一种内置风口循环结构的低氮燃烧锅炉及方法

技术领域

本发明涉及低氮燃烧锅炉技术领域，具体是涉及一种内置风口循环结构的低氮燃烧锅炉及方法。

背景技术

燃烧炉、电弧燃烧炉又名碳硫燃烧炉，简称电弧炉，它是利用高压、高频振荡电路，形成瞬间大电流点燃样品，使样品在富氧条件下迅速燃烧后产生的混合气体，经过化学分析程序，定量而快捷地分析出样品中碳、硫含量的设备，它是我国理化工作者多年辛勤劳动的结晶。

中国专利：CN201510562056.0公开了贫煤高效低氮燃烧锅炉高温炉烟掺烧装置，包括与锅炉高温烟气管相连接的“L”形高温炉烟输出管，其特征在于：所述的“L”形高温炉烟输出管的输出端接入高温炉烟分离器；所述的高温炉烟分离器的顶壁中部离出高温炉烟气体出口通过“C”形输送管连接炉烟风机，炉烟风机的出口输送管接入母管，母管通过逐层分配管分别与逐层方形管连通；在逐层方形管的内侧四个角部均设有与锅炉燃烧器的一次风粉管对接的离出高温炉烟喷嘴。该贫煤高效低氮燃烧锅炉高温炉烟掺烧装置，由于将锅炉的高温炉烟回炉掺烧，所以提高了一次风温度，降低了一次风氧量浓度，实现贫煤在锅炉内高效燃烧，提高贫煤的燃烧效率，同时有效降低氮氧化物产生量。

此专利中通过降低烟气作为一次风，从而通过低含氧量来降低氮氧化物的产生量，但是烟气中的过低的含氧量可能会使一次风无法体现出燃料风的作用，造成煤粉无法完全燃烧，以及对于不同体量的煤粉无法进行针对性的低氮燃烧，所以需要提出一种内置风口循环结构的低氮燃烧锅炉及方法，来解决以上问题。

发明内容

为解决上述技术问题。

本申请提供了一种内置风口循环结构的低氮燃烧锅炉，包括有炉膛；以及，包括有用于控制风压的风压调节布风板，风压调节布风板设置于炉膛的底部；以及一次风出风管，一次风出风管的输出端与风压调节布风板连接，一次风出风管上设有热风进入口；以及二次风出风管组，二次风出风管组的输出端布置于炉膛上并位于一次风出风管的上方，以及用于控制一次风出风管和二次风出风管组进风量的送风比例控制器，一次风出风管和二次风出风管组的输入端分别与送风比例控制器的输出端连接，以及用于输送气流的风源机构，风源机构的输出端与送风比例控制器连接。

优选的，风压调节布风板包括风板，风板设置于炉膛的底部并与其固定连接，风板上布满风孔，每个风孔的顶部设有风罩，风罩呈环形围绕风孔；以及防堵喷头，防堵喷头设置于风孔处，防堵喷头呈十字多组排列设置；以及加压喷头，加压喷头设置于风孔处，加压喷头环绕设置于十字排列的防堵喷头四角。

优选的，防堵喷头包括第一引风管，第一引风管设置于风孔处并与其固定连接，第一引风管的顶端设有第一限位环；以及用于封闭风孔的第一半球扣板，第一半球扣板位于风罩的内部，第一半球扣板的直径与风罩的内径一致，第一半球扣板上环绕设有多个第一引流槽，第一半球扣板的底部设有镂空筒，镂空筒的直径与第一限位环的内径一致，镂空筒的底端设有第二限位环，第二限位环位于第一限位环下方。

优选的，加压喷头包括第二引风管，第二引风管设置于风孔处并与其固定连接，第二引风管的底端镂空，第二引风管的底端设有拉簧；以及用于封闭风孔的第二半球扣板，第二半球扣板位于风罩的内部，第二半球扣板的直径与风罩的内径一致，第二半球扣板上环绕设有多个第二引流槽，第二半球扣板的底部设有连接柱，拉簧的端部与连接柱连接。

优选的，二次风出风管组包括送风管，送风管的输入端与送风比例控制器的输出端连接；以及第一出风排管和第二出风排管，第一出风排管和第二出风排管对称设置于炉膛的上方，并且第一出风排管和第二出风排管之间留有高度差；以及喷气头，喷气头分别排列设置于第一出风排管和第二出风排管上，喷气头朝向炉膛的内部。

