专利摘要

本实用新型公开了一种燃气工业锅炉全预混脱硝系统，包括燃气压力调节阀、空气压力调节阀、预混系统以及燃烧系统。预混系统包括燃气分流器、空气分流器、预混器以及混合室。结构简单易操作，将燃气和助燃空气分别在燃气分流器和空气分流器中进行一级分流，然后分别在预混器中进行二级分流，在混合室中进行混合，最后在燃烧筒内进行三级分流，最大程度地保证了燃气与助燃空气在燃烧前的充分均匀混合，实现了利用预混系统使燃料和助燃空气充分混合，充分保证燃烧器表面各个部位过量空气系数均匀，避免由于过量空气系数过大或者过小而导致NOx排放升高的目的，利用特殊表面燃烧筒进行脱硝目的，在燃烧筒表面覆盖阻火层使脱硝效率得到进一步提高，使NOx的排放达到环保要求。

权利要求

1.一种燃气工业锅炉全预混脱硝系统，包括燃气压力调节阀(3)、空气压力调节阀(4)、预混系统(7)以及燃烧系统(11)，所述燃气压力调节阀(3)与所述预混系统(7)的一个进口连接，所述空气压力调节阀(4)与预混系统(7)的另一个进口连接，所述预混系统(7)与所述燃烧系统(11)连接；其特征在于：所述预混系统(7)包括燃气分流器(5)、空气分流器(6)、预混器(70)以及混合室(71)；所述燃气分流器(5)和所述空气分流器(6)分别与所述预混器(70)的输入端连接，所述预混器(70)的输出端与所述混合室(71)的输入端固定连接；所述燃烧系统(11)包括燃烧筒(110)和阻火层(12)，所述阻火层(12)包覆在所述燃烧筒(110)的外壁表层；所述阻火层(12)的筒壁圆周上均匀开设有多个燃烧孔(111)。

2.根据权利要求1所述的燃气工业锅炉全预混脱硝系统，其特征在于：所述燃气分流器(5)由柱状空心管与圆形空心腔组成，所述柱状空心管的上端与所述圆形空心腔的外壁固定连接。

3.根据权利要求1所述的燃气工业锅炉全预混脱硝系统，其特征在于：所述空气分流器(6)由柱状空心管与圆形空心腔组成，所述柱状空心管的上端与所述圆形空心腔的外壁固定连接。

4.根据权利要求1所述的燃气工业锅炉全预混脱硝系统，其特征在于：所述预混器(70)内部开设有燃气室(701)和助燃空气室(702)，所述燃气室(701)与所述助燃空气室(702)呈同心圆环的封闭隔离腔。

5.根据权利要求4所述的燃气工业锅炉全预混脱硝系统，其特征在于：所述燃气室(701)开设有多个进口，多个所述进口分别与所述燃气分流器(5)的柱状空心管的下端连接。

6.根据权利要求4所述的燃气工业锅炉全预混脱硝系统，其特征在于：所述助燃空气室(702)的进口分别与空气分流器(6)的柱状空心管的下端连接。

7.根据权利要求4所述的燃气工业锅炉全预混脱硝系统，其特征在于：所述燃气室(701)和所述助燃空气室(702)互不相通。

8.根据权利要求1所述的燃气工业锅炉全预混脱硝系统，其特征在于：所述燃烧筒(110)的内部分为多个相同的燃烧仓。

9.根据权利要求1所述的燃气工业锅炉全预混脱硝系统，其特征在于：所述燃烧孔(111)为通孔。

10.根据权利要求1所述的燃气工业锅炉全预混脱硝系统，其特征在于：所述燃烧筒(110)表面覆盖一层厚度均匀的阻火层(12)。

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及燃气工业锅炉环保技术，特别涉及一种燃气工业锅炉全预混脱硝系统。

【背景技术】

近年来，各地淘汰燃煤锅炉力度持续加大，“煤改气”或者“油改气”力度持续加强，虽然2014年颁布了“锅炉大气污染物排放标准GB13271-2014”，其中对NOx (即氮氧化物，以下简称NOx)排放限制在200mg·Nm-3以下，其只是一个全国范围内的最基本指导意见；其后各地持续出台了地方标准，例如北京颁布了“北京市地方标准DB11/139-2015”，对NOx排放限制较为严格，规定其排放值在30mg·Nm-3以下。而现有的小型工业锅炉，尤其是燃煤锅炉其排放经过改造后只能勉强符合国标 GB13271-2014的要求，显然这些锅炉和北京环保要求相距甚远，因而北京地区率先提出了“煤改气”的要求，即使是“煤改气”锅炉，如果不采取特殊措施，其NOx 排放量仍然不能达到京津冀地区的环保要求。

