[發明專利]用于減少NOx排放的燃燒器組件和方法

無效

• 申請號: 201280026879.6
• 申請日: 2012-03-09
• 公開（公告）號: CN103562519A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: N·R·戈登;A·L·普里馬斯;R·J·科辛斯基
• 申請（專利權）人: 塞拉斯流體工藝設計公司
• 主分類號: F02C3/30
• 分類號: F02C3/30
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 顧峻峰

背景技術

煤氣燃燒器在各種商業和工業應用中被廣泛地使用。例如，煤氣燃燒器可用來汽化諸如液化天然氣的低溫流體。具體而言，低溫流體可在浸沒燃燒式汽化器(SCV)中被加熱。SCV通常包括熱交換器配管和在其中浸入配管的水箱。低溫流體流過配管。SCV還包括向管道系統中噴火的煤氣燃燒器。管道系統具有被稱為分布器管的打孔部段，該部段將燃燒器排氣引導至穿過水箱中的水向上冒泡。排氣接著加熱水和浸入的配管以使得流過配管的低溫流體也變得受熱。排氣中的氮氧化物(NO_x)從水箱穿過煙道被向上載送并隨排氣排放到大氣環境中。

雖然煤氣燃燒器多年來有許多改進，但仍存在對進一步改進的持續需求。例如，仍存在對改進效率、性能、排放控制和成本中的至少一項的燃燒器的需求。

附圖說明

圖1A是根據本發明的燃燒器組件的實施例的透視剖視圖。

圖1B是圖1A所示燃燒器組件的一部分的詳圖。

圖2是包括可在圖1A所示燃燒器組件中使用的水源和噴霧嘴的主燃燒器的局部剖視圖。

圖3A是圖2所示主燃燒器的一部分的俯視圖。

圖3B是圖3A所示主燃燒器的一部分的正視圖。

圖4是圖2所示主燃燒器的末端部分的剖視圖。

圖5A是可在圖1所示燃燒器組件中使用的噴水子組件的一部分的正視圖。

圖5B是圖5A所示噴水子組件的俯視圖。

圖6是圖2所示主燃燒器的末端部分的放大剖視圖。

圖7是主燃燒器的另一個實施例的放大剖視圖。

具體實施方式

雖然此處參照具體實施例示出和描述了本發明，但本發明并非意圖局限于所示細節。相反，在權利要求的等同物的范圍內且不脫離本發明的情況下可在細節上進行各種修改。

一般來講，在圖示示例中的燃燒器組件是基本上或完全不含耐火材料的水冷燃燒器。優選地為天然氣源的燃料源和優選地為鼓風機的氧化劑源為燃燒器提供了這些反應物的流。

燃燒器組件優選地包括噴水系統。該系統包括與水源連通的水管線。水源優選地為儲存水的水箱，但可以可選地為公用水源。

燃燒器組件尤其可與LNG浸沒燃燒式汽化器(SCV)結合使用。這樣的汽化器可用于加熱和/或汽化冷凍和低溫流體。雖然經常與氧氣、氮氣、乙烯、氨氣和丙烷一起使用，但這樣的汽化器系統可選地用于例如在基本負荷和調峰再氣化設施中汽化LNG。

SCV是一種間接點火熱交換器，其具有可包含在單個容器內的燃燒器和過程盤管。該設計基于浸沒排放原理，其中燃燒器燃燒產物被排入水浴中，水浴可用作熱傳遞介質以汽化盤管中的LNG。

在單燃燒器SCV中，燃燒空氣通常在兩個位置處被引入燃燒器中。大部分空氣進入上蝸殼段中(二次燃燒空氣)，其余空氣(一次燃燒空氣)被供應至燃料氣噴射器周圍的區域。利用這種布置，燃燒器向上噴火到兩個蝸殼之間的中間段中，其中燃燒氣體與二次燃燒空氣共同反應。二次燃燒空氣經由切向入口進入上蝸殼，從而賦予空氣旋渦運動。這導致與從燃燒器產生的燃燒氣體的充分混合和氣體在排放到位于過程管束下方的一組分布器管之前沿燃燒器的軸線的后續再循環。

本文已發現單點噴水可減少NO_x排放。通過在燃燒器噴嘴的頂端處安裝噴水器，可以降低火焰溫度，從而延遲熱NO_x。NO_x水平可因此降低至少50%。

根據本發明的優選方面，SCV采用具有水噴射的氣體噴嘴設計，該水噴射在最大操作條件下控制單個燃燒器以產生修正至3%干氧(O₂)、低至30份/百萬份(ppm)或以下的NO_x排放。水噴射可使用具有例如豎直60度至90度的實心錐角的噴水嘴圓錐來進行。

諸如210度空心圓錐的空心圓錐被用來在將水噴入系統中時引導水。空心圓錐噴嘴提供了相比實心圓錐改善的結果。可以相信，改善的性能起因于水噴霧在不同位置處被引入燃燒空氣從而冷卻火焰的事實。相應地，來自燃燒器的NO_x排放可減少至20ppm或更低。

大體上參看附圖，本發明提供了一種諸如組件10的燃燒器組件，該組件被構造成在燃燒區中燃燒燃料以減少NO_x排放。燃燒器組件10包括空氣噴嘴子組件，空氣噴嘴子組件包括沿軸線朝燃燒器組件10的末端部分延伸的空氣噴嘴導管24，例如，由主燃燒器空氣噴嘴和冷卻盤管提供的空氣噴嘴導管。空氣噴嘴導管具有用于容納空氣流56的內部區域。