一种低氮燃气锅炉及其低氮燃烧方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113028389A(43)申请公布日2021.06.25(21)申请号201911250017.1F23N5/00(2006.01)(22)申请日2019.12.09(71)申请人中国科学院大连化学物理研究所地址116023辽宁省大连市沙河口区中山路457-41号(72)发明人李为臻张景才张涛(74)专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限公司21002代理人郑伟健(51)Int.Cl.F23C5/08(2006.01)F23C13/02(2006.01)F23C13/08(2006.01)F23D14/18(2006.01)F23D14/78(2006.01)权利要求书2页说明书3页附图1页(54)发明名称一种低氮燃气锅炉及其低氮燃烧方法(57)摘要本发明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。CN113028389ACN113028389A权利要求书1/2页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)、燃气比例阀(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比例阀(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所述的一种低氮燃气锅炉，其特征在于：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％。7.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。8.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；2CN113028389A权利要求书2/2页冷却机构(13)和余热交换器(15)通过允许冷却液和换热介质