[發明專利]一種強旋流燃料分級超低氮氣體燃燒器

在審

• 申請號: 201610056471.3
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105627304A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 潘濤;宋少鵬;宋光武;金大建
• 申請（專利權）人: 北京瀧濤環境科技有限公司
• 主分類號: F23D14/00
• 分類號: F23D14/00;F23D14/46;F23D14/58
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 張曉霞

技術領域

本發明涉及一種低氮氣體燃燒器，尤其涉及一種強旋流燃料分級超低 氮氣體燃燒器。

背景技術

氮氧化物(NOx)是大氣的主要污染源之一，也是PM2.5二次顆粒物的 重要前驅物。隨著環境污染不斷加劇，我國重點區域頻繁出現霧霾，已經 對人們的健康造成了巨大的危害。隨著天然氣、石油液化氣以及煤合成氣 的燃燒利用，氣體燃燒的污染問題，尤其降低NOx的排放，是一項刻不容 緩的任務。因此，控制天然氣燃燒過程中NOx的產生，大力發展低氮燃燒 技術具有重要意義。

現有的低氮燃燒技術包括分級燃燒、預混燃燒、煙氣再循環、多孔介 質燃燒、無焰燃燒、化學鏈燃燒等技術，其各自存在著優勢與缺點。

分級燃燒技術的原理為燃燒溫度在當量比為1的情況下達到最高，在 貧燃或者富燃的情況下進行燃燒，其燃燒溫度比當量比為1的燃燒溫度要 低，能合理分配爐內的溫度場分布，避免出現局部高溫，達到降低NOx生 成的效果。

預混燃燒是一種降低NOx生成的有效技術，對于控制NOx的生成，這 項技術的優點是可以通過對當量比的完全控制來實現對燃燒溫度的控制。 通過貧燃燃燒使得燃燒溫度降低，同時使得混合物的當量比小于1，這樣 熱力型NOx和快速型NOx生成將降低。但是預混燃燒技術未廣泛應用的限 制因素在于：燃燒不穩定，可能導致回火或者熄火；過剩空氣系數較大， 降低系統熱效率。

煙氣再循環可以實現燃燒溫度的降低，通過將煙氣的燃燒產物加入到 燃燒區域內，降低了燃燒溫度，同時加入的煙氣降低了氧氣的分壓，這將 減弱氧氣與氮氣生成熱力型NOx的過程，從而減少了NOx的生成。研究表 明，外部煙氣再循環將減少70％的NOx生成。煙氣再循環的主要問題在于 氧氣分壓降低、空氣流速增加使得燃燒不穩定，出現熄火、震蕩等現象。

在現有技術的基礎上，吸取各個不同低氮燃燒技術的優勢，避開其技 術缺陷，從而提出具有超低氮排放量、高燃燒效率及穩定性的低氮燃燒技 術，成為目前的研究熱點。

發明內容

有鑒于上述現有技術，本發明提出了一種熱效率高、NOx排放濃度較 低、燃燒穩定的強旋流燃料分級超低氮氣體燃燒器。

主要技術方案如下：

一種強旋流燃料分級超低氮氣體燃燒器，其包括一燃燒頭，該燃燒頭包 括：一圓柱形空氣流道；一設置在該圓柱形空氣流道內部的旋流盤，該旋 流盤包括旋流盤外環、旋流盤內環、設置在該外環和內環之間的旋流片； 其特征在于，該燃燒頭還包括：一設置在燃燒器旋流盤的中心側的一次燃 料噴管，該一次燃料噴管包括一次燃料管以及分別設置于該一次燃料管正 面與側面的一次燃料正面噴口和側面噴口；一設置在一次燃料噴管上的一 次燃料穩焰盤，該穩焰盤位于一次燃料正面噴口和一次燃料側面噴口之間； 多個設置在空氣流道內的二次燃料噴管，二次燃料噴管包括二次燃料管以 及位于二次燃料管正面、空氣流道出口處的二次燃料噴口，二次燃料噴管 有兩種布置形式，一種噴管沿軸向布置，燃料沿軸向噴出，另一種噴管沿 徑向布置，燃料沿徑向噴出；一設置在空氣流道出口處的擴口；多個設置 在擴口周圍的分級燃料噴管，該分級燃料噴管包括分級燃料管以及設置于 該分級燃料管正面的分級燃料噴口；在實施過程中，分級燃料比例固定， 一二次燃料比例可以調節；所述一次燃料為純燃料或部分預混氣體，預混 比例可調節；所述二次燃料為純燃料；所述分級燃料為純燃料；所述一次 燃料正面噴口為4個，且直徑為3-5mm，側面噴口為8-12個，且直徑為 2-3mm，所述二次燃料噴管為8-16根且噴口直徑為6-10mm，所述的分級燃 料噴管為4-6根，且噴口直徑為3-5mm。

較佳的，分級燃料比例占總燃料比例為10％左右。

較佳的，二次燃料噴管可全部沿軸向布置、全部沿徑向布置或軸向與徑 向交錯布置。

較佳的，所述沿徑向的二次燃料噴口距離所述外環的距離為該燃料噴口 直徑的3倍。

較佳的，二次燃料比例占總燃料比例為50-70％。

較佳的，一次燃料正面噴口可軸向或斜向噴出。

較佳的，分級燃料可沿軸向或斜向噴出。

較佳的，所述旋流器面積占整個空氣流道面積的70％以上。

較佳的，所述旋流片的個數為10-20個，所述旋流片的傾斜角度范圍 為10-30°。