[實用新型]低NOx排放扁平火焰燃氣燃燒器

無效

• 申請號: 200920090438.8
• 申請日: 2009-05-25
• 公開（公告）號: CN201425301Y
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 單忠民;劉超杰
• 申請（專利權）人: 單忠民;劉超杰
• 主分類號: F23D14/00
• 分類號: F23D14/00;F23D14/58
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司
• 代理人: 郭中民

技術領域

本實用新型屬于燃燒器技術領域，主要涉及的是一種低NOx排放扁平火焰燃氣燃燒器。適用于石油化工管式加熱爐、工業窯爐、電站鍋爐及其它各種利用燃料氣燃燒提供熱量的設備。

背景技術

在石油、石化、冶金、機械、電力等行業需要很多利用燃料氣燃燒提供熱量的加熱爐、窯爐或鍋爐，其中的燃燒設備——稱為燃燒器，都或多或少地產生一種對人體健康、大氣環境十分有害的污染物——NOx(包括NO、NO₂等)。NOx的排放正受到世界各國普遍的關注，已經或正在制定越來越嚴格的標準控制NOx的排放。

采用低NOx排放燃燒器減少NOx排放是目前最為簡單、經濟、快捷的方法，無論是新建加熱爐還是舊加熱爐改造都可以采用，并且能夠取得明顯的效果，滿足嚴格的排放控制標準。因此，國內外許多機構都在研究開發各種不同形式的低NOx排放燃燒器。

因為NOx的生成與火焰溫度成指數變化關系，即隨著火焰溫度的升高，燃燒生成的NOx量成指數倍增加。所以，低NOx排放燃燒器大多采用降低燃燒火焰峰值溫度的技術手段，例如：

(1)分段(級)燃燒技術：包括燃料分段燃燒和空氣分段燃燒，使燃料與空氣的燃燒反應處于遠離其化學當量比的狀態，降低火焰溫度，是目前大多數低NOx燃燒器采用的技術。

(2)煙氣再循環，通過外部機構(外部再循環)或利用流體內部機制(內部再循環)將相對低溫的爐內煙氣引入火焰，降低火焰溫度，也為許多低NOx燃燒設備采用。

(3)濃淡燃燒技術：是使一部分燃料在空氣不足條件下燃燒，即燃料過濃燃燒；而另一部分燃料在空氣過剩條件下燃燒，即燃料過淡燃燒，保持總空氣量不變而兩者均遠離化學當量比的狀態，因而降低火焰溫度，多在大型電站鍋爐燃燒器上應用。

(4)噴水(蒸汽)降溫，即直接向火焰內部噴射液態水或水蒸氣，其較低的溫度和較大的比熱容可以吸收部分熱量，降低火焰溫度，減少NOx生成，但顯然，這一手段將增加額外的能耗并降低裝置效率。

分段(級)燃燒技術、煙氣內部再循環技術、濃淡燃燒技術都是降低NOx排放的成熟技術，并且變種為諸如煙氣再燃燒技術與稀相預混燃燒技術，但在某些諸如功率較小而又要求一定火焰長度、燃燒器數量眾多、空間狹小難以布置過多的管線等場合，由于難以對燃氣采取預混、分段分級等分配手段，使得這些技術的應用大大受到限制。分段(級)送風就是沿火焰的軸向分階段向火焰送入助燃空氣，使燃料與空氣的燃燒反應處于遠離其化學當量比的狀態，降低反應溫度，達到降低NOx生成的目的。但這種配風形式由于混合減弱，因此火焰較長，剛性較弱，也很容易造成不完全燃燒，降低整個裝置的熱效率。

發明內容

本實用新型的目的是提出一種低NOx排放扁平火焰燃氣燃燒器。該燃燒器綜合采用空氣分段(級)燃燒技術、濃淡燃燒技術和煙氣內部再循環技術，通過對燃氣噴嘴、燒嘴磚的結構改進，實現對燃燒不同階段、不同位置的空氣配送，并利用高速燃氣射流的卷吸作用將相對低溫的爐內煙氣引入火焰內部，以降低火焰溫度，減少NOx的生成與排放，并保持較好的火焰形狀、穩定性和裝置熱效率。

本實用新型實現上述目的采取的技術方案是：其由燃氣噴嘴、燒嘴磚、空氣調節蝶閥組成，燃氣噴嘴位于燃燒器中心軸上，其底部噴頭具有N組發散燃氣噴孔和N-1組直射燃氣噴孔，在相鄰的兩個發散燃氣噴孔間具有一組直射燃氣噴孔，與發散形噴孔對應的燒嘴磚上有N個寬火道，在相鄰的兩個寬火道之間具有一個窄火道，每個窄火道外側為向燃燒器中軸線傾斜向上的收縮坡道，該收縮坡道的下端部與爐頂/壁耐火層表面平齊并高于兩個寬火道的底沿，在燃燒器空氣進口上設置有空氣調節蝶閥。

本發明的基本原理采用分段(級)送風、濃淡燃燒技術和煙氣內部再循環技術，但其不是在通常的火焰軸線方向實行，而是沿扁平火焰斷面實現的。將沿扁平火焰斷面分成多個不同的燃燒區域，在一個燃燒區域形成一個分段(級)送風的火焰，此區域為空氣過剩的過淡燃燒；而在其相鄰的燃燒區域形成煙氣內部再循環區，并且此區域為空氣不足的過濃燃燒。燃氣射流沿火焰斷面形成“駐波”形式的，即寬窄相間的燃燒區域，在每兩個“波腹”之間的“波節”區域，高速燃氣射流的卷吸作用將相對低溫的爐內煙氣引入，形成煙氣內部再循環區，煙氣與火焰高溫氣流混合，起到降低火焰溫度的作用。并且此區域風道狹窄，風量很小，形成空氣不足的過濃燃燒。在每兩個“波節”之間的“波腹”區域，風道寬闊，風量很大，形成空氣過剩的過淡燃燒。