一种带富氧燃烧的全预混冷焰超低排放锅炉系统的制作方法

1.本技术涉及锅炉技术领域，具体地涉及一种带富氧燃烧的全预混冷焰超低排放锅炉系统。


背景技术：

2.角管式锅炉是一种常见的锅炉类型，其特点是采用角管作为加热面，通过角管内部流动的烟气进行换热，从而提高热能的利用效率。相比传统的水管锅炉，角管式锅炉具有更大的传热面积和更好的流体动力学特性，能够实现更高的换热效率和更稳定的燃烧过程。然后现有技术中的角管式锅炉仍存在以下技术问题：
3.1、传统锅炉系统中，可燃气体在燃烧过程中流动不均匀，容易导致火焰的上下摆动。这种不稳定的燃烧会影响燃烧效率和安全性，降低锅炉系统的性能；
4.2、传统锅炉系统中，由于烟气中的热能没有得到有效回收利用，导致排烟量较大。大量的排烟不仅意味着能源的浪费，还导致燃气中的化学键损耗较多，降低了燃烧效率。
5.3、锅炉水质要严格控制溶解氧含量，以保证锅炉不受氧腐蚀，从而延长锅炉使用寿命。常规除氧设备为热力型除氧器，热力除氧器主要利用气体在水中的溶解特性(任何气体在水中的溶解度与此气体在气水界面上的分压成正比)，通过蒸汽加热将进入除氧器的补给水、凝结水加热到与除氧器内部压力相对应的饱和温度，根据亨利定律和道尔顿定律：溶解于水中的氧和二氧化碳等非冷凝性气体自水中析出，由顶部排气管排入大气，使水中的含氧量达到合乎规定的标准。利用热力除氧器的除氧水温度一般为104℃(大气式除氧器)或者温度更高。不利于锅炉尾部受热面的换热。