一般而言，氮氧化物处理技术从两个方面入手，燃烧过程中抑制NOx生成和烟气后处理技术。燃烧过程中抑制NOx生成一般通过使用特殊燃烧方式(通过特殊燃烧设备或者特殊配风方式等)直接抑制NOx生成，其投资成本一般比较小，不需要特殊设备或者特殊系统就可以达到脱硝目的，但其脱硝效率一般不超过50％；烟气后处理净化技术一般包括SCR及SNCR技术，一般来说SCR脱硝效率较高，最高可以达到90％以上，但是其投资成本在现有脱硝技术中也是最高的，其管理维护成本也较高；SNCR技术相对SCR技术来说投资较低，但是对燃烧环境要求比较严格，在一定温度范围内其脱硝效率较高，超出这个温度窗口其脱硝效率明显下降。

对于电站锅炉使用的烟气外部再循环技术，一般把其归入到燃烧抑制NOx生成范围内，烟气再循环脱硝一般能达到环保要求，NOx排放量在30mg·m-3以下。这种脱硝技术在小型工业锅炉上也有应用，但是外循环设备独立在锅炉本体之外，对于小型燃气锅炉其结构相对复杂，附属结构包括：再循环管道、烟气回流闸板、相应的回流量控制系统，如果这些设备与锅炉一起出厂影响锅炉的美观性，对用户来说还需要增加这部分附属设备带来的额外费用，因而限制了其在小型燃气锅炉上的使用。

综合考虑各种脱硝方法的投资及脱硝效果之间的差异，对于小型燃气锅炉来说，使用低氮燃烧器抑制NOx生成的方法更具有优越性；其一直接在燃烧过程中抑制NOx 生成成本较低；其二没有额外附属设备，使锅炉出厂更美观。传统燃烧方式可以分为两大类：预混燃烧和非预混燃烧。预混燃烧是指燃料和氧化剂在燃烧之前进行预混合，之后进入燃烧器进行燃烧；所谓非预混是指燃料和氧化剂单独进入炉膛，在炉膛内接触进而发生燃烧反应。对于大型锅炉由于燃料用量非常大，燃料与氧化剂混合非常困难，或者说根本不可能完成，因而预混燃烧只能在小型锅炉或者内燃机上实施。本实用新型即是在小型燃气锅炉上使用的预混脱硝技术。

对于预混燃烧技术来说，燃料与助燃空气的前期混合特别重要，以前的办法只在燃料进入鼓风机以后简单混合就进入锅炉燃烧器燃烧，燃料与空气在鼓风机前具有各自单独回路，混合效果较差，必然影响燃烧效果，在燃烧器不同部位过量空气系数大小不同，过量空气系数过大或者过小均影响最后NOx排放效果，因而预混燃烧技术必须使燃料充分混合，才能达到最佳排放效果。

预混燃烧技术相比于传统燃烧技术具有燃烧稳定性好、负荷调节范围宽、NOx排放量低等优点。但目前预混燃烧技术是以耐高温陶瓷作为燃烧器喷口材料，有的则是在金属网表面燃烧。多孔陶瓷板燃烧技术是目前预混技术中的研究热点，还处在实验室研究阶段，实际应用较少，且国外多以数值模拟研究为主；国内刚起步且理论支撑不足。国内有的学者把预混燃烧技术分为两大类：贫燃料预混燃烧和水冷却预混燃烧；对于贫燃料预混燃烧若过量空气系数过大容易在燃烧表面脱火，若过量空气系数过小易造成金属表面温度过高，两种工况均会造成NOx排放量升高，因而对于这种燃烧方式而言控制过量空气系数是关键；水冷预混系统结构复杂，需要改动的锅炉部件太多，因而这两种预混方式使用起来均不方便，因此，对降低NOx来说存在的问题是： 1.预混燃烧前期燃料与助燃空气的混合不均匀NOx排放量会升高，不符合规定；2.燃烧器结构太复杂，使用不便。

【实用新型内容】

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种燃气工业锅炉全预混脱硝系统，分别将燃气和助燃空气进行了三级分留和一次混合，利用预混系统和燃烧系统达到了预混燃烧的目的，同时控制NOx最终排放量符合规定要求。

