[实用新型]叶片可调型旋流燃烧器及烟气脱硝系统

说明书

本实用新型为一种叶片可调型旋流燃烧器及烟气脱硝系统，叶片可调型旋流燃烧器包括稳燃烟道结构、燃烧器本体和控制部，稳燃烟道结构的出口端连通有同轴设置的旋流结构，旋流结构包括同轴设置的旋流盘外环和旋流盘内环，旋流盘外环和旋流盘内环之间构成叶片环形空间，叶片环形空间内沿依次相邻设置多个旋流叶片，各旋流叶片与稳燃烟道结构的径向截面之间夹角呈能调整的设置；各旋流叶片能同步摆动以改变稳燃烟道结构的出口端的烟气喷射横截面积和烟气旋流方向；旋流结构与所述控制部电连接。本实用新型的旋流结构能够对稳燃烟道结构出口端的高温烟气产生旋流作用，增加高温烟气的湍流程度，促进高温烟气与脱硝烟道内原有烟气快速高效的热量交换。

技术领域

本实用新型涉及低热值燃烧设备技术领域，尤其涉及一种叶片可调型旋流燃烧器及烟气脱硝系统，属于低热值燃气燃烧设备，适用于发电厂、热电厂、冶金、化工、饲料等行业的燃气燃烧领域。

背景技术

大气污染的治理是环境治理的重要组成部分，随着工业发展和生活水平的提高，人们愈来愈注重环境问题和大气环保问题。氮氧化物(NOx)是一类主要的大气污染物，是形成酸雨、光化学烟雾以及PM2.5污染的主要因素之一。

在锅炉燃烧过程中生成的NO和NO₂气体合称为NOx。根据NOx的生成机理，可将其分为热力型NOx、燃料型NOx和快速型NOx。热力型NOx是燃烧过程中空气中的氮气在炉膛温度高于1350℃时被大量氧化生成的，因此对于低热值的燃气来说其生成量很小，一般可以忽略不计；燃料型NOx是燃料中的氮化合物在燃烧过程中氧化生成的，占整个燃烧过程中NOx、生成量的90％以上；快速型NOx是在燃烧初期燃料中的碳氢化合物和空气中的氮气预混燃烧生成的，它的生成时间极短，生成量不足5％，通常可以忽略不计。

目前我国工业源NOx排放占NOx排放总量的70％以上，工业烟气中NOx的控制排放技术主要包括燃烧控制技术和燃烧后控制技术。燃烧控制技术包括低氮燃烧技术、再燃烧技术和烟气再循环技术。在燃烧后控制技术中，选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)和SCR－SNCR混合技术是主要技术。燃烧控制技术具有适用范围广、经济效益好、脱氮效率高且设备简单等优势；燃烧控制技术中虽然能够大幅度降低NOx排放量，但设备昂贵，运行费用高、布置要求高。

目前，常采用的低NO_X燃烧技术主要有三种。第一，空气分级技术，使助燃空气分流进入炉膛，建立贫氧的第一燃烧区，燃料在贫氧条件下，产生CO、H₂等还原性气体，抑制了NO_X的生成，在第二燃烧区通入过量空气，使燃料完全燃烧，从而控制整个燃烧过程的NO_X生成量。第二，燃料分级技术，在第一燃烧区通入部分燃料，第二燃烧区或第三燃烧区依次通入剩余燃料，使燃料在整个燃烧区分布均匀，降低火焰峰值温度，从而减少热力型NO_X生成量。第三，烟气再循环技术，利用助燃空气、燃料高速射流产生低压区，或借助外力使烟气再循环到火焰区，既降低了火焰的峰值温度，又降低了燃烧区的氧分压，从而减少NO_X生成。

旋流气流可以通过控制物质与气流的相互作用来促进混合，同时形成回流区，在工业燃烧器、混合器、燃气轮机等装置上有着广泛的应用。

旋流的基本原理通过运用一个旋流盘或者切向气流进口来生成一个有切向速度的气流，旋转过程即产生了旋流，旋流的强度可以用一个无量纲数旋流度S表示：

S＝G_θ/G_xr；

其中G_θ为切向动量矩，G_x为轴向动量，r为定性尺寸，一般为旋流盘出口直径。当旋流度超过一定数值(一般为0.6)，气流中将会产生足够的径向和轴向压力梯度，这会导致气流反转，在火焰中心产生一个环形的再循环区域，这个区域一般被称为中心回流区(central toroidal recirculation zone，CTRZ)。回流区边界上的气流与周围气流产生强烈的剪切作用，混合作用强烈，在回流区尾部产生大量的涡，也能促进混合。