技术实现要素：

6.为了克服以上的技术缺陷，本技术提供一种带富氧燃烧的全预混冷焰超低排放锅炉系统。
7.根据本技术，一种带富氧燃烧的全预混冷焰超低排放锅炉系统，包括锅炉本体、燃烧器、锅筒节能器、上集箱、下集箱、前墙水冷壁、膜式壁、冷凝器以及尾部烟道，所述燃烧器包括设置在锅炉本体前端的燃烧器壳体，所述燃烧器壳体的前端设有预混气体进管，所述预混气体进管上设有混合器，所述燃烧器壳体的内部设有若干均流板且均流板上均布有若干均流孔，所述燃烧器壳体的出口正对前墙水冷壁的中部，所述前墙水冷壁中相邻两个管束之间连接有钢板，所述钢板上均布有若干稳焰孔，所述锅筒设置在锅炉本体上方，所述上集箱和下集箱分别设置在锅炉本体的上端和下端，所述锅筒通过下降管与下集箱连通，所述膜式壁的上端和下端分别与上集箱和下集箱连通，所述上集箱的上端通过导汽管与锅筒连通，所述锅炉本体的尾部依次与节能器、冷凝器和尾部烟道连接。
8.优选地，所述燃烧器壳体内靠近混合器的一端设有纵向隔板，所述纵向隔板将燃烧器壳体前端分隔并形成s型导流腔，所述s型导流腔沿混合气体流动方向依次设有均孔板和u型导流板。
9.优选地，所述燃烧器壳体内还并排设有若干位于均流板后方的螺旋翅片管。
10.优选地，所述预混气体进管处还设有膜式制氧器，所述膜式制氧器的出氧端与预混气体进管的进口连通。
11.优选地，所述冷凝器的冷凝器进口集箱连接有给水进管，所述给水进管的进水端设有常温膜式除氧器，所述冷凝器的冷凝器出口集箱与节能器的节能器进口集箱连通，所述节能器的节能器出口集箱设有与锅筒连通的上水管且给水进管上设有与上水管连通的给水分管。
12.优选地，所述给水进管上设有温度计、压力表和给水取样管路。
13.优选地，所述尾部烟道上设有空气预热器，所述空气预热器的出助燃风口通过热助燃风道与预混气体进管连接。
14.本技术的一种带富氧燃烧的全预混冷焰超低排放锅炉系统与现有技术相比优点在于：
15.1、高效换热：锅炉系统中的节能器、冷凝器和尾部烟道等部件，通过充分利用烟气中的余热和热能回收技术，实现高效换热。节能器能够将烟气中的高温热能转化为水的热能，提高热能利用效率。冷凝器通过冷凝烟气中的水蒸汽，将其转化为热能，并降低烟气的排放温度。尾部烟道上的空气预热器则利用烟气余热预热助燃空气，提高燃烧效率和换热效果。
16.2、稳定燃烧：燃烧器壳体内的均流板和螺旋翅片管等设计，有效改善了燃烧过程中的气流分布，使燃气更加均匀地与空气混合，实现稳定燃烧。钢板上的稳焰孔进一步增强了火焰的稳定性，避免了火焰的上下摆动，提高了燃烧效率和安全性。
17.3、氧气控制和降低排烟温度：膜式制氧器生产的氧气进入助燃风中，控制助燃风中的氧含量，降低理论空气量，从而减少燃料消耗和排烟热损失。通过控制氧含量和理论空气量，锅炉系统能够实现更高效的燃烧，并降低烟气生成量。此外，常温膜式除氧器降低了锅炉给水中的溶解氧含量，同时，可减少系统热力除氧，减少系统蒸汽耗量，且由于锅炉给水温度降低，可确保排烟温度大幅降低，从而提高效率。进一步降低了排烟温度。
18.4、有效提高锅炉寿命：采用常温膜式除氧器和降低溶解氧含量，可以有效减少锅炉的氧腐蚀，保护锅炉受热面不受损害，延长锅炉的使用寿命。
19.5、节能环保：该高效节能型角管锅炉系统通过优化燃烧过程和热能回收，有效降低了能源消耗和排放的烟气温度，减少了对环境的污染。同时，通过控制燃烧过程中的氧含量和燃料利用率，减少了燃料的浪费，降低了能量损失，使得锅炉系统更加节能。采用水冷预混燃烧技术，可将燃烧温度降低，燃烧产生的nox降低，可达到超低氮(30mg/nm3)或超超低氮(10mg/nm3)的排放，同时由于节省燃料，其碳排放也相应的减少，实现了环保效果。
附图说明
20.图1为本发明的主视结构示意图；
21.图2为本发明中燃烧器的主视内部结构示意图；
22.图3为本发明中燃烧器的俯视内部结构示意图；
23.图4为本发明中前墙水冷壁的部分结构示意图；
24.图5为图4中前墙水冷壁的俯视结构示意图；
25.图6为本发明中部分汽水流程结构示意图。
26.图7为本发明的俯视结构示意图。
27.附图标记：1、锅炉本体，2、锅筒，3、节能器，4、上集箱，5、下集箱，6、膜式壁，7、冷凝器，8、尾部烟道，9、燃烧器壳体，10、预混气体进管，11、混合器，12、前墙水冷壁，13、均流板，14、管束，15、钢板，16、稳焰孔，17、下降管，18、纵向隔板，19、s型导流腔，20、均孔板，21、u型导流板，22、螺旋翅片管，23、膜式制氧器，24、给水进管，25、常温膜式除氧器，26、上水管，27、给水分管，28、温度计，29、压力表，30、给水取样管路，31、空气预热器，32、热助燃风道。
具体实施方式
28.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.如附图1所示，一种带富氧燃烧的全预混冷焰超低排放锅炉系统，包括锅炉本体1、燃烧器、锅筒2、节能器3、上集箱4、下集箱5、前墙水冷壁12、膜式壁6、冷凝器7以及尾部烟道8，燃烧器包括设置在锅炉本体1前端的燃烧器壳体9，燃烧器壳体9的前端设有预混气体进管10，预混气体进管10上设有混合器11，燃烧器壳体9的内部设有若干均流板13且均流板13上均布有若干均流孔，燃烧器壳体9的出口正对前墙水冷壁12的中部，前墙水冷壁12中相邻两个管束14之间连接有钢板15，钢板15上均布有若干稳焰孔16，锅筒2设置在锅炉本体1上方，上集箱4和下集箱5分别设置在锅炉本体1的上端和下端，锅筒2通过下降管17与下集箱5连通，膜式壁6的上端和下端分别与上集箱4和下集箱5连通，上集箱4的上端通过导汽管与锅筒2连通，锅炉本体1的尾部依次与节能器3、冷凝器7和尾部烟道8连接。
30.在一个实施例中，如附图2所示，燃烧器壳体9内靠近混合器11的一端设有纵向隔板18，纵向隔板18将燃烧器壳体9前端分隔并形成s型导流腔19，s型导流腔19沿混合气体流动方向依次设有均孔板20和u型导流板21，纵向隔板18可改变可燃混合气体的流动方向，且均孔板20以及u型导流板21的设置便于使可燃混合气体流动的更加均匀。
31.在一个实施例中，如附图3-附图5所示，燃烧器壳体9内还并排设有若干位于均流板13后方的螺旋翅片管22，可燃气体从螺旋翅片管22中翅片之间的间隙通过，可进一步使可燃混合气体流动的更加均匀。
32.在一个实施例中，如附图6所示，预混气体进管10处还设有膜式制氧器23，膜式制氧器23的出氧端与预混气体进管10的进口连通，本技术利用专业的膜式制氧器23生产的氧气进入锅炉助燃风中，将助燃风氧含量控制30％，可降低理论空气量，降低烟气生成量，从而降低锅炉整体电耗及排烟热损。
33.锅炉水质要严格控制溶解氧含量，以保证锅炉不受氧腐蚀，从而延长锅炉使用寿命。常规除氧设备为热力型除氧器，热力除氧器主要利用气体在水中的溶解特性(任何气体在水中的溶解度与此气体在气水界面上的分压成正比)，通过蒸汽加热将进入除氧器的补给水、凝结水加热到与除氧器内部压力相对应的饱和温度，根据亨利定律和道尔顿定律：溶解于水中的氧和二氧化碳等非冷凝性气体自水中析出，由顶部排气管排入大气，使水中的含氧量达到合乎规定的标准。利用热力除氧器的除氧水温度一般为104℃(大气式除氧器)
或者温度更高。不利于锅炉尾部受热面的换热。在一个实施例中，冷凝器7的冷凝器进口集箱连接有给水进管24，给水进管24的进水端设有常温膜式除氧器25，冷凝器7的冷凝器出口集箱与节能器3的节能器进口集箱连通，节能器3的节能器出口集箱设有与锅筒2连通的上水管26且给水进管24上设有与上水管26连通的给水分管27，本技术采用常温膜式过滤除氧器，其原理为采用过滤膜将水中氧气进行剥离后排出。使水中的含氧量达到标准的规定。同时温度亦为常温，在锅炉尾部可以与烟气的温差增大，提高换热效果，以及可进一步降低排烟温度。
34.在一个实施例中，给水进管24上设有温度计28、压力表29和给水取样管路30。
35.在一个实施例中，如附图7所示，尾部烟道8上设有空气预热器31，空气预热器31的出助燃风口通过热助燃风道32与预混气体进管10连接。
36.工作原理：锅炉风机送出的助燃风通过空气预热器31加热并通过预混气体进管10上的进风口进入到混合器11内，且燃气通过预混气体进管10上的燃气进口进入到混合器11内与助燃风混合形成可燃气体，其利用专业的膜式制氧器23生产的氧气进入锅炉助燃风中，将助燃风氧含量控制30％，可降低理论空气量，降低烟气生成量，从而降低锅炉整体电耗及排烟热损失，可燃气体进入到锅炉本体1的炉膛内被点火并进行富氧燃烧，均流板13以及螺旋翅片管22的设均能使可燃气体流动的更为均匀，钢板15上设置若干稳焰孔16可防止火焰上下摆动，起到稳焰的效果；富氧燃烧产生的高温烟气依次经过节能器3和冷凝器7，并通过冷凝器7的降温作用形成低温烟气通过尾部烟道8排出；
37.锅炉给水首先通过自水箱进入到常温膜式除氧器25中，常温膜式除氧器25采用过滤膜将水中氧气进行剥离后排出，使水中的含氧量达到标准的规定；锅炉给水再通过给水进管24进入到节能器3预热至100℃左右进入到锅筒2下半部，沿着下降管17和下集箱5将水均匀分配到膜式壁6，给水吸热后不断蒸发成为气体混合物，进入上集箱4进行汽水预分离，蒸汽通过导汽管进入锅筒上半部的汽空间，以饱和蒸汽的状态在锅筒2顶部的离开锅炉。
38.以上实施例仅用以说明本技术实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术权利要求所限定的精神和范围。

