[發明專利]利用燃燒氣體的內部再循環的超低氮氧化物燃燒設備及其運轉方法

有效

• 申請號: 201410645844.1
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN104633655B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 金世元;李昌燁;權慜晙
• 申請（專利權）人: 韓國生產技術研究院
• 主分類號: F23C9/08
• 分類號: F23C9/08;F23C5/08
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;安佳寧

本發明的超低氮氧化物燃燒設備，其特征在于，包括：主燃料噴射體，向燃燒爐的內部供給主燃料；副燃料噴射體，在主燃料噴射體的周圍配置有至少一個以上，并配置為其前端進入燃燒爐的內部；再循環誘導部，通過流體力學的力使燃燒爐中產生的燃燒氣體在燃燒爐中再循環；燃料供給部，向主燃料噴射體和副燃料噴射體供給燃料；氧化劑供給部，向主燃料噴射體和副燃料噴射體之間的空間供給氧化劑；中心氧化劑噴射部，將從氧化劑供給部供給的氧化劑沿著主燃料噴射體的內部輸送至燃燒爐內；以及空氣多級套管，配置為環繞主燃料噴射體以用于使空氣形成多級，從氧化劑供給部供給的氧化劑經過空氣多級套管的內外部被多級地供給。本發明使用內部再循環技術，在沒有其它設備的情況下，將形成有多重火焰處的燃燒室內產生的燃燒氣體傳遞到燃燒室的內部而并非該燃燒室的外部連接通路。

技術領域

本發明涉及利用燃燒氣體的內部再循環的超低氮氧化物燃燒設備，更詳細地涉及應用了內部再循環技術的超低氮氧化物燃燒設備，所述內部再循環技術在沒有其它設備的情況下，將在燃燒室內產生的燃燒氣體傳遞到燃燒室的內部而并非該燃燒室的外部連接通路。

背景技術

目前，人類的主要能源為烴類的化石燃料。但是，由這種化石燃料燃燒后的產物帶來的環境污染問題被嚴肅地提及。作為主要的環境污染源，除了氮氧化物(NOx)、二氧化碳(CO2)以外，還有由于燃料的不完全燃燒而生成的一氧化碳(CO)或煙灰(soot)等。

使用現有的化石燃料的燃燒器無法避免由于燃燒時的化學反應而產生的具有NO和NO2的化學式的氮氧化物(NOx)。發展用于抑制其產生的低NOx燃燒技術，通過燃料與空氣的混合形態、空氣燃料比等燃燒器的結構改善來實現上述目的。燃燒過程中產生的氮氧化物與大氣中的其它氧氣反應，產生煙霧和大氣的臭氧增加等環境問題。特別是在上述燃燒過程中產生排放物(emission)的情況下會給環境和人體的健康帶來危害，因此各國以越來越嚴格的標準加強控制。

氮氧化物的種類根據產生原因可分類為熱型氮氧化物(Thermal NOx)、快速型氮氧化物(Prompt NOx)、以及燃料型氮氧化物(Fuel NOx)。熱型氮氧化物是空氣中的氮氣與氧氣在1600℃以上的高溫下反應而生成的氮氧化物；快速型氮氧化物是在烴類燃料的燃燒時，在燃燒初期生成的氮氧化物；燃料型氮氧化物是通過燃料中包含的氮氣成分的反應而生成。在這種氮氧化物的對策中，由于天然氣等氣體燃料中不包含氮氣成分，因此能夠有效控制與熱型NOx以及快速型NOx相關的事項。

已知氮氧化物是光化學煙霧和酸雨的原因，給動植物帶來嚴重的影響，長期以來，許多研究人員研究降低NOx的多種方法。

由此，作為目前正在嘗試的低NOx方法有廢氣的再循環、水或蒸汽噴射、空氣和燃料的多級燃燒、選擇性非催化還原反應(SNCR，selective non-catalytic reduction)、選擇性催化還原反應(SCR，selective catalytic reduction)等。最近，發達國家嘗試在后燃區域中去除NOx的再燃燒方法，在NOx的降低率或經濟性上具有高效性。

作為如上所述的用于降低NOx的現有方法，可以舉出韓國公開專利公報第10-2005-0117417號作為例子。在上述第10-2005-0117417號中提供液體及氣體用廢氣再循環3級燃燒器，其為了降低氮氧化物(NOx)的產生量，將燃燒用空氣與普通空氣和廢氣混合并分成3級供給，通過使各級的混合比各不相同，使多級燃燒導致的局部高溫域的產生降到最低，并擴大燃燒區域以進行鍋爐內部的均勻加熱。

而另一方面，在上述引用文獻中，作為用于使廢氣再循環的部件，通過具有多個廢氣供給管、再循環導管、以及擋板等其它設備，使廢氣重新流入燃燒爐內，但必須在上述燃燒爐的外部另行安裝上述部件，因此存在需要空間大的缺點。