[發明專利]一種可抑制燃燒震蕩的低氮燃燒系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201810799761.6
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN108800130A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 丁陽;石永鋒;郝建剛;李明;張夢可;劉志敏;徐婷婷
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院有限公司
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/46;F23D14/48;F23N5/26
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 張狄峰

本發明涉及一種可抑制燃燒震蕩的低氮燃燒系統及其控制方法，適用于燃用氣體燃料的預混式燃燒器。目前采用預混燃燒方式燃燒具有燃燒系統產生共振發生損壞的風險。本發明包括燃料氣體流量控制總閥、中央噴嘴燃料控制閥、雙聯噴嘴燃料控制閥、三聯噴嘴燃料控制閥、控制單元、壓力脈動傳感器、煙氣成分分析儀、旋流器葉片外側節流孔板、旋流器葉片內側節流孔板、旋流器葉片外側燃料噴口、旋流器葉片內側燃料噴口、旋流器葉片、噴嘴組件、燃燒室外殼、火焰筒、信號傳輸線和燃料氣體管路；可在降低氮氧化物排放的同時，保持穩定燃燒不發生燃燒震蕩現象。

技術領域

本發明涉及一種可抑制燃燒震蕩的低氮燃燒系統及其控制方法，適用于燃用氣體燃料的預混式燃燒器。

背景技術

由于環保要求的需要，國家對燃用天然氣的燃燒裝置的氮氧化物排放做了最高限要求，目前主流的技術是采用預混燃燒方式燃燒，即將燃料和空氣混合后送入燃燒室燃燒，降低了燃燒局部高溫以減小氮氧化物的生成，如申請號為201710600180.0的中國專利，但預混燃燒方式穩定燃燒窗口比較狹窄，在接近熄火極限附近會發生燃燒震蕩現象導致熄火，此外燃料流量或空氣的波動也會導致某個頻段的燃燒壓力脈動值升高，這個頻率一旦與燃燒器固有頻率重合會導致燃燒系統產生共振發生損壞，依照本發明專利設計方法可避免上述問題的發生。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種設計合理的可抑制燃燒震蕩的低氮燃燒系統及其控制方法，可在降低氮氧化物排放的同時，保持穩定燃燒不發生燃燒震蕩現象。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：一種可抑制燃燒震蕩的低氮燃燒系統，其特征在于，包括燃料氣體流量控制總閥、中央噴嘴燃料控制閥、雙聯噴嘴燃料控制閥、三聯噴嘴燃料控制閥、控制單元、壓力脈動傳感器、煙氣成分分析儀、旋流器葉片外側節流孔板、旋流器葉片內側節流孔板、旋流器葉片外側燃料噴口、旋流器葉片內側燃料噴口、旋流器葉片、噴嘴組件、燃燒室外殼、火焰筒、信號傳輸線和燃料氣體管路；所述燃料氣體管路與噴嘴組件連通，所述燃料氣體管路與噴嘴組件之間安裝有燃料氣體流量控制總閥；所述噴嘴組件包括中央噴嘴、雙聯噴嘴和三聯噴嘴，所述燃料氣體管路與中央噴嘴之間安裝有中央噴嘴燃料控制閥，所述燃料氣體管路與雙聯噴嘴之間安裝有雙聯噴嘴燃料控制閥，所述燃料氣體管路與三聯噴嘴之間安裝有三聯噴嘴燃料控制閥；所述噴嘴組件與火焰筒連通，所述火焰筒的外部設置有燃燒室外殼；所述壓力脈動傳感器和煙氣成分分析儀均與火焰筒連接，且壓力脈動傳感器和煙氣成分分析儀均通過信號傳輸線與控制單元連接，所述控制單元分別與中央噴嘴燃料控制閥、雙聯噴嘴燃料控制閥和三聯噴嘴燃料控制閥連接；所述噴嘴組件布置有旋流器葉片外側燃料噴口、旋流器葉片內側燃料噴口和流器葉片，所述旋流器葉片外側燃料噴口設置在旋流器葉片的外側，所述旋流器葉片內側燃料噴口設置在旋流器葉片的內側，所述旋流器葉片外側燃料噴口設置有旋流器葉片外側節流孔板，所述旋流器葉片內側燃料噴口設置有旋流器葉片內側節流孔板。

進一步而言，燃燒器具有若干個噴嘴，不同數量的噴嘴分成若干組，每組噴嘴共用一路燃料；所述中央噴嘴燃料控制閥控制中央噴嘴的燃料供應，所述雙聯噴嘴燃料控制閥控制雙聯噴嘴的燃料供應，所述三聯噴嘴燃料控制閥控制三聯噴嘴的燃料供應；同一路燃料控制的噴嘴在圓周方向均勻分布。

進一步而言，燃燒器具有若干個噴嘴，所述中央噴嘴的直徑最小，所述中央噴嘴的直徑是其它燃料噴嘴流通面積的0.4-0.6倍。

一種如上所述的可抑制燃燒震蕩的低氮燃燒系統的控制方法，其特征在于，所述控制方法如下：天然氣通過燃料氣體管路，流經燃料氣體流量控制總閥，此閥門用于控制燃料氣的總流量，之后天然氣經由中央噴嘴燃料控制閥、雙聯噴嘴燃料控制閥和三聯噴嘴燃料控制閥分別進入三組燃燒器中；空氣由燃燒室外殼和火焰筒之間的通道經過噴嘴組件，與天然氣混合后進入火焰筒燃燒；壓力脈動傳感器和煙氣成分分析儀分別采集燃燒過程中燃燒脈動值和排放值，通過信號傳輸線傳輸至控制單元，一旦燃燒參數發生異常，控制單元便會微調中央噴嘴燃料控制閥、雙聯噴嘴燃料控制閥和/或三聯噴嘴燃料控制閥的開度，來保證燃燒恢復正常。