专利摘要

本实用新型公开了一种低氮燃气锅炉及其低氮燃烧方法。燃气锅炉包括混气系统、燃烧系统、换热系统、监测系统和电控系统，所述燃烧系统包含火焰燃烧器和催化燃烧器，催化燃烧器与换热系统结合，火焰燃烧器用于初期火焰燃烧产生热量将催化燃烧器加热到工作温度，催化燃烧器用于催化低氮燃烧，换热系统移走催化燃烧器正常工作时的部分热量，保证催化燃烧器在合适的温度区间催化燃气完全燃烧，有效控制氮氧化物的生成。所有系统协同运作，实现燃气锅炉正常工作，提高了燃料利用率和换热效率，显著降低了尾气中氮氧化物浓度，可达到尾气直接排放的标准。

权利要求

1.一种低氮燃气锅炉，包括锅炉炉体(12)、进气系统、燃烧系统、换热系统，其特征在于：所述进气系统包括风机(2)、燃气阀(3)和燃气喷头(6)，所述燃烧系统包括点火针(7)、火焰燃烧器(8)和催化燃烧器(9)，所述换热系统包括催化燃烧器冷却机构(13)和余热交换器(15)；

锅炉炉体(12)底部设有燃气、以及氧气和/或空气的进气口，顶部设有烟道(19)；

催化燃烧器(9)设置于炉体(12)内冷却机构(13)壁面上，与火焰燃烧器(8)围成燃烧腔，催化燃烧器(9)为整体式多孔材料负载的催化燃烧催化剂；

于炉体的进气口处设有多孔的火焰燃烧器(8)；风机(2)的出风口通过管道与炉体的进气口相连通，于炉体的进气口下方设有燃气喷头(6)，燃气喷头(6)与燃气气源之间设置燃气阀(3)；燃气和风机(2)出风口流出的气体经火焰燃烧器(8)进入催化燃烧器(9)内燃烧；于火焰燃烧器(8)进料口的上方设有点火针(7)；

于催化燃烧器(9)上方的炉体(12)内设有余热交换器(15)。

2.根据权利要求1所述的低氮燃气锅炉，其特征在于：

火焰燃烧器安装在所述低氮燃气锅炉炉体(12)的底部，其四周边缘与进气口内壁面密封连接。

3.根据权利要求1所述的低氮燃气锅炉，其特征在于：

燃烧器冷却机构(13)设置于炉体(12)内壁面和炉体中心催化燃烧器(9)外部：所述换热系统中催化燃烧器冷却机构(13)是内部连通的金属管件或金属夹套式结构，由金属管件或金属夹套式结构围绕在成一带有气体通孔腔室，腔室内壁面与催化燃烧器(9)的器壁外壁面贴接，腔室下部设有与催化燃烧器(9)的进气口相连通的开口；

催化燃烧器(9)固定安装在冷却机构(13)上。

4.根据权利要求1所述的低氮燃气锅炉，其特征在于：

于炉体(12)内的顶部设有集烟罩(18)，集烟罩(18)上方设有与烟道(19)相连通的出烟口，集烟罩(18)下方开口与炉体(12)内部相连通；

余热交换器(15)设置于炉体(12)内部的上部，集烟罩(18)的下方。

5.根据权利要求1所述的低氮燃气锅炉，其特征在于：火焰燃烧器(8)为整体式多孔介质，如泡沫或蜂窝结构的多孔金属或多孔陶瓷，其为块体或板体。

6.根据权利要求1所述的低氮燃气锅炉，其特征在于：所述换热系统中催化燃烧器冷却机构(13)是内部连通的金属管件或金属夹套式结构，其一端(16)与炉体(12)外部的冷却液相连通，另一端与余热交换器(15)连接；构成一管式换热器或壁面带通孔的金属夹套式换热器；

余热交换器(15)为管式换热器，其一端与冷却机构(13)连接，另一端(17)与炉体(12)外部的换热介质相连通。

7.根据权利要求1所述的低氮燃气锅炉，其特征在于：冷却液和换热介质为水或导热油等液体；

冷却机构(13)和余热交换器(15)通过允许冷却液和换热介质流通的金属管件连接。

8.根据权利要求1所述的低氮燃气锅炉，其特征在于：

还包括有监测系统和电控系统；所述监测系统包括置于催化燃烧器(9)内部的火焰感应针(10)，温度传感器或温度探头(11)；

所述电控系统包括电脑或单片机，电脑或单片机与火焰感应针(10)，温度传感器或温度探头(11)连接；

通过电脑或单片机控制风机(2)的出气量和开关，通过电脑或单片机控制燃气阀(3)的开启程度；通过电脑或单片机继电器控制冷却机构(13)和/或余热交换器(15)的介质流量。