本实用新型所采用的技术方案是：一种燃气工业锅炉全预混脱硝系统，包括燃气压力调节阀、空气压力调节阀、预混系统以及燃烧系统，燃气压力调节阀与预混系统的一个进口连接，空气压力调节阀与预混系统的另一个进口连接，预混系统与燃烧系统连接。预混系统包括燃气分流器、空气分流器、预混器以及混合室。燃气分流器和空气分流器分别与预混器的输入端连接，预混器的输出端与混合室的输入端固定连接。燃烧系统包括燃烧筒和阻火层，阻火层包覆在燃烧筒的外壁表层；阻火层的筒壁圆周上均匀开设有多个燃烧孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：结构简单易操作，将燃气和助燃空气分别在燃气分流器和空气分流器中进行一级分流，然后分别在预混器中进行二级分流，在混合室中进行混合，最后在燃烧筒内进行三级分流，最大程度地保证了燃气与助燃空气在燃烧前的充分均匀混合，实现了利用预混系统使燃料和助燃空气充分混合，充分保证燃烧器表面各个部位过量空气系数均匀，避免由于过量空气系数过大或者过小而导致NOx排放升高的目的，利用特殊表面燃烧筒进行脱硝目的，在燃烧筒表面覆盖阻火层使脱硝效率得到进一步提高，使NOx的排放达到环保要求。

进一步优选为，燃气分流器由柱状空心管与圆形空心腔组成，柱状空心管的上端与所述圆形空心腔的外壁固定连接。

采用上述技术方案，确保柱状空心管的上端与圆形空心腔的外壁完全密封，避免燃气从内部漏出，以免发生不安全事故。

进一步优选为，空气分流器由柱状空心管与圆形空心腔组成，柱状空心管的上端与所述圆形空心腔的外壁固定连接。

采用上述技术方案，确保柱状空心管的上端与圆形空心腔的外壁完全密封，避免空气从内部漏出而导致气量不足，使燃烧不充分。

进一步优选为，预混器内部开设有燃气室和助燃空气室，燃气室与助燃空气室呈同心圆环的封闭隔离腔。

采用上述技术方案，防止燃气与助燃空气在进入混合室之前混合，避免出现混合不均匀。

进一步优选为，燃气室开设有多个进口，多个进口分别与燃气分流器的柱状空心管的下端连接。

采用上述技术方案，实现了将燃气第二次均匀分流的目的。

进一步优选为，助燃空气室的进口分别与空气分流器的柱状空心管的下端连接。

采用上述技术方案，实现了将助燃空气第二次均匀分流的目的。

进一步优选为，燃气室和助燃空气室互不相通。

采用上述技术方案，以实现燃气和助燃空气分别进行分流的目的，防止燃气与助燃空气在进入混合室之前进行混合，避免终影响燃气与助燃空气混合不均情况发生。

进一步优选为，燃烧筒的内部分为多个相同的燃烧仓。

采用上述技术方案，确保燃烧器表面各个部位过量空气系数相同，实现燃气与助燃空气的混合气体充分燃烧。

进一步优选为，燃烧孔为通孔。

采用上述技术方案，通孔可以实现均匀燃烧，为实现控制NOx的排放量提供便利。

进一步优选为，燃烧筒表面覆盖一层厚度均匀的阻火层。

采用上述技术方案，选择阻火层合适厚度可进一步降低NOx生成量。

【附图说明】

图1是全预混脱硝系统总连接示意图；

图2是预混系统结构示意图；

图3是预混系统结构剖视图；

图4是预混器结构示意图；

图5是燃烧系统结构示意图；

图6是燃烧筒结构示意图；

图7是燃烧筒剖视图；

图中，1-空气过滤器；2-燃气管；3-燃气压力调节阀；4-空气压力调节阀；40-空气管；5-燃气分流器；6-空气分流器；7-预混系统；70-预混器；71-混合室；701-燃气室；702-助燃空气室；8-混合输气管；9-鼓风机；10-炉前接管；11-燃烧系统；110-燃烧筒；111-燃烧孔；12-阻火层。

【具体实施方式】

需提前说明的是，本实施方式中所说的上、下、左、右表示方向的方位词，与说明书附图中的上、下、左、右的方向一致。

一种燃气工业锅炉全预混脱硝系统，如图1所示，包括空气过滤器1、燃气管2、燃气压力调节阀3、空气压力调节阀4、预混系统7、混合输气管8、鼓风机9、炉前接管10以及燃烧系统11。

如图1所示，空气过滤器1的出口可拆卸连接有空气管40，空气管40的中间两段分别可拆卸连接空气压力调节阀4的两端，空气压力调节阀4位于空气管40的中间段位置，空气管40的末端与预混系统7的一个进口连接。燃气管2的中间两端分别连接燃气压力调节阀3的两端，燃气管2的末端与预混系统7的另一进口连接。预混系统7的出口与混合输气管8的一端连接，混合输气管8的另一端与鼓风机9的进口可拆卸连接，鼓风机9的出口与炉前接管10的一端可拆卸连接，炉前接管10的另一端与燃烧系统11可拆卸连接。