技术特征：
1.一种带富氧燃烧的全预混冷焰超低排放锅炉系统，其特征在于，包括锅炉本体(1)、燃烧器、锅筒(2)、节能器(3)、上集箱(4)、下集箱(5)、前墙水冷壁(12)、膜式壁(6)、冷凝器(7)以及尾部烟道(8)，所述燃烧器包括设置在锅炉本体(1)前端的燃烧器壳体(9)，所述燃烧器壳体(9)的前端设有预混气体进管(10)，所述预混气体进管(10)上设有混合器(11)，所述燃烧器壳体(9)的内部设有若干均流板(13)且均流板(13)上均布有若干均流孔，所述燃烧器壳体(9)的出口正对前墙水冷壁(12)的中部，所述前墙水冷壁(12)中相邻两个管束(14)之间连接有钢板(15)，所述钢板(15)上均布有若干稳焰孔(16)，所述锅筒(2)设置在锅炉本体(1)上方，所述上集箱(4)和下集箱(5)分别设置在锅炉本体(1)的上端和下端，所述锅筒(2)通过下降管(17)与下集箱(5)连通，所述膜式壁(6)的上端和下端分别与上集箱(4)和下集箱(5)连通，所述上集箱(4)的上端通过导汽管与锅筒(2)连通，所述锅炉本体(1)的尾部依次与节能器(3)、冷凝器(7)和尾部烟道(8)连接。2.根据权利要求1所述的一种带富氧燃烧的全预混冷焰超低排放锅炉系统，其特征在于，所述燃烧器壳体(9)内靠近混合器(11)的一端设有纵向隔板(18)，所述纵向隔板(18)将燃烧器壳体(9)前端分隔并形成s型导流腔(19)，所述s型导流腔(19)沿混合气体流动方向依次设有均孔板(20)和u型导流板(21)。3.根据权利要求2所述的一种带富氧燃烧的全预混冷焰超低排放锅炉系统，其特征在于，所述燃烧器壳体(9)内还并排设有若干位于均流板(13)后方的螺旋翅片管(22)。4.根据权利要求1所述的一种带富氧燃烧的全预混冷焰超低排放锅炉系统，其特征在于，所述预混气体进管(10)处还设有膜式制氧器(23)，所述膜式制氧器(23)的出氧端与预混气体进管(10)的进口连通。5.根据权利要求1所述的一种带富氧燃烧的全预混冷焰超低排放锅炉系统，其特征在于，所述冷凝器(7)的冷凝器进口集箱连接有给水进管(24)，所述给水进管(24)的进水端设有常温膜式除氧器(25)，所述冷凝器(7)的冷凝器出口集箱与节能器(3)的节能器进口集箱连通，所述节能器(3)的节能器出口集箱设有与锅筒(2)连通的上水管(26)且给水进管(24)上设有与上水管(26)连通的给水分管(27)。6.根据权利要求5所述的一种带富氧燃烧的全预混冷焰超低排放锅炉系统，其特征在于，所述给水进管(24)上设有温度计(28)、压力表(29)和给水取样管路(30)。7.根据权利要求1所述的一种带富氧燃烧的全预混冷焰超低排放锅炉系统，其特征在于，所述尾部烟道(8)上设有空气预热器(31)，所述空气预热器(31)的出风口通过热风道(32)与预混气体进管(10)连接。