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃气锅炉技术领域，具体涉及一种低氮燃烧燃气锅炉及其低氮燃烧方法。

背景技术

氮氧化物是雾霾中PM2.5形成的重要前体物，国家环保标准中对燃气锅炉燃烧尾气中氮氧化物的排放允许的浓度也越来越低。燃气锅炉尾气的氮氧化物控制主要有两种方式：一是通过改善燃烧技术，使燃烧过程产生尽量少的氮氧化物，以满足排放限值的要求；二是对燃烧尾气进行后处理，通过催化选择还原等技术和设备使氮氧化物的浓度降低到排放限值。

传统的燃气锅炉燃烧器大多采用扩散火焰燃烧的方式，存在燃料燃烧不完全、燃料利用率低、热效率低、NOx和CO排放浓度高等问题。当前发展的低氮火焰燃烧技术主要包括空气分级燃烧技术、燃料分级燃烧技术、烟气再循环技术、贫燃预混燃烧技术和全预混表面燃烧技术等。其中全预混表面燃烧降低氮氧化物效果最好，但存在运行维护成本高、安全风险大等问题。

相比于火焰燃烧，无焰燃烧可以让燃烧更加均匀稳定地进行，避免局部高温，减少氮氧化物的生成。无焰燃烧包括高温空气燃烧和催化燃烧两种。高温空气燃烧利用高温空气加热燃气使其超过自燃温度，从而使无焰燃烧在一个相对宽广的区域发生，避免局部高温并有效降低NOx排放。催化燃烧是燃料混合气在催化剂表面进行的完全氧化反应，反应场所可根据催化剂形状调控，具有燃烧效率高、燃烧温度低、燃烧过程稳定可控等优点。

目前在燃气锅炉等设备中使用的催化燃烧技术，如专利号为JP09254970、名称为コンバインド発電プラント的日本专利，在锅炉的炉体内设置催化燃烧装置实现催化燃烧；专利号为KR1020010058836A、名称为 的韩国专利，燃烧单元通过金属纤维和载体上设有催化剂实现气相燃烧反应和催化化学反应；专利号为201711005587.5、名称为燃气热水器以及专利号为201711018017.X、名称为燃气热水器的中国专利，在热水器壳体内设置预热燃烧器和催化燃烧器。

上述采用催化无焰燃烧技术加热的锅炉或热水器，其燃烧器与换热系统是独立存在或部分结合的，对催化燃烧器的过热保护不足，影响使用寿命。

实用新型内容

为解决燃气锅炉低氮燃烧存在的上述问题，本实用新型提供了一种低氮燃气锅炉。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种低氮燃气锅炉，包括锅炉炉体12、进气系统、燃烧系统、换热系统，所述进气系统包括风机2、燃气阀3和燃气喷头6，所述燃烧系统包括点火针7、火焰燃烧器8和催化燃烧器9，所述换热系统包括催化燃烧器冷却机构13和余热交换器15；

锅炉炉体12底部设有燃气、以及氧气和/或空气的进气口，顶部设有烟道19；

催化燃烧器9设置于炉体12内冷却机构13壁面上，与火焰燃烧器8围成燃烧腔，催化燃烧器9为整体式多孔材料负载的催化燃烧催化剂；

于炉体的进气口处设有多孔的火焰燃烧器8；风机2的出风口通过管道与炉体的进气口相连通，于炉体的进气口下方设有燃气喷头6，燃气喷头6与燃气气源之间设置燃气阀3；燃气和风机2出风口流出的气体经火焰燃烧器8进入催化燃烧器9内燃烧；于火焰燃烧器8进料口的上方设有点火针7；

于催化燃烧器9上方的炉体12内设有余热交换器15。

火焰燃烧器安装在所述低氮燃气锅炉炉体12的底部，其四周边缘与进气口内壁面密封连接。

燃烧器冷却机构13设置于炉体12内壁面和炉体中心催化燃烧器9外部：所述换热系统中催化燃烧器冷却机构13是内部连通的金属管件或金属夹套式结构，由金属管件或金属夹套式结构围绕在成一带有气体通孔腔室，腔室内壁面与催化燃烧器9的器壁外壁面贴接，腔室下部设有与催化燃烧器9的进气口相连通的开口；

催化燃烧器9固定安装在冷却机构13上。

于炉体12内的顶部设有集烟罩18，集烟罩18上方设有与烟道19相连通的出烟口，集烟罩18下方开口与炉体12内部相连通；

余热交换器15设置于炉体12内部的上部，集烟罩18的下方。

火焰燃烧器8为整体式多孔介质，如泡沫或蜂窝结构的多孔金属或多孔陶瓷，其为块体或板体。

所述的一种低氮燃气锅炉，催化燃烧器9为泡沫结构的多孔陶瓷材料负载活性组份的负载型催化剂，金属氧化物活性组份为氧化铝、氧化铈、氧化镁、氧化镧、氧化钛、氧化铁、氧化锰、氧化硅、氧化钠、氧化铜、氧化镍、氧化铂、氧化铑、氧化银等中的一种或二种以上，金属氧化物活性组分的质量分数可以为0.5％-15％。

