一种燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及低氮减排技术领域，具体涉及一种燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统。


背景技术：

2.燃气供热锅炉的氮氧化物nox生成分为热力型、快速型以及燃料型等。其中主要受快速型和燃料型燃烧因素影响较大，no、no2占比为主要成分，其中由于反应不充分导致no含量突出。现有技术中利用碱液或有效成分过饱和水直接吸收锅炉废气中氮氧化物的实际效果并不稳定，吸收后废气中no含量明显。如何有效收集锅炉废气中氮氧化物是低氮减排的主要技术问题。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，本实用新型实施例提供一种燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统，解决现有锅炉废气中氮氧化物收集效果差不利于集中进行减排的技术问题。
4.本实用新型实施例的燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统，包括串联在排烟烟道中的减排处理容器，所述减排处理容器中包括：
5.排放控制结构，用于在所述减排处理容器中形成受控减排通道容纳余热废气；
6.离心控制结构，用于在所述受控减排通道中心进行离心运动并形成受控离心通道容纳离心后的一氧化氮；
7.氧化控制结构，用于形成受控氧化通道接续所述受控离心通道将一氧化氮转化为二氧化氮。
8.本实用新型实施例的燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统形成成分气体的离心结构，构成不同成分气体的相对集中分布并有效获取，使得对针对性成分气体一氧化氮的处理可以针对性进行氧化处理，进而使得一氧化氮有效转化为二氧化氮，形成余热废气的二氧化氮转化，大大降低了余热废气中一氧化氮的含量，有利于后续减排设备对二氧化氮针对性处理提高低氮减排的整体效果和稳定性。各通道开闭的有效控制可以均衡余热废气的排量和一氧化氮离心富集度，使得本系统通过适应性改造可以适应不同规模的燃气供热锅炉。
附图说明
9.图1所示为本实用新型实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统的架构示意图。
10.图2所示为本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中三圈轴承的剖视结构示意图。
11.图3所示为本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中上盖板和密封挡板上的开孔示意图。
12.图4所示为本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中挡板电机的装配结构侧视示意图。
13.图5所示为本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中挡板电机的装配结构俯视示意图。
14.图6所示为本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中离心控制结构的主要部分剖视示意图。
15.图7所示为本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中离心电机的装配结构俯视示意图。
16.图8所示为本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中离心控制结构中同步齿轮组的结构示意图。
17.图9所示为本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中离心控制结构中离心通道板的连接结构断面示意图。
18.图10所示为本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中离心控制结构中离心通道板的动作示意图。
19.图11所示为本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中氧化控制结构的结构剖视示意图。
具体实施方式
20.为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.本实用新型实施例一种燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统如图1所示。在图1中，本实施例包括串联在排烟烟道中的减排处理容器010，减排处理容器中包括：
22.排放控制结构，用于在减排处理容器中形成受控减排通道030容纳余热废气。
23.减排通道受控开启，使得含有氮氧化物nox的余热废气可以受控进入并充满减排通道空间，并受控闭合使得余热废气滞留，再次受控开启可以因新进入余热废气的压力排除滞留的余热废气，由新进入余热废气充满减排通道空间。
