一种低氮型水冷套式烟气发生装置及方法与流程

本实用新型涉及一种烟气发生装置及方法，尤其是一种适用于下游装置提供热源的低氮型水冷套式烟气发生装置及方法。

背景技术：

烟气发生装置常用于为下游装置提供热源。比如在烟气脱硝系统中，烟气发生装置产生高温烟气，用于加热主烟气，以使主烟气达到脱硝装置所需要的温度。比如在制粉系统中，烟气发生装置产生高温烟气，用于加热磨煤机所需要的干燥风，以使干燥风达到磨煤机运转所需要的温度。比如在干燥系统中，烟气发生装置产生高温烟气，用于物料的加热干燥。比如在焚烧系统中，烟气发生装置产生高温烟气，用于物料的加热焚烧。

日益严格的环保要求已经覆盖各行各业，各类装置均出台相应的氮氧化物排放标准，烟气发生装置同样需满足低氮排放的要求。

技术实现要素：

技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、使用效果好的低氮型水冷套式烟气发生装置及方法。

技术方案：本发明的一种低氮型水冷套式烟气发生装置，包括水冷套、燃烧室、燃烧器、蒸汽回流喷枪、换热器和汽水分离器，所述的燃烧室位于水冷套内部，水冷套内的水位完全覆盖燃烧室，水冷套连接有水位计；燃烧室的前端入口处设有燃烧器，尾部出口处设有热烟气出口，所述热烟气出口处设有与水冷套呈直角相连的汽水分离器，所述汽水分离器上设有补水管，所述的燃烧器端面中部设有连通燃烧室内腔的蒸汽回流喷枪，所述蒸汽回流喷枪经蒸汽回流管道与汽水分离器相连，燃烧器外缘上设有连通燃烧器的助燃风管道，所述助燃风管道上连接有换热器，所述换热器的入口经蒸汽管道与汽水分离器相连通。

所述的燃烧室大口径出口段经渐缩形管过渡成小口径管，大口径与小大径之比为2：1。

所述的燃烧室为圆筒形，燃烧室长径比在1～5之间。

所述的燃烧室采用单层钢板卷制，不含耐火保温材料，钢板厚度为5～16mm。

所述的水冷套为圆筒形，水冷套与燃烧室在同一轴线上，水冷套的直径与燃烧室的直径比为1.4：1，且水冷套的直径比燃烧室的直径最少大200mm。

所述的水冷套采用单层钢板卷制，钢板厚度为5～16mm。

所述的蒸汽回流喷枪单只布置、或多只布置，单只布置时，布置在燃烧器轴线上，或偏离燃烧器轴线布置；多只布置时，圆周均布设置，喷枪数量取3～8只。

所述的燃烧室容积大小根据热烟气出口的烟温达900～1100℃确定。

所述换热器内的蒸汽回流管呈s形排列。

使用上述装置的低氮型水冷套式烟气发生方法：燃烧器工作产生的火焰，在燃烧室内完成全部燃烧过程，生成热烟气，从燃烧室尾部热烟气出口排出；水通过补水管道进入水冷套内，补水量根据水位计调节，水冷套内水量最低位置超过燃烧室的顶高；进入水冷套的水对燃烧室的壁面进行冷却，同时热量使冷却水加热，当水温达到汽化温度时，部分水开始汽化；汽水混合物向上流动，进入汽水分离器，分离出蒸汽和水；分离出的水向下流动回流至水冷套内，分离出的蒸汽一部分通过蒸汽管道进入设在助燃风管道上的换热器内，通过换热器将热量传递给助燃风，将助燃风加热，回收蒸汽的热能，实现节能；分离出的蒸汽一部分通过蒸汽回流管进入设在燃烧器内部的蒸汽回流喷枪内，经蒸汽回流喷枪雾化后喷入燃烧室内火焰中，降低火焰的温度，减少氮氧化物的产生，实现低氮排放。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明摒弃了常规烟气发生炉采用钢板内衬耐火材料构建燃烧室的结构方式。摒弃了常规低氮燃烧器采用分级燃烧、烟气再循环等手段降低氮氧化物的措施方法。燃烧器燃烧产生的高温烟气将水冷套内的水加热并部分汽化，汽水混合物在汽水分离器内分离，水回流至水冷套，蒸汽分两路，一路通至换热器加热助燃空气，另一路通过蒸汽回流喷枪从燃烧内喷入燃烧室。水冷套内的水对燃烧室起到冷却作用；蒸汽通过换热器加热助燃风，起到节能的作用；蒸汽通过布置于燃烧器内的回流喷枪喷入燃烧室，对高温火焰起到降低温度的作用，从而抑制氮氧化物的产生，达到低氮排放的目的。其结构简单，操作方便，使用效果好，在本技术领域内具有广泛的实用性。