所述换热系统中催化燃烧器冷却机构13是内部连通的金属管件或金属夹套式结构，其一端16与炉体12外部的冷却液相连通，另一端与余热交换器15连接；构成一管式换热器或壁面带通孔的金属夹套式换热器；

余热交换器15为管式换热器，其一端与冷却机构13连接，另一端17与炉体12外部的换热介质相连通。

冷却液和换热介质为水或导热油等液体；

冷却机构13和余热交换器15通过允许冷却液和换热介质流通的金属管件连接。

所述的低氮燃气锅炉还包括有监测系统和电控系统；所述监测系统包括置于催化燃烧器9内部的火焰感应针10，温度传感器或温度探头11；

所述电控系统包括电脑或单片机，电脑或单片机与火焰感应针10，温度传感器或温度探头11连接；

通过电脑或单片机控制风机2的出气量和开关，通过电脑或单片机控制燃气阀3的开启程度；通过电脑或单片机继电器控制冷却机构13和/或余热交换器15的介质流量。

所述的低氮燃气锅炉的低氮燃烧方法，开启风机2进行前吹扫后，再开启点火针，然后通入燃气和空气的混合气，经过火焰燃烧器8后混合气被点燃，燃烧后的高温气体加热催化燃烧器9到650摄氏度以上后，关闭点火针，减小燃气进气量使火焰熄灭，然后再加大燃气，使燃气和空气的混合气在催化燃烧器9上进行低氮完全燃烧。

附图说明

图1是本实用新型低氮燃气锅炉的结构示意图。

图中：1、电控系统，2、风机，3、燃气阀，4、燃气进口，5、空气进口，6、燃气喷头，7、点火针，8、火焰燃烧器，9、催化燃烧器，10、火焰感应针，11、温度探头，12、炉体， 13、冷却机构，14、燃烧腔，15、余热换热器，16、冷却水进口，17、冷却水出口，18、集烟罩，19、烟道。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

如图1所示，一种低氮燃气锅炉，包括进气系统、燃烧系统、换热系统、监测系统和电控系统。进气系统和电控系统1设置于圆筒形炉体12下方，所述进气系统包括风机2、燃气阀3和燃气喷头6，燃气进口4连接燃气阀3，风机2的空气进口为5；燃烧系统、换热系统、监测系统设置于炉体12内部，所述燃烧系统包括点火针7、火焰燃烧器8和催化燃烧器9，所述换热系统包括催化燃烧器冷却机构13和余热交换器15，所述检测系统包括火焰感应针10和温度探头11，火焰感应针10深入燃烧腔14中，温度探头11设置于催化燃烧器9内部，火焰燃烧器8为整体式蜂窝陶瓷，设置于炉体12的底部，与进气系统密封连接，点火针7设置于火焰燃烧器8的上部，燃烧器冷却机构13由金属管件螺旋围成，设置于炉体12内壁和炉体中心，炉体中心的冷却机构13为金属管件螺旋围成的带锥度的圆筒，炉体内壁和中心的冷却机构二者相连的平面上以金属管通过留有间隙的蚊香圆结构连接，冷却机构13围成一个上部留有空隙的燃烧腔14，催化燃烧器9为多孔泡沫结构陶瓷材料负载的催化剂，固定安装在冷却机构13的内表面上，余热交换器15是翅片式换热器，设置于炉体12内部的上部，在冷却机构13底部设置冷却水进口16，在余热交换器15末端设置冷却水出口17，余热交换器15与集烟罩18留有间隙，集烟罩18上设置烟道19。

低氮燃烧过程为，开启风机2进行前吹扫后，再开启点火针7，然后由电控系统1控制燃气阀3和风机2通入合适比例的燃气和空气的混合气，经过火焰燃烧器8后混合气被点火针7点燃，燃烧后的高温气体加热催化燃烧器9到650摄氏度以上后，关闭点火针，期间火焰信号和温度信号分别由监测系统的火焰感应针10和温度探头11监测并反馈给电控系统1，调节燃气阀3减小燃气进气量使火焰熄灭，然后再加大燃气，使燃气和空气的混合气在催化燃烧器9上进行低氮完全燃烧。燃烧后的高温气体穿过上部的催化燃烧器9和冷却机构13的空隙，经过预热换热器15换热后，经集烟罩18收集后从烟道19排空。

一种低氮燃气锅炉专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。