技术总结
本申请公开了一种带富氧燃烧的全预混冷焰超低排放锅炉系统，包括锅炉本体、燃烧器、锅筒、节能器、上集箱、下集箱、前墙水冷壁、膜式壁、冷凝器以及尾部烟道，所述燃烧器包括设置在锅炉本体前端的燃烧器壳体，所述燃烧器壳体的前端设有混合器，所述燃烧器壳体的内部设有若干均流板，所述燃烧器壳体的出口正对前墙水冷壁的中部，所述前墙水冷壁中相邻两个管束之间连接有钢板，所述钢板上均布有若干稳焰孔，所述锅炉本体的尾部依次与节能器、冷凝器和尾部烟道连接。本申请与现有技术相比：该高效节能型角管锅炉系统通过优化燃烧过程和热能回收，有效降低了能源消耗和排放的烟气温度，通过控制燃烧过程中的氧含量和燃料利用率，减少了燃料的浪费，实现了节能效果。实现了节能效果。实现了节能效果。


技术研发人员：王思远 张鄂婴 李秋梅 姚焕乐 王正友 秦宁 冯彦香 王同川 高猛 岳东阳 段绪强 段菽洁
受保护的技术使用者：江苏四方清洁能源装备制造有限公司
技术研发日：2023.07.24
技术公布日：2023/10/20