附图说明

图1为本发明的烟气发生装置结构示意图。

图中：1-水冷套，2-燃烧室，3-燃烧器，4-蒸汽回流喷枪，5-蒸汽回流管道，6-助燃风管道，7-换热器，8-蒸汽管道，9-汽水分离器，10-补水管，11-热烟气出口。

具体实施方案

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

如图1所示，本发明的一种低氮型水冷套式烟气发生装置，主要由水冷套1、燃烧室2、燃烧器3、蒸汽回流喷枪4、换热器7和汽水分离器9构成，所述的燃烧室2位于水冷套1内部，水冷套1内的水位完全覆盖燃烧室2，燃烧室2大口径出口段经渐缩形管过渡成小口径管，大口径与小大径之比为2：1；燃烧室2为圆筒形，燃烧室长径比在1～5之间；燃烧室2采用单层钢板卷制，不含耐火保温材料，钢板厚度为5～16mm。所述水冷套1连接有水位计12，水冷套1为圆筒形，水冷套1与燃烧室2在同一轴线上，水冷套1的直径与燃烧室2的直径比为1.4：1，且水冷套1的直径比燃烧室2的直径最少大200mm；水冷套1采用单层钢板卷制，钢板厚度为5～16mm。燃烧室2的前端入口处设有燃烧器3，尾部出口处设有热烟气出口11，燃烧室2容积大小根据热烟气出口11的烟温达900～1100℃确定。所述热烟气出口11处设有与水冷套1呈直角相连的汽水分离器9，所述汽水分离器9上设有补水管10，所述的燃烧器3端面中部设有连通燃烧室2内腔的蒸汽回流喷枪4，所述的蒸汽回流喷枪4单只布置、或多只布置，单只布置时，布置在燃烧器轴线上，或偏离燃烧器轴线布置；多只布置时，圆周均布设置，喷枪数量取3～8只。所述蒸汽回流喷枪4经蒸汽回流管道5与汽水分离器9相连，燃烧器3外缘上设有连通燃烧器3的助燃风管道6，所述助燃风管道6上连接有换热器7，所述换热器7的入口经蒸汽管道8与汽水分离器9相连通；换热器7内的蒸汽回流管呈s形排列。

本发明的低氮型水冷套式烟气发生方法：燃烧器3工作产生的火焰，在燃烧室2内完成全部燃烧过程，生成热烟气，从燃烧室2尾部热烟气出口排出；水通过补水管道10进入水冷套1内，补水量根据水位计12调节，水冷套1内水量最低位置应超过燃烧室2的顶高；进入水冷套1的水对燃烧室2的壁面进行冷却，同时热量使冷却水加热，当水温达到汽化温度时，部分水开始汽化；汽水混合物向上流动，进入汽水分离器9，分离出蒸汽和水；分离出的水向下流动回流至水冷套1内，分离出的蒸汽一部分通过蒸汽管道8进入设在助燃风管道6上的换热器7内，通过换热器7将热量传递给助燃风，将助燃风加热，回收蒸汽的热能，实现节能；分离出的蒸汽一部分通过蒸汽回流管8进入设在燃烧器2内部的蒸汽回流喷枪4内，经蒸汽回流喷枪4雾化后喷入燃烧室2内火焰中，降低火焰的温度，减少氮氧化物的产生，实现低氮排放。

技术特征：

1.一种低氮型水冷套式烟气发生装置，包括水冷套(1)、燃烧室(2)、燃烧器(3)、蒸汽回流喷枪(4)、换热器(7)和汽水分离器(9)，其特征在于：所述的燃烧室(2)位于水冷套(1)内部，水冷套(1)内的水位完全覆盖燃烧室，水冷套(1)连接有水位计(12)；燃烧室(2)的前端入口处设有燃烧器(3)，尾部出口处设有热烟气出口(11)，所述热烟气出口(11)处设有与水冷套(1)呈直角相连的汽水分离器(9)，所述汽水分离器(9)上设有补水管(10)，所述的燃烧器(3)端面中部设有连通燃烧室(2)内腔的蒸汽回流喷枪(4)，所述蒸汽回流喷枪(4)经蒸汽回流管道(5)与汽水分离器(9)相连，燃烧器(3)外缘上设有连通燃烧器(3)的助燃风管道(6)，所述助燃风管道(6)上连接有换热器(7)，所述换热器(7)的入口经蒸汽管道(8)与汽水分离器(9)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种低氮型水冷套式烟气发生装置，其特征在于：所述的燃烧室(2)大口径出口段经渐缩形管过渡成小口径管，大口径与小大径之比为2：1。