优选的，设置于第一出风排管上的喷气头，喷气头偏向炉膛水平方向的一侧并与第一出风排管的夹角呈度；以及设置于第二出风排管上的喷气头，喷气头偏向炉膛水平方向的另一侧并与第二出风排管的夹角呈度。

优选的，送风比例控制器包括引流管，引流管的一端与风源机构的输出端连接，引流管的另一端分别设有第一出风口和第二出风口，第一出风口与一次风出风管的输入端连接，第二出风口与二次风出风管组的输入端连接；以及拨片，设置于引流管的内部并与其可转动连接，拨片位于第一出风口和第二出风口之间；以及角度驱动组件，设置于引流管的外部，角度驱动组件的输出端与拨片的受力端连接；以及用于检测拨片旋转角度的角度控制组件。

优选的，角度驱动组件包括伺服电机，伺服电机设置于引流管的外部并与其固定连接；以及蜗杆，设置于引流管的外部并与其可转动连接，伺服电机的输出端与蜗杆连接；以及蜗轮，设置于拨片的受力端，并且蜗杆与蜗轮啮合。

优选的，角度控制组件包括滑动架，滑动架设置于引流管的外部；以及传感器，传感器有两个分别设置于滑动架的两端；以及齿条，设置于滑动架上并与其滑动连接，拨片处于水平状态时，齿条的一端抵触滑动架一端的传感器。

一种内置风口循环结构的低氮燃烧锅炉的实施方法，包括有以下步骤；

步骤一、工作人员根据煤粉量对送风比例控制器进行控制，通过送风比例控制器对一次风出风管的进入风量进行控制；

步骤二、当炉膛中煤粉量较少时，工作人员通过角度驱动组件驱动拨片向第一出风口一侧转动，通过角度控制组件检测拨片的转动角度测算出第一出风口的出风量以及出风比例；

步骤三、风源机构输出的风经过引流管中拨片的分配后，分别进入一次风出风管和二次风出风管组；

步骤四、进入一次风出风管中的风会经过热风进入口，通过虹吸作用下将经过空预器加热后的空气抽出，热空气进入一次风出风管后被推送至炉膛的底部；

步骤五、当风从风板底部向上输送时，风进入镂空筒中并向上顶起第一半球扣板，第一半球扣板向上移动直至风可以依次进入镂空筒、风罩和第一引流槽中，通过风罩的限制，风只能从第一半球扣板上的多个第一引流槽向上吹送；

步骤六、经过一次风低氧燃烧的煤粉，对氮的生成起到抑制作用；

步骤七、当燃烧物上升至炉膛上方时，高含氧量的二次风通过上下交错的方式依次对煤粉进行助燃，燃烧物呈火柱状上升充分接受氧气并充分燃烧，提高燃料燃尽效果和脱硫反应效率。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1.本申请通过炉膛、风压调节布风板、一次风出风管、二次风出风管组、送风比例控制器和风源机构的设置，实现了可以通过一个系统同时控制一次风和二次风，起到了简化结构提高实用性的作用，并且同时控制一次风风量及降低一次风的含氧量，针对不同煤粉量进行对应的低氮燃烧操作；

2.本申请通过风压调节布风板的设置，可以对不同体量的煤粉进行针对性的送风，避免风量过大燃烧物较少，造成充足的氧含量无法抑制氮的生成；

3.本申请通过二次风出风管组的设置，可以在燃烧物经过二次风时接受到充分的风量和氧气含量；

4.本申请通过送风比例控制器的设置，可以对不同体量的煤粉或不同要求的燃烧过程，对一次风和二次风进行比例分配。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图一；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的立体结构示意图二；

图4为本发明的风板的立体结构示意图；

图5为本发明的风压调节布风板的立体结构示意图；

图6为本发明的风压调节布风板的侧视图；

图7为图6的A-A方向剖视图；

图8为本发明的侧视图；

图9为本发明的俯视图；

图10为本发明的送风比例控制器和风源机构的立体结构示意图一；

图11为本发明的送风比例控制器和风源机构的侧视图；

图12为图11的B-B方向剖视图；

图13为本发明的送风比例控制器和风源机构的立体结构示意图二；

图14为图13的C处放大图。

图中标号为：

1-炉膛；

2-风压调节布风板；2a-风板；2a1-风孔；2a2-风罩；2b-防堵喷头；2b1-第一引风管；2b2-第一限位环；2b3-第一半球扣板；2b4-第一引流槽；2b5-镂空筒；2b6-第二限位环；2c-加压喷头；2c1-第二引风管；2c2-拉簧；2c3-第二半球扣板；2c4-第二引流槽；2c5-连接柱；

