低氮氧化物注汽锅炉燃烧装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种低氮燃烧锅炉，特别涉及一种低氮氧化物注汽锅炉燃烧装置。
【背景技术】
[0002]稠油热采作为油田生产现阶段的主要上产阵地，为我国原油的稳定供应起到了关键性的作用。而稠油热采的关键设备一一注汽锅炉既是稠油生产的重要保障。随着对环境要求的不断加强，保护水资源和控制大气污染成了制约稠油生产的关键点。如何达到既环保又能提供稠油生产需要的能量，成为了稠油生产技术重点研宄的方向。研宄出烟气低排放的注汽锅炉就变得非常重要与迫切。
[0003]2014年5月16日，国家发布《锅炉大气污染物排放标准》，7月I日执行。黄河三角洲属于烟气排放重点控制区域。燃油锅炉排放量灰尘小于30mg/m3、二氧化硫小于10mg/m3、氮氧化物(以二氧化氮计)小于200mg/m3。燃气锅炉排放量灰尘小于10mg/m3、二氧化硫小于50mg/m3、氮氧化物(以二氧化氮计)小于150mg/m3。
[0004]2013-2014年，技术检测中心对在用16台注汽锅炉进行烟气指标测试，其中燃料为原油的6台、燃料油(渣油)8台、天然气2台，从测试结果看燃用天然气的排烟基本能达标排放，而其它都无法达标排放。
[0005]依据氮氧化物生成机理，烟气中的氮化物主要分为热力型、燃料型和快速型NOx三类，其中快速型NOx生成量很少，可以忽略不计。热力型NOx是指当炉膛温度在1350°C以上时，空气中的氮气在高温下被氧化生成NOx，当温度足够高时，热力型NOx可达20%。燃料型NOx指的是燃料中的有机氮化物在燃烧过程中生成的NOx，其生成量主要取决于空气燃料的混合比。燃料型NOx约占NOx总生成量的75%?90%。
[0006]控制热力型氮氧化物主要控制燃烧焰心温度，控制燃料型氮氧化物主要控制空气燃料混合比。这两种模式中存有一定的关联性，因在于注汽锅炉的受热面已固定，无法控制热力型氮氧化物的生成，若降低焰心温度后注汽锅炉热力吸收达不到对额定热负荷的要求；因此在运行注汽锅炉上采取控燃料型氮氧化物的模式，若无法达到指标要求，烟气再应用除氮氧化物的技术。为使得注汽锅炉烟气达标运行，必须对燃料油(原油)低氮燃烧进行技术研宄，从控制热力型及燃料型氮氧化物两方面进行控制，使得在排放时氮氧化物达到排放要求，这样燃烧焰心温度控制在1350°C以下，注汽锅炉吸热面进行重新设计，从而形成全新的低氮排放注汽锅炉。
[0007]由于燃油注汽锅炉的NOx较高，单纯采用一种技术来降低其排放量非常困难，须同时采用几种方法方可达到有效控制NOx的目的，根据油田注汽锅炉的结构特点及燃烧器情况，考虑经济性和可行性，控制NOx，采用如下三种方法:
[0008]I采用燃油乳化技术
[0009]使用乳化燃油可有效的减少NOx排放，随着乳化油中水添加率的增加，NOx排放近似呈线性下降(图1)。这主要是由于乳化油含有高汽化潜热的水，使燃烧火焰温度下降；又由于乳化油的“微爆”效应加速了燃烧过程，缩短了燃烧持续期和氮气在高温区的停留时间，从而使NOx生成量降低。
[0010]主要原因归结为:
[0011](I)乳化燃料的“微爆”效应改善了混合气形成和燃烧过程；
[0012](2)乳化燃料中水的汽化吸热降低了工质温度和最高燃烧温度，显著地减少了燃油的热裂反应，抑制了碳烟的形成；
[0013]2空气分级燃烧技术