24.离心控制结构，用于在受控减排通道中心进行离心运动并形成受控离心通道040容纳离心后的一氧化氮。
25.离心通道受控形成，占有部分减排通道空间，离心通道充满余热废气中相对富含一氧化氮，离心通道外的余热废气中相对富含二氧化氮，离心通道受控开启可以因新进入余热废气的压力排除滞留的余热废气。
26.氧化控制结构，用于形成受控氧化通道050接续受控离心通道将一氧化氮转化为二氧化氮。
27.滞留的余热废气进入氧化通道，利用容纳的氧化剂将一氧化氮氧化为二氧化氮，而后随其他相对富含二氧化氮的余热废气排入后续减排设备。
28.本发明实施例的燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统利用一氧化氮和二氧化氮分子量的较大差异，形成较复杂成分气体的离心结构，构成不同成分气体的相对集中分布
并有效获取，使得对针对性成分气体一氧化氮的处理可以针对性进行，进而使得一氧化氮有效转化为二氧化氮，形成余热废气的二氧化氮转化，大大降低了余热废气中一氧化氮的含量，有利于后续减排设备对二氧化氮针对性处理提高低氮减排的整体效果和稳定性。各通道开闭的有效控制可以均衡余热废气的排量和一氧化氮离心富集度，使得本系统通过适应性改造可以适应不同规模的燃气供热锅炉。
29.如图1所示，减排处理容器010包括刚性圆管100，刚性圆管100的顶端和底端通过连接法兰020串联在排烟烟道中。
30.刚性圆管100中设置平行的上盖板110和下盖板120，上盖板110与刚性圆管100共轴线，上盖板110的周向侧壁固定在刚性圆管100的内壁上；上盖板110和下盖板120结构相同。
31.基于减排处理容器可以形成模块化的安全低氮排放控制系统，通过减排处理容器的有效组合和控制配合，可以满足余热废气排放和离心分离的不同需求。
32.在上盖板110和下盖板120上各设置一套排放控制结构，用于形成排放气体的压力控制；排放控制结构包括三圈轴承130、密封挡板140、和挡板电机150。
33.如图1所示，在上盖板110中心开设上固定通孔111，在固定通孔111 中固定三圈轴承130。
34.本实用新型一实施例中三圈轴承如图2所示。在图2中，三圈轴承130 包括由刚性圆管形成的自内而外的共轴线的内圈131、中圈132和外圈133，内圈131和中圈132之间通过滚珠或滚柱形成环绕轴线的转动连接，中圈 132和外圈133之间通过滚珠或滚柱形成环绕轴线的转动连接，内圈131、中圈132和外圈133之间不出现轴向窜动；内圈131的高度>中圈132的高度>外圈133的高度，外圈133设置在中圈132的上半部分，内圈131的两端伸出中圈132；三圈轴承130还包括与内圈131共轴线的上支撑圆环134 和下支撑圆环135，上支撑圆环134的内壁固定在内圈131的外壁顶部，下支撑圆环135的内壁固定在内圈131的外壁底部；中圈132的下半部分外壁与上固定通孔111的内壁固定贴合；在内圈131中还固定一个电磁控制的蝶阀136，用于开闭内圈131形成的通道。
35.在本实用新型一实施例中，外圈133的高度使得中圈132的顶面与上支撑圆环134的底面平滑贴合，中圈132和上盖板110的底面与下支撑圆环 135的顶面平滑贴合，良好加工精度的平滑贴合不影响相互间的自由转动。
36.结合图1和图2所示，密封挡板140为一圆板与上盖板110平行且密封挡板140的底部与上盖板110的顶部平滑贴合，密封挡板140的中心开设与刚性圆管100共轴线的结合通孔141，结合通孔141的内壁固定在三圈轴承 130的外圈133的外壁上，密封挡板140的周向外壁与刚性圆管100的内壁光滑贴合；通过三圈轴承130的外圈133和中圈132形成上盖板110与密封挡板140的相对转动。
37.三圈轴承130的装配结构可以保证排放控制与离心控制和氧化控制的独立性，使得三种控制结构的控制过程可以独立优化，大大扩展了系统的适用范围。
38.在本实用新型一实施例中，密封挡板140的底部或上盖板110的顶部设置密封涂层148例如聚四氟乙烯材料，以保证低摩擦系数的同时提供必要的密封性能。
39.本实用新型一实施例中密封挡板上的开孔如图3所示。在图3中，在密封挡板140上沿径向成组设置排放通孔142，排放通孔142的轮廓为类椭圆形，由沿两个相邻径向的径向
线段143和连接径向线段近端的近端圆弧144 和连接径向线段远端的远端圆弧145组成；同一组排放通孔142中，沿径向辐射方向近端圆弧和远端圆弧的弧长逐渐增加；在密封挡板140上各组排放通孔142沿周向均匀分布，在上盖板110上形成相同的排放通孔142，使得密封挡板140相对上盖板110转动确定角度后所有排放通孔142被相互遮蔽。
40.如图3所示，在本发明一实施例中，在密封挡板140上排放通孔142两条径向线段间隔接近6度，相邻两组排放通孔142的间隔角度在6至7度间；在上盖板110上形成相同的排放通孔142，密封挡板140相对上盖板110转动间隔角度后所有排放通孔142被相互遮蔽。
41.排放通孔的优化在保证余热废气填充和排放的高效同时进一步优化离心通道040附近的气密性和板材整体刚性。