3-一次风出风管；3a-热风进入口；

4-二次风出风管组；4a-送风管；4b-第一出风排管；4c-第二出风排管；4d-喷气头；-角度；

5-送风比例控制器；5a-引流管；5a1-第一出风口；5a2-第二出风口；5b-拨片；5c-角度驱动组件；5c1-伺服电机；5c2-蜗杆；5c3-蜗轮；5d-角度控制组件；5d1-滑动架；5d2-传感器；5d3-齿条；

6-风源机构。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1、图2和图3所示，提供以下优选技术方案：

一种内置风口循环结构的低氮燃烧锅炉，包括有炉膛1；以及包括有用于控制风压的风压调节布风板2，风压调节布风板2设置于炉膛1的底部；以及一次风出风管3，一次风出风管3的输出端与风压调节布风板2连接，一次风出风管3上设有热风进入口3a；以及二次风出风管组4，二次风出风管组4的输出端布置于炉膛1上并位于一次风出风管3的上方，以及用于控制一次风出风管3和二次风出风管组4进风量的送风比例控制器5，一次风出风管3和二次风出风管组4的输入端分别与送风比例控制器5的输出端连接，以及用于输送气流的风源机构6，风源机构6的输出端与送风比例控制器5连接；

具体的，为了解决控制燃烧锅炉一次风输出量以及低氧的技术问题，当燃烧锅炉开始运作的时，工作人员根据煤粉量对送风比例控制器5进行控制，通过送风比例控制器5对一次风出风管3的进入风量进行控制，当煤粉量高时一次风出风管3的出风量高，当煤粉量低时一次风出风管3的出风量低，风源机构6开始工作，风源机构6的输出端向一次风出风管3和二次风出风管组4的输入端分别进行送风，送风的比例通过送风比例控制器5进行控制，进入一次风出风管3中的风会经过热风进入口3a，热风进入口3a与空预器连接，一次风出风管3与热风进入口3a处管道收缩变窄形成文丘里管，一次风出风管3管道利用文丘里效应，将经过空预器加热后的空气抽出，文丘里效应的原理则是当风吹过阻挡物时，在阻挡物的背风面上方端口附近气压相对较低，从而产生吸附作用并导致空气的流动，经过空预器加热后的空气会使其密度下降，从而间接降低氧气的输出量，热空气进入一次风出风管3后被推送至炉膛1的底部，通过风压调节布风板2的加压提高风压将热空气输入至炉膛1的内部，一次风氧量的减少，密相区还原性气氛加强，同时位于炉膛1上方的二次风出风管组4输出端致使下部还原气氛的空间增大，均对氮的生成起到抑制作用，且密相区气体及煤颗粒在此区域的停留时间增加，延长了挥发分析出后在还原性气氛下停留时间，风源机构6经过送风比例控制器5分流的另一部分空气直接进入二次风出风管组4中，通过二次风出风管组4的引导直接进入炉膛1的内部，当燃烧物移动至二次风口以上，由于稀相区物料悬浮浓度的增加及燃烧份额的提高，未燃尽碳浓度增加，对氮的还原效果明显，从而降低氮含量。

如图4和图5所示，提供以下优选技术方案：

风压调节布风板2包括风板2a，风板2a设置于炉膛1的底部并与其固定连接，风板2a上布满风孔2a1，每个风孔2a1的顶部设有风罩2a2，风罩2a2呈环形围绕风孔2a1；以及防堵喷头2b，防堵喷头2b设置于风孔2a1处，防堵喷头2b呈十字多组排列设置；以及加压喷头2c，加压喷头2c设置于风孔2a1处，加压喷头2c环绕设置于十字排列的防堵喷头2b四角；

具体的，为了解决炉膛1内不同煤粉量出风的技术问题，例如炉膛1中煤粉量较少时，通过风板2a上所有的风孔2a1同时出风就会导致风压下降，煤粉无法顺利受力上升，如果通过提高风源机构6功率的措施提高风压时，又会导致过多的氧气作用于较少的煤粉燃烧中，造成无法抑制氮生成，所以当炉膛1内煤粉较少时降低风源机构6的功率，通过一次风出风管3输送至风板2a底部时，较少的风量和较小的风压无法顶开加压喷头2c而防堵喷头2b不存在阻力，所以风全部通过顶开防堵喷头2b进入炉膛1的内部，由于防堵喷头2b的排列风向又较为集中于炉膛1的中心，作用于煤粉预热、吹送和供氧，如果炉膛1内煤粉较多时，风源机构6提高功率，风量提高和风压同时提高从而顶开加压喷头2c，通过风板2a上所有的风孔2a1对炉膛1的内部输送一次风，风罩2a2用于限制气流方向和支撑防堵喷头2b和加压喷头2c。