[0014]基本原理是将燃料的燃烧过程分阶段完成。在第一阶段，将从主燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70 - 75% (相当于理论空气量的80%)，使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧。此时第一级燃烧区内过量空气系数α <1，因而降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平。因此，不但延迟了燃烧过程，而且在还原性气氛中降低了生成NOx的反应率，抑制了 NOx在这一燃烧中的生成量。为了完成全部燃烧过程，完全燃烧所需的其余空气则通过布置在辐射段中段的二次风喷口一一称为〃火上风〃喷口送入炉膛，与第一级燃烧区在〃贫氧燃烧〃条件下所产生的烟气混合，在α > I的条件下完成全部燃烧过程。
[0015]这一方法弥补了简单的低过量空气燃烧的缺点。在第一级燃烧区内的过量空气系数越小，抑制NOx的生成效果越好，但不完全燃烧产物越多，导致燃烧效率降低、引起结渣和腐蚀的可能性越大。
[0016]3烟气再循环技术
[0017]在注汽锅炉的出烟烟囱段抽取一部分低温烟气与一次风混合后送入炉内，这样不但可降低燃烧温度，而且也降低了氧气浓度，进而降低了 NOx的排放浓度。从出烟烟囱段抽取温度较低的烟气，通过燃烧器引风机负压将抽取的烟气送入一次风中，和空气混合后一起送入炉内。烟气再循环法降低NOx排放的效果与燃油品种和烟气再循环率有关。试验表明，烟气再循环率为15-20%时，锅炉的NOx排放浓度可降低25%左右。NOx的降低率随着烟气再循环率的增加而增加。而且与燃料种类和燃烧温度有关。燃烧温度越高，烟气再循环率对NOx降低率的影响越大。烟气再循环率一般控制在10-20%。当采用更高的烟气再循环率时，燃烧会不稳定，未完全燃烧热损失会增加。
【发明内容】
[0018]本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种低氮氧化物注汽锅炉燃烧装置，保证了燃料的完全燃烧，确保了燃烧效率。
[0019]其技术方案是:包括锅炉、燃烧器、一次进风管、乳化器、进水管、燃油管、二次进风管、固定架、输气管、烟气回流管、自动调节阀、低碳烟气输出管，锅炉的外部连接燃烧器，所述的燃烧器的外部连接一次进风管，燃烧器的底部连接乳化器，所述的乳化器连接进水管和燃油管，燃烧器连接锅炉内部的燃气腔室，锅炉的顶部出口设有低碳烟气输出管，低碳烟气输出管上设有烟气控制阀，自动调节阀、烟气控制阀连接PLC控制器，锅炉与燃烧器之间设有烟气回流管，二次进风管和烟气回流管上设有自动烟气调节阀，所述的锅炉的外部连接二次进风管，所述的二次进风管通过输气管连接燃气腔室。
[0020]上述的输气管通过固定架固定在锅炉的外壳上，所述的输气管与锅炉的水平夹角a 为 90-150 度。
[0021]上述的自动烟气调节阀包括阀体、进风口、出风口、阀座、阀芯、阀杆、波纹管、弹簧、阀腔、调节块，阀体上的两端设有进风口和出风口，阀体的下部设有阀腔，阀体的中间设有阀座，所述的阀座上固定阀芯，阀芯的下部连接阀杆，阀杆设置在阀腔内部，阀杆上连接波纹管，波纹管的外部设有弹簧，弹簧上部设有调节块，调节块与阀腔的内侧相互配合，所述的阀腔与出风口之间设有回压通道。
[0022]本实用新型的有益效果是:乳化器可以使燃油乳化，被乳化的燃油燃烧过程中产生“微爆”效应能够改善燃烧过程，乳化燃料中水的汽化吸热降低了工质温度和最高燃烧温度，显著地减少了燃油的热裂反应，抑制了碳烟的形成，由PLC控制器根据测得的火焰温度，自动调节二次风管道中的自动空气调节阀来控制二次风的输入量，这样可有效改