3.根据权利要求1所述的一种低氮型水冷套式烟气发生装置，其特征在于：所述的燃烧室(2)为圆筒形，燃烧室长径比在1～5之间。

4.根据权利要求1所述的一种低氮型水冷套式烟气发生装置，其特征在于：所述的燃烧室(2)采用单层钢板卷制，不含耐火保温材料，钢板厚度为5～16mm。

5.根据权利要求1所述的一种低氮型水冷套式烟气发生装置，其特征在于：所述的水冷套(1)为圆筒形，水冷套(1)与燃烧室(2)在同一轴线上，水冷套(1)的直径与燃烧室(2)的直径比为1.4：1，且水冷套(1)的直径比燃烧室(2)的直径最少大200mm。

6.根据权利要求1所述的一种低氮型水冷套式烟气发生装置，其特征在于：所述的水冷套(1)采用单层钢板卷制，钢板厚度为5～16mm。

7.根据权利要求1所述的一种低氮型水冷套式烟气发生装置，其特征在于：所述的蒸汽回流喷枪(4)单只布置、或多只布置，单只布置时，布置在燃烧器轴线上，或偏离燃烧器轴线布置；多只布置时，圆周均布设置，喷枪数量取3～8只。

8.根据权利要求1所述的一种低氮型水冷套式烟气发生装置，其特征在于：所述的燃烧室(2)容积大小根据热烟气出口(11)的烟温达900～1100℃确定。

9.根据权利要求1所述的一种低氮型水冷套式烟气发生装置，其特征在于：所述换热器(7)内的蒸汽回流管呈s形排列。

10.使用权利要求1所述装置的低氮型水冷套式烟气发生方法，其特征在于：燃烧器(3)工作产生的火焰，在燃烧室(2)内完成全部燃烧过程，生成热烟气，从燃烧室(2)尾部热烟气出口排出；水通过补水管道(10)进入水冷套(1)内，补水量根据水位计(12)调节，水冷套(1)内水量最低位置超过燃烧室(2)的顶高；进入水冷套(1)的水对燃烧室(2)的壁面进行冷却，同时热量使冷却水加热，当水温达到汽化温度时，部分水开始汽化；汽水混合物向上流动，进入汽水分离器(9)，分离出蒸汽和水；分离出的水向下流动回流至水冷套(1)内，分离出的蒸汽一部分通过蒸汽管道(8)进入设在助燃风管道(6)上的换热器(7)内，通过换热器(7)将热量传递给助燃风，将助燃风加热，回收蒸汽的热能，实现节能；分离出的蒸汽一部分通过蒸汽回流管(8)进入设在燃烧器(2)内部的蒸汽回流喷枪(4)内，经蒸汽回流喷枪(4)雾化后喷入燃烧室(2)内火焰中，降低火焰的温度，减少氮氧化物的产生，实现低氮排放。

技术总结
一种低氮型水冷套式烟气发生装置及方法，装置包括燃烧器、燃烧室、水冷套、汽水分离器、换热器和蒸汽回流喷枪；其中燃烧器与燃烧室相连，水冷套包围燃烧室，汽水分离器位于水冷套的上方，换热器位于燃烧器的助燃风管道上，蒸汽回流喷枪布置于燃烧器内；燃烧器燃烧产生的高温烟气将水冷套内的水加热并部分汽化，汽水混合物在汽水分离器内分离，水回流至水冷套，蒸汽分两路，一路通至换热器加热助燃空气，另一路通过蒸汽回流喷枪从燃烧内喷入燃烧室。水冷套内的水对燃烧室起到冷却作用；蒸汽通过换热器加热助燃风，起到节能的作用；蒸汽通过回流喷枪喷入燃烧室，对高温火焰起到降低温度的作用，从而抑制氮氧化物的产生，达到低氮排放的目的。

技术研发人员：高克迎;吕兆荣;郭艳坤;孙昌栋
受保护的技术使用者：江苏蓝创环保科技有限公司
技术研发日：2021.06.21
技术公布日：2021.08.06