如图6和图7所示，提供以下优选技术方案：

防堵喷头2b包括第一引风管2b1，第一引风管2b1设置于风孔2a1处并与其固定连接，第一引风管2b1的顶端设有第一限位环2b2；以及用于封闭风孔2a1的第一半球扣板2b3，第一半球扣板2b3位于风罩2a2的内部，第一半球扣板2b3的直径与风罩2a2的内径一致，第一半球扣板2b3上环绕设有多个第一引流槽2b4，第一半球扣板2b3的底部设有镂空筒2b5，镂空筒2b5的直径与第一限位环2b2的内径一致，镂空筒2b5的底端设有第二限位环2b6，第二限位环2b6位于第一限位环2b2下方；

具体的，为了解决低压风定点输送的技术问题，当风从风板2a底部向上输送时，风进入镂空筒2b5中并向上顶起第一半球扣板2b3，第一半球扣板2b3向上移动直至风可以依次进入镂空筒2b5、风罩2a2和第一引流槽2b4中，通过风罩2a2的限制，风只能从第一半球扣板2b3上的多个第一引流槽2b4向上吹送，第一限位环2b2用于限制第二限位环2b6的移动范围，第一引风管2b1用于固定支撑。

如图7所示，提供以下优选技术方案：

加压喷头2c包括第二引风管2c1，第二引风管2c1设置于风孔2a1处并与其固定连接，第二引风管2c1的底端镂空，第二引风管2c1的底端设有拉簧2c2；以及用于封闭风孔2a1的第二半球扣板2c3，第二半球扣板2c3位于风罩2a2的内部，第二半球扣板2c3的直径与风罩2a2的内径一致，第二半球扣板2c3上环绕设有多个第二引流槽2c4，第二半球扣板2c3的底部设有连接柱2c5，拉簧2c2的端部与连接柱2c5连接；

具体的，为了解决风源机构6增加功率时打开所有风孔2a1的技术问题，当风源机构6提高功率，风量提高和风压同时提高，风从风板2a底部向上输送时，风进入第二引风管2c1中并克服拉簧2c2的阻力向上顶起第二半球扣板2c3，第二半球扣板2c3向上移动直至风可以依次进入第二引风管2c1、风罩2a2和第二引流槽2c4中，通过风罩2a2的限制，风只能从第二半球扣板2c3上的多个第二引流槽2c4向上吹送。

如图8和图9所示，提供以下优选技术方案：

二次风出风管组4包括送风管4a，送风管4a的输入端与送风比例控制器5的输出端连接；以及第一出风排管4b和第二出风排管4c，第一出风排管4b和第二出风排管4c对称设置于炉膛1的上方，并且第一出风排管4b和第二出风排管4c之间留有高度差；以及喷气头4d，喷气头4d分别排列设置于第一出风排管4b和第二出风排管4c上，喷气头4d朝向炉膛1的内部；

具体的，为了解决炉膛1中心缺氧的技术问题，当风通过送风管4a依次进入第一出风排管4b和第二出风排管4c后，通过第一出风排管4b和第二出风排管4c上的喷气头4d将二次风吹送至炉膛1的内部，二次风含氧量高于一次风，通过上下交错的二次风依次对煤粉进行助燃，大幅提高了二次风穿透性，解决炉膛中心区严重缺氧问题，提高燃料燃尽效果和脱硫反应效率，实现均温条件下的高效低氮燃烧。

如图9所示，提供以下优选技术方案：

设置于第一出风排管4b上的喷气头4d，喷气头4d偏向炉膛1水平方向的一侧并与第一出风排管4b的夹角呈80度；以及设置于第二出风排管4c上的喷气头4d，喷气头4d偏向炉膛1水平方向的另一侧并与第二出风排管4c的夹角呈80度；

具体的，为了解决煤粉充分燃烧的技术问题，通过第一出风排管4b上喷气头4d的角度设置和第二出风排管4c上喷气头4d的角度设置，可以实现“外风内粉”的燃烧方式，使得煤粉燃烧呈火柱状，使得煤粉可以得以充分接受氧气并充分燃烧，并且正对在下方的一次风可以作用于火柱上。

