一种适应燃料成分变化的超低氮燃烧系统及方法与流程

本发明涉及低氮燃烧，具体涉及一种适应燃料成分变化的超低氮燃烧系统及方法。

背景技术：

1、氮氧化物是燃烧过程中产生的主要污染物之一。当燃料中没有含氮有机物时，温度是影响氮氧化物生成的最重要因素。温度高于1500℃后，氮氧化物大量生成。采用超低氮燃烧器是抑制氮氧化物生成的主要手段之一，其通过分级燃烧、烟气循环、预混合等方法降低火焰温度，实现低氮燃烧。

2、目前，环保要求愈加严苛，越来越多的场合需要安装烟气在线监测系统。常规超低氮燃烧器根据固定燃料设计结构，并在初次调试时设定好参数，只针对固定成分的燃料能保证低氮效果。在燃用工厂排放的废气、各类热解气等成分存在波动的燃料时，由于火焰特性发生变化，燃烧器结构无法实时对应调整，易引起局部高温，导致氮氧化物超标。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

2、一种适应燃料成分变化的超低氮燃烧系统，包括安装在燃气管道上，用于实时监测燃料成分变化的燃料在线分析仪；分析、记录燃料数据与烟气数据，输出控制信号的燃烧器控制器；可自动调节结构的自适应调节式燃烧器；用于吸收热量，产生蒸汽或热水的锅炉；安装在排烟管道上，用于实时反馈烟气中一氧化碳和氮氧化物含量的烟气在线分析仪。

3、为优化上述技术方案，还采取如下技术措施：

4、作为优选的实施方式，所述自适应调节式燃烧器包括：具有燃气与空气量自动调节功能的中心燃气管组件、具有方向调节功能的二级矢量燃料管、风罩以及调节拉杆。

5、作为优选的实施方式，所述中心燃气管组件包括双旋流混合器、文丘里式中心管、空气调节拉杆以及燃气调节拉杆，所述文丘里式中心管的上部分布有多个中心燃气小孔。

6、作为优选的实施方式，所述风罩包括形成在风罩前侧的渐扩段和形成在风罩后侧的渐缩段，渐扩段与渐缩段之间有间隙且间隙设置为5-20mm，所述调节拉杆能够带动渐扩段实现上下运动。

7、作为优选的实施方式，所述二级矢量燃料管包括喷头和调节齿轮组，所述喷头能够在调节齿轮组的带动下实现120°旋转运动。

8、作为优选的实施方式，所述文丘里式中心管喉部位置开有长条状孔，长条状孔数量为6-8个，长宽比为5:1-10:1。

9、作为优选的实施方式，所述空气调节拉杆可上下运动地设置在文丘里式中心管内，且该空气调节拉杆端面上开有圆形小孔，小孔数量为6-10个，小孔直径为4-8mm。

10、作为优选的实施方式，所述燃气调节拉杆可上下运动地设置在文丘里式中心管内，且该燃气调节拉杆采用渐缩圆台密封，其头部为圆柱形，插入空气调节拉杆内。

11、本发明还公开一种适应燃料成分变化的超低氮燃烧方法，采用上述的超低氮燃烧系统，该方法的具体步骤为：s1.数据采集：通过燃料在线分析仪获取实时燃料成分，通过烟气在线分析仪反馈实时烟气成分，将实时燃料成分和烟气成分数据传输至燃烧器控制器的储存模块中；s2.模型训练：设定烟气中一氧化碳、氮氧化物排放量达标阈值，基于s1采集的数据，利用卷积神经网络、残差神经网络等算法训练模型，并记录排放达标时，不同燃料成分所对应的燃烧器结构；s3.模型优化：在实际运行过程中继续优化模型，若一氧化碳、氮氧化物排放浓度均高于阈值，则调整燃烧器结构继续训练模型，直至满足排放要求，记录燃料成分及对应燃烧器结构。