需说明的是空气过滤器1、燃气管2、燃气压力调节阀3、空气压力调节阀4、混合输气管8、鼓风机9以及炉前接管10均已在现有技术中公开，通过购买或者实际加工获得。其中，燃气压力调节阀3和空气压力调节阀4选用的是电动联锁阀门，用以接受和反馈锅炉负荷的大小信号，通过阀门开度多少调节燃气量和空气量的大小，产生和接受反馈信号，进而实现调节锅炉负荷大小及炉内过量空气系数大小，实现可燃气体炉内完全低N表面燃烧。

如图2所示，预混系统7包括燃气分流器5、空气分流器6、预混器70以及混合室71。燃气分流器5与空气分流器6呈同轴上下分布在预混器70的正上方位置，节省了设备的占用空间，使预混系统7结构紧凑，简单，进而节省了生产成本。燃气分流器5和空气分流器6分别与预混器70的输入端连接，预混器70的输出端与混合室71的输入端固定连接，可以有效防止气体泄漏出来，避免了安全隐患，减少了安全事故的发生。混合室71的输出端与混合输气管8的输入端可拆卸连接，方便对预混器70进行清洗和维护。

如图2和图3所示，燃气分流器5上端的内部是一个圆形空心腔，燃气分流器5 由4根相同的柱状空心管与圆形空心腔组成，有利于均匀分流空气，具体是4根柱状空心管的上端分别均匀地分布在圆形空心腔的外壁周围，4根柱状空心管的上端分别与圆形空心腔的外壁固定连接，确保柱状空心管的上端与圆形空心腔的外壁完全密封，避免燃气从内部漏出，以免发生不安全事故。燃气分流器5的输入端与燃气管2的末端可拆卸连接，燃气分流器5的输出端(即4根柱状空心管的下端)与预混器70的输入端可拆卸连接，该种连接方式为检修、维护、清洗以及保养提供方便，节省了使用成本。

同样，如图2和图3所示，空气分流器6上端的内部是一个圆形空心腔，空气分流器6由4根相同的柱状空心管与圆形空心腔组成，有利于均匀分流空气，具体是4 根柱状空心管的上端分别均匀地分布在圆形空心腔的外壁周围，4根柱状空心管的上端分别与圆形空心腔的外壁固定连接，确保柱状空心管的上端与圆形空心腔的外壁完全密封，避免空气从内部漏出而导致气量不足，使燃烧不充分。空气分流器5的输入端与空气管4的末端可拆卸连接，空气分流器5的输出端(即4根柱状空心管的下端) 与预混器70的输入端可拆卸连接，该种连接方式为检修、维护、清洗以及保养提供方便，节省了使用成本。

如图2和图3所示，燃气分流器5设置在空气分流器6的外部，是由于燃气分流器5的安全级别高于空气分流器6的安全级别，便于对燃气分流器5进行维护；燃气分流器5和空气分流器6输出端沿圆周向交错排列，使得燃气与空气混合更加均匀。

如图3和图4所示，预混器70呈圆盘型空腔，预混器70内部开设有燃气室701 和助燃空气室702，燃气室701与助燃空气室702呈同心圆环的封闭隔离腔，防止燃气与助燃空气在进入混合室71之前混合，避免出现混合不均匀。燃气室701与助燃空气室702呈同轴交错均匀排列，保证二次混合的均匀性。燃气室701开设有4个进口，燃气室701的4个进口分别与燃气分流器5的4个柱状空心管的下端连接，实现了将燃气第二次均匀分流的目的。助燃空气室702开设有4个进口，助燃空气室702 的4个进口分别与空气分流器6的4个柱状空心管的下端连接，实现了将助燃空气第二次均匀分流的目的。燃气室701和助燃空气室702互不相通，中间设有隔板，以实现燃气和助燃空气分别进行分流的目的，防止燃气与助燃空气在进入混合室71之前进行混合，避免终影响燃气与助燃空气混合不均情况发生。

如图1、图5、图6以及图7所示，燃烧系统11包括燃烧筒110和阻火层12，阻火层12包覆在燃烧筒110的外壁表层，燃烧筒110表面覆盖一层厚度均匀的阻火层，选择阻火层合适厚度可进一步降低NOx生成量。阻火层12采用特定的耐火材料制成，不但起到能耐高温的作用，而且具有稳定燃烧工况和控制NOx排放量的作用。燃烧筒110呈柱状筒体，燃烧筒110的筒壁圆周上均匀开设有多个燃烧孔111，燃烧孔111 为通孔，通过通孔可以实现均匀燃烧，为实现控制NOx的排放量提供便利。燃烧筒 110的内部分为多个(本实施例为4个)相同的燃烧仓，在4个燃烧仓内，混合可燃物得到进一步均匀分流，达到充分燃烧目的。