如图10、图11和图12所示，提供以下优选技术方案：

送风比例控制器5包括引流管5a，引流管5a的一端与风源机构6的输出端连接，引流管5a的另一端分别设有第一出风口5a1和第二出风口5a2，第一出风口5a1与一次风出风管3的输入端连接，第二出风口5a2与二次风出风管组4的输入端连接；以及拨片5b，设置于引流管5a的内部并与其可转动连接，拨片5b位于第一出风口5a1和第二出风口5a2之间；以及角度驱动组件5c，设置于引流管5a的外部，角度驱动组件5c的输出端与拨片5b的受力端连接；以及用于检测拨片5b旋转角度的角度控制组件5d；

具体的，为了解决一次风风量控制的技术问题，拨片5b在正常状态下处于水平设置，第一出风口5a1和第二出风口5a2的出风量均为百分之五十，当炉膛1中煤粉量较少时，工作人员通过角度驱动组件5c驱动拨片5b向第一出风口5a1一侧转动，通过角度控制组件5d检测拨片5b的转动角度测算出第一出风口5a1的出风量以及出风比例。

如图13和图14所示，提供以下优选技术方案：

角度驱动组件5c包括伺服电机5c1，伺服电机5c1设置于引流管5a的外部并与其固定连接；以及蜗杆5c2，设置于引流管5a的外部并与其可转动连接，伺服电机5c1的输出端与蜗杆5c2连接；以及蜗轮5c3，设置于拨片5b的受力端，并且蜗杆5c2与蜗轮5c3啮合；

具体的，为了解决驱动拨片5b角度旋转的技术问题，角度驱动组件5c开始工作，伺服电机5c1的输出端驱动蜗杆5c2转动，蜗杆5c2通过驱动蜗轮5c3带动拨片5b进行转动。

如图14所示，提供以下优选技术方案：

角度控制组件5d包括滑动架5d1，滑动架5d1设置于引流管5a的外部；以及传感器5d2，传感器5d2有两个分别设置于滑动架5d1的两端；以及齿条5d3，设置于滑动架5d1上并与其滑动连接，拨片5b处于水平状态时，齿条5d3的一端抵触滑动架5d1一端的传感器5d2；

具体的，为了解决控制拨片5b旋转角度的技术问题，两个传感器5d2分别为距离传感器和接触传感器，拨片5b处于水平状态时，齿条5d3的一端抵触滑动架5d1一端的接触传感器，当工作人员打开角度驱动组件5c时，蜗轮5c3在驱动拨片5b向第一出风口5a1一侧转动的过程中，蜗轮5c3同时驱动齿条5d3沿滑动架5d1进行移动，通过滑动架5d1另一端的距离传感器检测齿条5d3的移动距离，从而测算出拨片5b的旋转角度。

一种内置风口循环结构的低氮燃烧锅炉的实施方法，包括有以下步骤；

步骤一、工作人员根据煤粉量对送风比例控制器5进行控制，通过送风比例控制器5对一次风出风管3的进入风量进行控制；

步骤二、当炉膛1中煤粉量较少时，工作人员通过角度驱动组件5c驱动拨片5b向第一出风口5a1一侧转动，通过角度控制组件5d检测拨片5b的转动角度测算出第一出风口5a1的出风量以及出风比例；

步骤三、风源机构6输出的风经过引流管5a中拨片5b的分配后，分别进入一次风出风管3和二次风出风管组4；

步骤四、进入一次风出风管3中的风会经过热风进入口3a，通过虹吸作用下将经过空预器加热后的空气抽出，热空气进入一次风出风管3后被推送至炉膛1的底部；

步骤五、当风从风板2a底部向上输送时，风进入镂空筒2b5中并向上顶起第一半球扣板2b3，第一半球扣板2b3向上移动直至风可以依次进入镂空筒2b5、风罩2a2和第一引流槽2b4中，通过风罩2a2的限制，风只能从第一半球扣板2b3上的多个第一引流槽2b4向上吹送；

步骤六、经过一次风低氧燃烧的煤粉，对氮的生成起到抑制作用；

步骤七、当燃烧物上升至炉膛1上方时，高含氧量的二次风通过上下交错的方式依次对煤粉进行助燃，燃烧物呈火柱状上升充分接受氧气并充分燃烧，提高燃料燃尽效果和脱硫反应效率。

本申请通过炉膛1、风压调节布风板2、一次风出风管3、二次风出风管组4、送风比例控制器5和风源机构6的设置，实现了可以通过一个系统同时控制一次风和二次风，起到了简化结构提高实用性的作用，并且同时控制一次风风量及降低一次风的含氧量，针对不同煤粉量进行对应的低氮燃烧操作。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。