一種用于燃氣輪機余熱鍋爐的補燃燃燒器的制造方法
【專利摘要】一種用于燃氣輪機余熱鍋爐的補燃燃燒器，包括化工尾氣管、點火裝置和穩(wěn)焰部件，在化工尾氣管燃燒部一側設有若干排列設置的噴孔，在噴孔處向外垂直延伸一噴管，所述噴管的氣流通道截面積為噴孔截面積的10到20倍，穩(wěn)焰部件包括皆具有V形結構的穩(wěn)焰內罩和穩(wěn)焰外罩，所述穩(wěn)焰內罩一體成型且自中心向兩側依次具有V形凹槽、平底和斜壁，穩(wěn)焰外罩中自內向外依次設有與噴管平行設置的第一通孔和第二通孔。本發(fā)明具有火焰短，燃燒完全、火焰剛度強和合理分配煙氣的特點，適用于余熱鍋爐。使得工業(yè)中的高溫煙氣和有毒化工尾氣通過余熱鍋爐進行了聯(lián)合的有效處理。
【專利說明】一種用于燃氣輪機余熱鍋爐的補燃燃燒器
【技術領域】
[0001]該方案屬于工業(yè)用燃燒器【技術領域】，具體地說是一種用于燃氣輪機余熱鍋爐的補燃燃燒器。
【背景技術】
[0002]余熱鍋爐是指利用各種工業(yè)過程中產生的高溫煙氣中的顯熱并通過熱交換達到對外做功目的鍋爐，其本身不需要燃料供應。其原理是，將高溫煙氣通過管道輸送至余熱鍋爐中，通過熱交換對余熱鍋爐中的冷水進行加熱，同時高溫煙氣進行降溫，進而起到對高溫煙氣的二次利用。
[0003]針對化工生產過程中產生的化工尾氣，由于化工尾氣中含有有毒成分，例如含有一氧化碳、氫氣、硫化氫等有毒有害氣體，需要進行無害化處理才能夠達到外排條件，在傳統(tǒng)的無害化處理工藝中，化工尾氣中所蘊含的熱量被浪費掉了。現(xiàn)有的處理方法有洗滌法、吸附吸收法、焚燒法、高空排放、負壓吸收等，以上各種方法各有優(yōu)缺點，例如高空排放，還是對環(huán)境造成了污染。例如:變壓吸附(簡稱PSA)法從富氫氣流中回收或提純氫，改變操作條件可生產不同純度的氫氣，氫氣純度可達99.99%，其原理是利用分子篩對不同氣體分子“吸附”性能的差異而將氣體混合物分開。再如，焚燒法一般是將有毒化工尾氣直接輸入焚燒爐進行焚燒，然后外排。另外，上述方法均需要專用設備，投資較大，且需要消耗額外的動力和能源，不符合環(huán)保和節(jié)能減排的發(fā)展趨勢。
[0004]針對上述工業(yè)高溫煙氣和有毒化工尾氣分開處理造成的問題，開發(fā)一種適用于余熱鍋爐的燃燒器，是十分必要的。目前余熱鍋爐中沒有燃燒器部件，假如將普通的燃燒器在余熱鍋爐中直接使用，造成的問題是:一是由于高溫煙氣中的空氣含量相對于普通的空氣中的氧氣含量較低，使得化工尾氣的燃燒不充分，造成二次排放的尾氣中含有有毒有害成分；二是作為空氣源使用的高溫煙氣溫度較高(高達200至800°C )，容易造成燃燒器中的管道升溫，繼而造成管內的化工尾氣出現(xiàn)碳化，堵塞噴槍，影響使用壽命；三是在針對含有氫氣等閃爆點較低的化工尾氣時，更是存在安全隱患。
[0005]因此，針對上述問題，并結合余熱鍋爐的結構特點，設計一種用于燃氣輪機余熱鍋爐的補燃燃燒器是十分必要的，且有一定的難度，要綜合考慮上述問題，并進一步的解決余熱鍋爐使用中遇到的其他問題，最大程度的合理利用工業(yè)生產中產生的高溫煙氣和化工尾氣，同時，提高燃燒效率、燃燒安全、燃燒性能等有關指標。

【發(fā)明內容】

[0006]基于要提供一種適用于燃氣輪機余熱鍋爐的補燃燃燒器，是一種綜合性能更優(yōu)的燃燒器，首先要滿足化工尾氣與高溫煙氣充分混合并燃燒的問題，要使化工尾氣得到充分燃燒，產生的煙氣能夠達到安全排放標準，同時把化工尾氣中的顯熱充分利用；第二，充分利用高溫煙氣中的過?？諝?，降低排煙的熱損失。同時通過燃燒器的結構設計，尤其滿足含有一氧化碳或氫氣的化工尾氣在余熱鍋爐中安全的燃燒處理要求，在使用不同來源的工業(yè)尾氣進行燃燒的同時，滿足燃燒器燃燒效率、燃燒安全、燃燒性能等綜合性能要求。
[0007]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案為:一種用于燃氣輪機余熱鍋爐的補燃燃燒器，包括化工尾氣管、點火裝置和穩(wěn)焰部件，其特征在于:
所述化工尾氣管的一端為連接化工尾氣源的接口，另一端進行封閉，中部為燃燒部，在化工尾氣管封閉端設有與余熱鍋爐爐壁進行插接連接的第一安裝部，在化工尾氣管另一端設有用于和鍋爐爐壁進行固定連接的第二安裝部，
在化工尾氣管燃燒部遠離高溫煙氣來源一側沿母線方向設有若干排列設置的噴孔，在噴孔處向外垂直延伸一個內徑大于噴孔且與噴孔進行貫通連接的噴管，所述噴管的氣流通道截面積為噴孔截面積的10到20倍，
所述穩(wěn)焰部件包括皆具有V形結構的穩(wěn)焰內罩和穩(wěn)焰外罩，所述穩(wěn)焰內罩一體成型且自中心向兩側依次具有V形凹槽、平底和斜壁，所述穩(wěn)焰內罩固定在穩(wěn)焰外罩中且在穩(wěn)焰外罩中形成一個凹槽，所述穩(wěn)焰外罩中自內向外依次設有與噴管平行設置的第一通孔和第二通孔，
在所述化工尾氣管外表面設有對管內外溫度進行有效隔離的保溫層。
[0008]進一步地，所述第一通孔為長條孔，所述第二通孔為圓孔。
[0009]進一步地，所述噴管與化工尾氣管焊接連接。
[0010]進一步地，所述第一安裝部為彼此進行插接來接的方板和方筒。
[0011]進一步地，所述保溫層包括保溫罩、保溫材料和螺釘組件，所述保溫罩通過螺釘組件固定在化工尾氣管上，所述保溫材料填充在保溫罩和化工尾氣管之間的空間中。
[0012]進一步地，所述穩(wěn)焰內罩焊接在化工尾氣管上，所述穩(wěn)焰外罩焊接在穩(wěn)焰內罩外側。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
本燃燒器具有以下特點:
1、火焰短，燃燒完全、火焰剛度強。因采用的是小孔噴射，因此能起到防止回火的作用，更安全，因小孔噴射，氣流速度高，火焰剛性強。同時在噴管處進行降速(空間變大)，且在內穩(wěn)焰罩時，有一次高溫煙氣與化工尾氣的預混，因此火焰穩(wěn)定。當作為燃氣的化工尾氣流出內穩(wěn)焰罩時，與外穩(wěn)焰罩上的小孔進來的高溫煙氣進行混合，進行燃燒，到外穩(wěn)焰罩外沿后，與大股高溫煙氣混合，此時充分燃燒，因此整個燃燒過程燃燒完全，火焰剛度高，完全滿足余熱鍋爐中燃燒的要求。
[0014]2、合理分配煙氣，由于噴嘴是多組水平列式布置，大大提高其在余熱鍋爐中的占空比例，可以更加快速高效率地消耗高溫煙氣中所含空氣，符合高溫煙氣利用的特點，有效氧氣的利用率高，使得余熱鍋爐內溫度分配均勻。
[0015]3、燃燒器的支撐形式為二端支撐，強度高，支撐穩(wěn)定，符合余熱鍋爐的結構特點，且便于更換維修作業(yè)。
[0016]4、燃燒器適用范圍大，可以根據(jù)余熱鍋爐爐膛的空間進行合理布置，且燃燒部的有效程度可以根據(jù)爐膛的大小進行增減，可以承擔高燃燒量的補燃工作，同時，滿足有毒化工尾氣含量差異需要調節(jié)的需要。
[0017]5、由于有穩(wěn)焰內外罩的存在，可以滿足水平安裝或者豎向安裝的需要，通過合理的穩(wěn)焰設置，使點火簡便(有防風罩，方便點火)、燃燒快速，火焰穩(wěn)定。[0018]6、燃燒集成度高，集燃燒、點火、檢測于一體。此種燃燒器可以適應于各種不同化工尾氣，尤其滿足含有一氧化碳或氫氣的有毒化工尾氣的使用要求。
[0019]同時，將上述結構的燃燒器引入到余熱鍋爐中，結構上彼此結合，解決了燃燒器與余熱鍋爐結合作為化工尾氣處理設施的難題，且經過該處理后的化工尾氣達到了外排標準，減少環(huán)境污染。同時新引進的燃燒器完全滿足余熱鍋爐的需要，并充分利用高溫煙氣和有毒化工尾氣中的顯熱和可燃物質，提升了余熱鍋爐爐膛中的初始溫度，進而提高了余熱鍋爐的利用效率。從整體說，使得工業(yè)中的高溫煙氣和有毒化工尾氣通過余熱鍋爐進行了聯(lián)合的有效處理，改變了之前需要將高溫煙氣和有毒化工尾氣進行分開處理的問題，且在整個過程中沒有使用其他燃料，環(huán)保和節(jié)能效果突出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的俯視圖.圖2為圖1中A--A剖視圖示意圖。