12、与现有技术相比，本发明提供了一种适应燃料成分变化的超低氮燃烧系统及方法，具备以下有益效果：

13、1、本发明的中心燃气管组件具有中心燃气量与空气量调节功能，能满足不同负荷下的燃烧稳定性，大大拓宽了燃烧调节比；每个二级矢量燃料管均能实现120°旋转调节，实现深度燃料分级，保证火焰分散，避免局部高温；采用渐缩、渐扩式风罩，引射烟气回流进入助燃空气，实现低氧燃烧，降低氮氧化物。上述结构均能根据燃料成分变化自动调整，时刻保证烟气排放达标。

14、2、本发明采用人工智能算法，可直接根据燃料成分调整燃烧器结构，无需分析烟气成分反馈调节，响应速度快。

15、3、本发明在运行过程中可不断自我调节优化，在设备长期运行后，即使局部结构发生热变形，仍然能依靠自我调节功能保证燃烧效果。

技术特征：

1.一种适应燃料成分变化的超低氮燃烧系统，其特征在于：包括

2.根据权利要求1所述的一种适应燃料成分变化的超低氮燃烧系统，其特征在于：所述自适应调节式燃烧器包括：具有燃气与空气量自动调节功能的中心燃气管组件、具有方向调节功能的二级矢量燃料管、风罩以及调节拉杆。

3.根据权利要求2所述的一种适应燃料成分变化的超低氮燃烧系统，其特征在于：所述中心燃气管组件包括双旋流混合器、文丘里式中心管、空气调节拉杆以及燃气调节拉杆，所述文丘里式中心管的上部分布有多个中心燃气小孔。

4.根据权利要求2所述的一种适应燃料成分变化的超低氮燃烧系统，其特征在于：所述风罩包括形成在风罩前侧的渐扩段和形成在风罩后侧的渐缩段，渐扩段与渐缩段之间有间隙且间隙设置为5-20mm，所述调节拉杆能够带动渐扩段实现上下运动。

5.根据权利要求2所述的一种适应燃料成分变化的超低氮燃烧系统，其特征在于：所述二级矢量燃料管包括喷头和调节齿轮组，所述喷头能够在调节齿轮组的带动下实现120°旋转运动。

6.根据权利要求3所述的一种适应燃料成分变化的超低氮燃烧系统，其特征在于：所述文丘里式中心管喉部位置开有长条状孔，长条状孔数量为6-8个，长宽比为5:1-10:1。

7.根据权利要求3所述的一种适应燃料成分变化的超低氮燃烧系统，其特征在于：所述空气调节拉杆可上下运动地设置在文丘里式中心管内，且该空气调节拉杆端面上开有圆形小孔，小孔数量为6-10个，小孔直径为4-8mm。

8.根据权利要求3所述的一种适应燃料成分变化的超低氮燃烧系统，其特征在于：所述燃气调节拉杆可上下运动地设置在文丘里式中心管内，且该燃气调节拉杆采用渐缩圆台密封，其头部为圆柱形，插入空气调节拉杆内。

9.一种适应燃料成分变化的超低氮燃烧方法，采用如权利要求1所述的超低氮燃烧系统，其特征在于：

技术总结本发明涉及低氮燃烧领域，具体涉及一种适应燃料成分变化的超低氮燃烧系统及方法。该低氮燃烧系统主要包括燃气管路上安装的燃料成分在线分析仪、燃烧器控制器、自适应调节式燃烧器、排烟管道上安装的烟气在线分析仪。燃料成分在线分析仪通过检测燃料成分，将数据传输给燃烧器控制器，燃烧器控制器根据燃料成分自动调节燃烧器结构。烟气在线分析仪将烟气中的氮氧化物与一氧化碳含量反馈给控制器，若排放达标，则记录对应燃料成分与燃烧器结构，反之继续调整燃烧器结构，直到排放满足要求。本系统在学习完成后，可根据燃料成分直接调整燃烧器至对应结构，无需再通过烟气反馈来调整燃烧器，响应速度快，避免由于燃料成分波动引起氮氧化物排放超标。技术研发人员：盛易俊,沈斌斌,邵盈盈,黄坚受保护的技术使用者：克雷登热能设备（浙江）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/8