、富氧气体外网管道和煤气外网管道；

16、助燃风外网管道与助燃风文丘里管的入口端连接，富氧气体外网管道与富氧入口管连接，煤气外网管道与低热值煤气入口管连接。

17、本申请第二方面提供的低热值煤气燃烧系统的有益效果与第一方面提供的节能低氮燃烧装置的有益效果相同，此处不再赘述。

18、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

1.一种节能低氮燃烧装置，其特征在于，包括助燃风文丘里管、富氧入口管、低热值煤气入口管、燃烧装置冷却空气入口管、助燃风一段涡喷叶轮、至少一组助燃风二段涡喷叶轮、混气装置、煤气催化助燃装置和煤气等离子点火装置；

2.根据权利要求1所述的一种节能低氮燃烧装置，其特征在于，所述至少一组助燃风二段涡喷叶轮的数量为3~5组，各所述助燃风二段涡喷叶轮沿气流方向间隔布置于所述助燃风文丘里管的入口段末端内部。

3.根据权利要求2所述的一种节能低氮燃烧装置，其特征在于，所述助燃风一段涡喷叶轮的轴向宽度为500mm，所述至少一组助燃风二段涡喷叶轮包括第一助燃风二段涡喷叶轮、第二助燃风二段涡喷叶轮和第三助燃风二段涡喷叶轮，各所述助燃风二段涡喷叶轮的轴向宽度均为150mm~200mm，且各所述助燃风二段涡喷叶轮的叶片安装方向和角度与所述助燃风一段涡喷叶轮的叶片一致。

4.根据权利要求1所述的一种节能低氮燃烧装置，其特征在于，还包括第一绿电加热装置，所述第一绿电加热装置设置于所述助燃风文丘里管的入口段，且所述第一绿电加热装置位于所述富氧入口管与所述燃烧装置冷却空气入口管之间。

5.根据权利要求4所述的一种节能低氮燃烧装置，其特征在于，还包括第二绿电加热装置，所述第二绿电加热装置设置于所述低热值煤气入口管的管路上。

6.根据权利要求1所述的一种节能低氮燃烧装置，其特征在于，所述煤气催化助燃装置为蜂窝式蓄热燃烧结构。

7.根据权利要求6所述的一种节能低氮燃烧装置，其特征在于，所述煤气催化助燃装置的蜂窝孔道内壁负载有贵金属pd催化剂层。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种节能低氮燃烧装置，其特征在于，所述煤气等离子点火装置包括等离子点火器，所述等离子点火器的点火端朝向所述助燃风文丘里管的喉部段内部设置；所述燃烧装置冷却空气入口管的出口与所述助燃风文丘里管的内部连通，且所述燃烧装置冷却空气入口管的出口位置与所述至少一组助燃风二段涡喷叶轮的位置相对应。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的一种节能低氮燃烧装置，其特征在于，所述助燃风文丘里管的入口端设有第一连接法兰，所述富氧入口管的进口端设有第二连接法兰，所述低热值煤气入口管的进口端设有第三连接法兰。

10.一种低热值煤气燃烧系统，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的节能低氮燃烧装置，所述系统还包括助燃风外网管道、富氧气体外网管道和煤气外网管道；