[0021]圖3為圖1中B—B斷面不意圖。
[0022]圖4為圖1中C—C斷面示意圖。
[0023]圖5為燃燒的原理圖。
[0024]圖中:1化工尾氣管，11安裝方板，12安裝部，13燃燒部，14噴孔，2穩(wěn)焰部件，21穩(wěn)焰內罩，211V形凹槽，212平底，213斜壁，22穩(wěn)焰外罩，221凹槽，222第二通孔，223第一通孔，3噴管，4保溫罩，5螺釘組件，6連接件，7燃氣輪機余熱鍋爐內壁，8防風罩，9點火裝置，91保溫層。
【具體實施方式】
[0025]如圖1至圖5所示，
一種用于燃氣輪機余熱鍋爐的補燃燃燒器，包括化工尾氣管、點火裝置和監(jiān)測裝置。
[0026]化工尾氣管I為不銹鋼材質的直管，化工尾氣管I的一端為連接有毒化工尾氣氣源的接口，用于和化工尾氣進行連接，連接形式為法蘭連接。化工尾氣管I另一端進行封閉，也就是盲管的形式，且在封閉端焊接固定一個安裝方板11，安裝方板11通過一個連接件6與燃氣輪機余熱鍋爐內壁7進行插接連接。同時在化工尾氣管I的管道上還設有用于和燃氣輪機余熱鍋爐進行配合的安裝部12，其中安裝部的尺寸較大，以保證化工尾氣管及相關部件穿過余熱鍋爐內壁進入內壁，便于后期的拆裝維修工作。這樣位于燃氣輪機余熱鍋爐爐膛中的燃燒管部分就是燃燒部13，是燃燒的主要部位，可以根據(jù)需要進行加長設計。下面對燃燒部分的結構做詳細的介紹。
[0027]上面已經交代，化工 尾氣管1為直管，在直管的燃燒部上一側沿母線方向鉆孔，形成若干排列設置的噴孔14，容易理解的，當化工尾氣管中存在有高壓燃料氣時，化工尾氣會自噴孔14中噴出，由于噴孔較小，可以防止回火現(xiàn)象的產生。為了達到滿足余熱鍋爐專用的特性要求，對每個噴孔處進行的特殊的設計，具體地，噴孔14的開口較小，在噴孔的外側化工尾氣管上焊接一個內徑大于噴孔且與噴孔進行貫通連接的噴管3，噴管3的氣流通道截面積為噴孔截面積的10到20倍，形成一個氣流膨大部，這樣當燃料氣自噴孔處噴射出來后，會在噴管處形成降速，降速幅度與兩者通道的截面積成反比，為后期的混合做好預備工作。
[0028]在化工尾氣管I的燃燒部設有串接安裝若干彼此并列設置的V形穩(wěn)焰部件2，穩(wěn)焰部件2位于化工尾氣管的一側，穩(wěn)焰部件包括穩(wěn)焰內罩21和穩(wěn)焰外罩22，其中，穩(wěn)焰內罩和穩(wěn)焰外罩為耐火材料部件，從斷面上看，穩(wěn)焰內罩21的形狀為自中心向兩側依次為V形凹槽211、平底212和斜壁213，呈整體展翼形狀，穩(wěn)焰內罩21安裝在穩(wěn)焰外罩中，且在穩(wěn)焰外罩中形成一個凹槽221，凹槽沿化工尾氣管的軸線方向布置，且在凹槽上設有多個分別與噴管對應設置的長條孔，為第一通孔223，用于燃料氣和可利用尾氣的初步混合，形成第一次穩(wěn)焰的作用，同時在穩(wěn)焰外罩的斜壁上設有第二通孔222，為圓形孔，以方便部分高溫煙氣通過并助燃。上述的穩(wěn)焰部件皆采用耐火材料制作，并直接或者間接的固定在化工尾氣管上。
[0029]上述的噴管3穿過穩(wěn)焰部件的V形凹槽211后向伸至穩(wěn)焰內罩與平底部平行，這樣化工尾氣就可以被噴射出來，形成比較好的配置關系。
[0030]對化工尾氣管I整體做了保溫設計，化工尾氣管I燃燒部與與噴孔相背的一側設有保溫罩4，并在保溫罩中填充保溫巖棉的具有一定耐火性能的填充物一耐高溫保溫巖棉。為滿足后期保溫填充物的更換，設計成可拆裝的結構，具體地，在保溫罩與化工尾氣管之間設有支撐化工尾氣管的螺釘組件5，螺釘組件包括螺釘和鎖緊螺母，通過鎖緊螺母可以調整與化工尾氣管的支撐強度。
[0031]安裝部實質為一燒嘴安裝盤，并在安裝盤上固定有點火裝置9，在穩(wěn)焰部件和安裝部之間的化工尾氣管外包覆有保溫層91。點火點d位于一側的穩(wěn)焰內罩中的一個噴嘴處，同時在還設有一個防風罩8，防止廢尾氣氣流對點火過程產生干擾，用于保證良好的點火性倉泛。