燃气压力调节阀3与空气压力调节阀4的控制过程，具体以锅炉负荷100％、50％、25％以及异常状态为例进行以下说明：

步骤1空气压力调节阀4接收锅炉负荷“全开”(100％负荷)信号后，空气压力调节阀4打开至“全开”状态，同时反馈信号至燃气压力调节阀3，燃气压力调节阀3接收到信号后打开至“全开”状态。若燃烧筒110正常燃烧，向锅炉发出反馈信号，锅炉收到反馈信号后进入正常运行状态；若燃烧筒110燃烧异常，向锅炉发出燃烧异常的反馈信号，并联锁关闭燃气压力调节阀3，延时关闭空气压力调节阀4。

步骤2燃气压力调节阀3接收锅炉负荷“半开”(50％负荷)信号后，燃气压力调节阀3开至50％开度状态，延时关联空气压力调节阀4开度至50％，若燃烧筒110 正常燃烧，向锅炉发出正常燃烧的信号反馈，则锅炉进入正常运行状态，若燃烧筒110 燃烧异常，向锅炉发出异常燃烧的反馈信号，并联锁关闭燃气压力调节阀3，炉内吹扫，延时关闭空气压力调节阀4。

步骤3燃气压力调节阀3接受锅炉负荷(25％)开度信号，燃气压力调节阀3开至25％开度状态，延时关联空气压力调节阀4开至至25％，若燃烧筒110正常燃烧，向锅炉发出正常燃烧的信号反馈，则锅炉进入正常运行状态，若燃烧筒110燃烧异常，向锅炉发出异常燃烧的信号反馈，并联锁关闭燃气压力调节阀3，炉内吹扫，延时关闭空气压力调节阀4。

通过燃气压力调节阀3与空气压力调节阀4的相互关联控制过程，可以对低NOx 预混系统7和燃烧系统11实行自动控制，在降低NOx排放的同时，大大提高锅炉运行的稳定性及自动化程度。

燃气的脱硝过程：如图1和图3所示，燃气从燃气管2进入，经过燃气压力调节阀3，燃气压力调节阀3根据实际工况负荷的需要，调节自身开度控制燃气的负荷(压力和流量)，将一定负荷的燃气输送至预混系统7的燃气分流器5中，在燃气分流器 5中进行一级分流，燃气被平均分为4路，分别经过燃气分流器5的4根柱状空心管，进入预混器70的燃气室701进行二级分流。助燃空气进入空气过滤器1，在空气过滤器1经过滤后产生纯净的助燃空气进入空气管40，空气管40将纯净的助燃空气输送至空气压力调节阀4，空气压力调节阀4根据实际工况负荷的需要，调节自身开度控制助燃空气的负荷(压力和流量)，将一定流量的助燃空气输送至预混系统7的空气分流器6中，在空气分流器6中进行一级分流，助燃空气被平均分为4路，分别经过空气分流器6的4根柱状空心管，进入预混器70的助燃空气室702进行二级分流。燃气经过燃气室701后进入混合室71，助燃空气经过助燃空气室702后进入混合室 71。在混合室71中，燃气与助燃空气充分均匀混合后形成混合气，混合气进入混合输气管8，混合输气管8将混合气输送至鼓风机9内，鼓风机9将混合气压缩后输送至炉前接管10，混合气经过炉前接管10后进入燃烧系统11的燃烧筒110的4个燃烧仓内进行三级分流，在燃烧筒110中进行充分燃烧，燃烧的产物排放出去，最终实现降低NOx排放量的目的。

通过以上可看出，燃气和空气分别在燃气分流器5和空气分流器6进行一级分流，然后分别在燃气室701和助燃空气室702中进行二级分流，在混合室71中进行混合，最后在燃烧筒110的4个燃烧仓内进行三级分流，最大程度地保证了燃气与助燃空气在燃烧前的充分均匀混合，实现了利用预混系统7和燃烧系统11进行脱硝目的，燃烧筒110和阻火器12使脱硝效率得到进一步提高，达到了NOx的排放标准。

本具体实施例仅仅是对实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的保护范围内都受到专利法的保护。

一种燃气工业锅炉全预混脱硝系统专利购买费用说明

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》。