[發(fā)明專利]一種溫濕耦合燃?xì)忮仩t低氮燃燒系統(tǒng)及運(yùn)行方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910012938.8
• 申請(qǐng)日: 2019-01-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109579008A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卓建坤;時(shí)宇;吳逸凡;秦明臣;孫芳芳;姚強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): F23D14/02
• 分類號(hào): F23D14/02;F23D14/62;F23J15/06;F28C3/08;F23L15/04
• 代理公司: 北京三聚陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 張杰

本發(fā)明公開(kāi)了一種溫濕耦合燃?xì)忮仩t低氮燃燒系統(tǒng)及運(yùn)行方法，包括燃燒器和爐膛、相變凝聚收水器、混合器、溫濕調(diào)節(jié)器等。相變凝聚收水器內(nèi)設(shè)有換熱管、噴淋降溫管排和迷宮式收水器。溫濕調(diào)節(jié)器內(nèi)部設(shè)有均流孔板、噴淋增濕管排和換熱管。燃燒器及爐膛、對(duì)流受熱面和相變凝聚收水器依次連接。混合器一路進(jìn)口通過(guò)再循環(huán)風(fēng)機(jī)與相變凝聚收水器連接，混合后的空氣送入燃燒器，參與爐內(nèi)燃燒。相變凝聚收水器的冷凝水通過(guò)高位儲(chǔ)水箱收集，全部噴入溫濕調(diào)節(jié)器中，用于加熱和加濕空氣。混合器和溫濕調(diào)節(jié)器所回收的冷凝水用于冷卻煙溫。從而降低了助燃空氣中的氧分壓和爐膛內(nèi)的煙氣溫度。本發(fā)明具有系統(tǒng)水耗低，進(jìn)風(fēng)濕度調(diào)節(jié)靈敏，燃?xì)釴O_X減排效果顯著的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種溫濕耦合燃?xì)忮仩t低氮燃燒系統(tǒng)及運(yùn)行方法，屬于熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

能源結(jié)構(gòu)調(diào)整是大氣污染治理的重要手段，未來(lái)隨著清潔能源比重的增加，天然氣用量還將快速增加。天然氣燃燒排放的主要大氣污染物是NO_x，因此，天然氣低氮燃燒技術(shù)是我國(guó)規(guī)模化清潔利用天然氣的重要技術(shù)保障。天然氣作為一種清潔燃料廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及居民供熱等領(lǐng)域。隨著我國(guó)環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，對(duì)燃?xì)忮仩t氮氧化物排放限制也越來(lái)越高，部分重點(diǎn)地區(qū)要求新建燃?xì)忮仩t氮氧化物排放量低于30mg/Nm³，這給低氮燃燒技術(shù)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。

因此，研發(fā)更低排放水平的低氮燃燒技術(shù)不僅有利于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有燃?xì)忮仩t的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)還可以進(jìn)一步降低NO_X排放，對(duì)于實(shí)現(xiàn)PM2.5濃度進(jìn)一步降低提供了保障。

天然氣主要成分為甲烷，含量一般在95-97％甚至更高，基本不含有燃料氮，在燃燒過(guò)程中主要以熱力型和快速型NOx為主。熱力型NOx是空氣中的N₂在高溫下被O₂氧化生成的NOx，約占NOx生成總量的90-95％，是天然氣燃燒NOx控制的重要生成途徑。

稀釋火焰的方法來(lái)降低煙氣溫度是目前應(yīng)用較為廣泛的低氮燃燒技術(shù)，如煙氣再循環(huán)、空氣加濕技術(shù)。再循環(huán)煙氣的加入降低了助燃空氣氧分壓，從而降低了燃燒速率，爐內(nèi)火焰溫度也得到降低，熱力型NOx的生成量得到有效的控制。然而，隨著循環(huán)煙氣量的增大，空氣中的氧不斷被稀釋，同時(shí)由于空氣流量的增加，導(dǎo)致燃燒器流場(chǎng)發(fā)生改變，易引起火焰燃燒的不穩(wěn)定，或者導(dǎo)致火焰的過(guò)長(zhǎng)，影響鍋爐正常運(yùn)行和安全。因此，如何解決煙氣再循環(huán)率進(jìn)一步提高時(shí)燃燒穩(wěn)定性、冷凝水析出和鍋爐效率等問(wèn)題，是進(jìn)一步降低天然氣及其他氣體燃料燃燒NO_X排放的關(guān)鍵。

空氣加濕或向火焰區(qū)注水以降低燃燒區(qū)域溫度可以起到抑制熱力型NOx生成的作用，然而加濕技術(shù)由于水的來(lái)源及回收難題導(dǎo)致了該技術(shù)應(yīng)用受到限制。如專利文獻(xiàn)CN108613173A中，利用空氣和煙氣間氣–氣換熱做為空氣加熱的熱源，同時(shí)在換熱器入口噴入鍋爐回水，換熱器出口加入再循環(huán)煙氣。專利文獻(xiàn)CN106500120A中，同樣利用氣氣換熱進(jìn)行空氣加熱，并利用冷凝水來(lái)增濕空氣，然而，上述方案中，氣–氣換熱需要較大的溫度端差導(dǎo)致煙氣余熱回收熱量和冷凝水量較少，無(wú)法大幅提高空氣中的濕度，以及龐大的換熱器尺寸，均限制了該技術(shù)方案的利用，同時(shí)無(wú)法兼顧超低氮和燃燒穩(wěn)定性間的矛盾問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種溫濕耦合燃?xì)忮仩t低氮燃燒系統(tǒng)及運(yùn)行方法。可穩(wěn)定燃燒火焰，大幅度降低氮氧化物生成，并通過(guò)相變凝聚收水器深度回收煙氣中的余熱和水份，有效節(jié)約用水，提高鍋爐效率。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：