[0032]本補燃燃燒器工作原理:
有毒的化工尾氣從化工尾氣管I進入，并通過噴孔14 (內、外穩(wěn)焰罩位置處的小孔)進行排放快速噴射，由于噴孔采用小孔噴射，火焰剛度強，又增加了一個噴管，當燃氣經過噴孔出口處的噴管進行降速，降低了火焰的長度，滿足了既有火焰剛度火焰又短的的特點。在點火時，通過點火裝置(裝在點火安裝組上)進行點火，點火時的小火焰受防風罩8的保護，使火焰不被高溫煙氣吹滅，燃燒時，高溫煙氣從噴孔的背面進入(見圖5)，分別通過第一通孔和第二通孔進行高溫煙氣與化工尾氣的兩次混合，并初步燃燒，最后與大面積的高溫煙氣進行混合并充分燃燒。燃燒器兩端通過安裝盤與安裝方板進行支撐，形成兩個支撐點，結構比較牢靠，同時比較便于更換和維修。本燃燒器在爐內安裝時，采用列式安裝，可以單組也可以多組同時使用，化工尾氣噴孔垂直于煙道流向布置，可以有效的利用高溫煙氣中的過?？諝庵肌Ｔ撊紵骱芎玫臐M足了在余熱鍋爐中的燃燒條件，能夠滿足毒化工尾氣和高溫煙氣聯(lián)合處理的要求。
[0033]上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域相關技術人員對本發(fā)明的各種變形和改進，均應擴如本發(fā)明權利要求書所確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種用于燃氣輪機余熱鍋爐的補燃燃燒器，包括化工尾氣管、點火裝置和穩(wěn)焰部件，其特征在于: 所述化工尾氣管的一端為連接燃料氣源的接口，另一端進行封閉，中部為燃燒部，在化工尾氣管封閉端設有與鍋爐爐壁進行插接連接的第一安裝部，在化工尾氣管另一端設有用于和鍋爐爐壁進行固定連接的第二安裝部， 在化工尾氣管燃燒部遠離高溫煙氣來源一側沿母線方向設有若干排列設置的噴孔，在所述噴孔處向外垂直延伸一個內徑大于噴孔且與噴孔進行貫通連接的噴管，所述噴管的氣流通道截面積為噴孔截面積的10到20倍， 所述穩(wěn)焰部件包括皆具有V形結構的穩(wěn)焰內罩和穩(wěn)焰外罩，所述穩(wěn)焰內罩一體成型且自中心向兩側依次具有V形凹槽、平底和斜壁，所述穩(wěn)焰內罩固定在穩(wěn)焰外罩中，所述穩(wěn)焰外罩中自內向外依次設有與噴管平行設置的第一通孔和第二通孔， 在所述化工尾氣管外表面設有對管內外溫度進行有效隔離的保溫層。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于燃氣輪機余熱鍋爐的補燃燃燒器，其特征在于，所述第一通孔為長條孔，所述第二通孔為圓孔。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于燃氣輪機余熱鍋爐的補燃燃燒器，其特征在于，所述噴管與化工尾氣管焊接連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種用于燃氣輪機余熱鍋爐的補燃燃燒器，其特征在于，所述穩(wěn)焰內罩焊接在化工尾氣管上，所述穩(wěn)焰外罩焊接在穩(wěn)焰內罩外側。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于燃氣輪機余熱鍋爐的補燃燃燒器，其特征在于，所述第一安裝部為彼此進行插接來接的方板和方筒。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種用于燃氣輪機余熱鍋爐的補燃燃燒器，其特征在于，所述保溫層包括保溫罩、保溫材料和螺釘組件，所述保溫罩通過螺釘組件固定在化工尾氣管上，所述保溫材料填充在保溫罩和化工尾氣管之間的空間中。
【文檔編號】F23C5/08GK103807850SQ201410090709
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權日:2014年3月13日
【發(fā)明者】杜建吉 申請人:杜建吉