42.本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中挡板电机的装配结构侧视如图4所示。结合图1和图4所示，挡板电机150包括两个，挡板电机150沿密封挡板140直径对称设置，挡板电机150固定在密封挡板 140上方的刚性圆管100的内壁上，挡板电机150的电机输出轴指向刚性圆管100的轴线且与密封挡板140平行，挡板电机150的电机输出轴同轴固定一个步进齿轮151。
43.本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中挡板电机的装配结构俯视如图5所示。结合图4和图5所示，在本实用新型一实施例中，在密封挡板140顶部边缘对应挡板电机150设置一个凸台146和一个步进弧形板147，步进弧形板147的(较小弧长)内侧壁固定在凸台146顶部侧壁上，步进弧形板147与密封挡板140平行，步进弧形板147的半径与密封挡板140的半径相同，步进弧形板147的径向指向与密封挡板140的径向指向相同；步进弧形板147的底部沿步进弧形板延伸轨迹设置与步进齿轮 151啮合的齿序列，通过啮合传动挡板电机150可以根据步进信号带动密封挡板140做确定间隔角度的转动。
44.本领域技术人员可以理解，挡板电机150采用步进电机可以精确控制步进齿轮151的转动角度，步进弧形板147与步进齿轮151的齿啮合传动可以采用成熟的齿间匹配构型。
45.挡板电机的装配结构提供了减排通道填充和排放速率调节的精确控制手段，同时利用齿间配合形成了对密封挡板应力型变的预防。
46.如图1所示，另一套排放控制结构以相同方式设置在下盖板120上。具体的，在下盖板120中心开设下固定通孔121，在下固定通孔121中固定三圈轴承130，三圈轴承130的中圈132的下半部分外壁与下固定通孔121的内壁固定；密封挡板140的结合通孔141的内壁固定在三圈轴承130的外圈 133的外壁上与下盖板120平行且密封挡板140的底部与下盖板120的顶部平滑贴合；密封挡板140的周向外壁与刚性圆管100的内壁光滑贴合；在下盖板120上形成与密封挡板140相同的排放通孔142，使得密封挡板140相对下盖板120转动确定角度后所有排放通孔142被相互遮蔽；挡板电机150 沿密封挡板140直径对称设置，挡板电机150固定在密封挡板140上方的刚性圆管100的内壁上；挡板电机150同轴固定的步进齿轮151与密封挡板 140上凸台146固定的步进弧形板147的底部的齿序列啮合。
47.上盖板和下盖板与配合的密封挡板形成独立控制，保证减排通道调节的可靠性和灵活性。
48.本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中离心控制结构如图6所示。结合图1和图6所示，离心控制结构包括离心电机160、角度电机170、同步枢轴180、同步齿轮组190和离心通道板200。
49.本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中离心电机的装配结构俯视如图7所示。结合图1和图7所示，本实施例还包括离心电机160，离心电机160固定在上盖板110与同侧连接法兰020之间，离心电机160的壳体和刚性圆管100内侧壁之间通过沿周向均匀分布的径向支杆 161固定；离心电机160的输出轴与刚性圆管100共轴线，离心电机160的输出轴末端同轴固定回转体的固连转接结构162，用于固定连接沿周向均匀布设的刚性连接杆163，刚性连接杆163包括与固连转接结构162固定的固定端和与上盖板110连接的三圈轴承130的上支撑圆环134顶部固定的延伸端。
50.离心电机的装配结构保证了离心运动可以获得较大的转动力矩，形成较高的转速，有利于提高离心效果。
51.如图7所示，刚性连接杆163包括四个，刚性连接杆163的投影与上盖板110连接的三圈轴承130的上支撑圆环134的径向方向一致。
52.如图6所示，角度电机170的壳体与连接上盖板110的三圈轴承130的内圈131的内侧壁间通过沿周向均匀分布的径向支撑杆171固定；角度电机 170的输出轴172与刚性圆管100共轴线
53.结合图1和图6所示，在与上盖板110连接的三圈轴承130的内圈131 的下支撑圆环135和与下盖板120连接的三圈轴承130的内圈131的上支撑圆环134之间设置一组同步枢轴180(图中仅部分示出)，同步枢轴180与刚性圆管100轴线平行且围绕刚性圆管100轴线周向均匀分布，同步枢轴 180的一端转动固定在与上盖板110连接的三圈轴承130的内圈131的下支撑圆环135的底面上，同步枢轴180的另一端转动固定在与下盖板120连接的三圈轴承130的内圈131的上支撑圆环134的顶面上，同步枢轴180的顶端同轴固定跟随齿轮181。
54.本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中离心控制结构中同步齿轮组如图8(机械制图方式)所示。结合图6和图8所示，同步齿轮组190为行星齿轮组，包括一个太阳齿轮191、若干行星齿轮192和一个行星齿轮支架193和一个外齿圈194，太阳齿轮191同轴固定在角度电机170的输出轴上，外齿圈194沿内侧壁周向设置内齿序列，外齿圈194沿外侧壁周向设置外齿序列，行星齿轮192与太阳齿轮191啮合，行星齿轮 192和内齿序列啮合，外齿序列与跟随齿轮181啮合；行星齿轮支架193转动固定行星齿轮192的转动轴，行星齿轮支架193的固定点固定在与上盖板 110连接的三圈轴承130的内圈131的下支撑圆环135的底面上，形成行星齿轮支架193相对行星齿轮192锁定；角度电机170的输出轴通过同步齿轮组190向同步枢轴180的跟随齿轮181传递转动角度。
55.角度电机和同步齿轮组的装配结构保证了离心运动的过程的离心通道参数的独立可控和控制力矩的同步可控，同时保证了离心通道型形成时的扭矩稳定性。
56.本领域技术人员可以理解，跟随齿轮181和同步齿轮组的顶面和底面通过适应性加工可以平齐和平滑，通过对上盖板110连接的三圈轴承130的内圈131的下支撑圆环135的底面进行适配性的凹槽加工或对离心通道板的顶部进行适配性的凹槽加工，都可以进一步提高彼此间的光滑贴合间隙。
57.本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中离心控制结构中离心通道板的连接结构如图9所示。在图9中，包括一组与同步枢轴 180数量相同的离心通道板200，离心通道板200为一直板，离心通道板200 的断面形状为一椭圆，在椭圆的一个焦点位置设置与离心通道板200轴线平行的贯穿轴线，同步枢轴180沿贯穿轴线贯穿离心通道板
200并固定；在椭圆的另一个焦点位置旁形成一个弧形缺口201，弧形缺口201的一端202位于椭圆长轴的同侧端点，弧形缺口201的另一端203位于椭圆长轴的同侧端点和椭圆短轴的同侧端点之间，弧形缺口201的轮廓与贯穿轴线的同侧椭圆长轴端点处的局部椭圆轮廓204相同。
58.如图9和图10所示，在本实用新型一种实施例中，一组同步枢轴180为7个，对应离心通道板200位7个，通过7个离心通道板形成离心通道220。本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中离心控制结构中离心通道板的动作如图10所示。结合图9和图10所示，椭圆的弧形缺口201统一朝向同一侧的相邻离心通道板200，所有离心通道板200可以随同步枢轴180受控作顺时针或逆时针转动以改变离心途径210的宽度和方向；在所有离心通道板200同步做(顺时针)弧形缺口201的朝向转动时离心通道板200的弧形缺口201最终会贴合同一侧的相邻离心通道板200上形成匹配贴合，所有离心通道板200围成离心通道220。所有离心通道板200的表面柔性光滑涂层会有利于离心通道的密闭性。
59.离心通道板的断面形状和装配结构保证了离心通道形成时的密闭贴合，有利于离心通道中现有气体的容纳保持，也有利于受控排放时的排他性。
60.本实用新型一实施例燃气供热锅炉安全低氮排放控制系统中氧化控制结构如图11所示。在图11中，氧化控制结构包括共轴线的顺序连接贯通的吸合圆环230、折叠软管240、锥形硬管250和导向圆管260，离心通道220中的气体沿吸合圆环230
‑
折叠软管240
‑
锥形硬管250
‑
导向圆管260扩散，吸合圆环230与刚性圆管100共轴线采用硬质高分子聚合材料，例如聚四氟乙烯硬质板材，沿吸合圆环230周向在吸合圆环本体内均匀布设电磁铁231，电磁铁231与布设在下盖板120连接的三圈轴承130的内圈131的下支撑圆环135的底面上的软铁盘137对应；软铁盘137与电磁铁231形成可控吸合连接；
61.可控吸合连接有效减轻了离心运动时的运动负荷。
62.折叠软管240采用软质高分子聚合材料，例如聚四氟乙烯软管，沿轴向折叠；
63.锥形硬管250为上小下大的锥管，锥形硬管250的管壁和刚性圆管100内侧壁之间通过沿周向均匀分布的径向硬杆251固定；
64.在导向圆管260中设置轴流风扇270，轴流风扇270的外壳和导向圆管260内侧壁之间通过沿周向均匀分布的径向稳定杆261固定；
65.在锥形硬管250中填充惰性材料纤维，惰性材料纤维不易受氧化剂影响形成理化反应，惰性材料纤维表面以粘结或涂覆方式形成氧化剂涂层，例如二氧化锰等固定氧化剂涂层；
66.在本实用新型一实施例中，沿锥形硬管250的气体扩散方向惰性材料纤维的填充密度逐渐增加。
67.惰性材料纤维的装填结构有利于一氧化氮的快速扩散和充分反应。通过轴流风扇可以调节扩散过程并保证排放后的余热废气有效进入后续针对二氧化氮的减排设备。
68.通过处理器形成各电机、电磁铁、电控蝶阀的电控信号序列形成安全低氮排放控制过程。
69.处理器可以采用dsp(digitalsignalprocessor)数字信号处理器、fpga(field
‑
programmablegatearray)现场可编程门阵列、mcu(microcontrollerunit)系统板、soc(systemonachip)系统板或包括i/o的plc(programmablelogiccontroller)最
小系统。
70.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。