[發明專利]分級無焰低氮燃燒頭

有效

• 申請號: 201710673565.X
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN107461742B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 王磊
• 申請（專利權）人: 蘇州博墨熱能產品有限公司
• 主分類號: F23D14/22
• 分類號: F23D14/22;F23D14/70
• 代理公司: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙) 11426
• 代理人: 劉冬梅;范國鋒

分級無焰低氮燃燒頭，屬于工業燃燒器和鍋爐技術領域。本發明包括風管、燃氣管、連接法蘭、點火裝置和離子感應針；所述燃氣管設置于風管內部，兩者通過連接法蘭連接；所述風管、燃氣管之間還設有點火裝置和離子感應針。本發明制備所得的分級無焰低氮燃燒頭，燃燒時可以有效地將NOx與CO排放降低到10ppm以下，同時能夠保持燃燒的穩定性。

技術領域

本發明涉及一種低氮氧化物排放的燃燒裝置，具體涉及一種分級無焰低氮燃燒頭，屬于工業燃燒器和鍋爐技術領域。

背景技術

根據2014年全國燃氣工業鍋爐的檢測統計分析結果，其中NOx排放質量濃度小于等于200mg/m³的鍋爐僅占35%，中國特種設備檢測研究院對在中國銷售的37個不同型號燃燒器（含油氣兩用）的NOx排放檢測發現，燃燒器在合理使用狀態下的NOx排放濃度為54~184mg/m³，均值濃度為116 mg/m³。以上的工業鍋爐燃燒器多采用傳統的、強制送風、擴散式的燃燒方式，該類型燃燒器的主要目的是燃盡和安全，很少有對NOx排放做相應措施。

對燃燒頭進行一些改進，例如增加一些與空氣流動方向垂直的燃氣噴嘴，歐美一些國家的燃燒器可以達到80mg/m3以下的NOx排放。

現今，對于一些地區30mg/m3以下NOx排放的環保要求，已經出現并被采用的主要技術路線包括分級燃燒、預混燃燒、煙氣再循環、多孔介質催化燃燒和無焰燃燒：

（1）燃料分級燃燒或空氣分級燃燒：

空氣分級燃燒（如圖2所示）第一級是富燃料燃燒，在第二級加入過量空氣，為貧燃燃燒，兩級之間加入空氣冷卻以保證燃燒溫度不至于太高。燃料分級燃燒（如圖3所示）與空氣分級燃燒正好相反，第一級為燃料稀相燃燒，而在第二級加入燃料使得當量比達到要求的數值。這兩種方法最終將會使整個系統的過量空氣系數保持一個定值。該技術系統較復雜，且也沒有消除火焰的高溫區域。

（2）貧燃預混燃燒技術：

預混燃燒是指在混合物點燃之前燃料與氧化劑在分子層面上完全混合，其工藝流程如圖4所示。對于控制NOx的生成，這項技術的優點是可以通過當量比的完全控制實現對燃燒溫度的控制，從而降低熱力型NOx生成速率，在有些情況下，預混燃燒和部分預混燃燒可比非預混燃燒減少85%-90%的NOx生成。另外，完全預混還可以減少因過量空氣系數不均勻性所導致的對NOx生成控制的降低。

若貧燃預混再加金屬絲網燃燒頭，形成表面燃燒，則火焰更為分散，NOx排放進一步降低。

但是，預混燃燒技術在安全性控制上仍存在未解決的技術難點：一是預混氣體由于其高度可燃性可能會導致回火；二是過高的過量空氣系數會導致排煙損失的增加，降低了鍋爐熱效率；三是金屬絲網燃燒頭容易被融化的細小灰塵粘附，維護周期短。現今的貧燃預混燃燒器功率一般不超過2MW。

（3）外部煙氣再循環和內部煙氣再循環技術：燃燒溫度的降低可以通過在火焰區域加入煙氣來實現，加入的煙氣吸熱從而降低了燃燒溫度。通過將煙氣的燃燒產物加入到燃燒區域內，不僅降低了燃燒溫度，減少了NOx生成；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NOx的生成。根據應用原理的不同，煙氣再循環有兩種應用方式，分別為外部煙氣再循環與內部煙氣再循環。

對于外部煙氣再循環技術來說，煙氣從鍋爐的出口通過一個外部管道，重新加入到爐膛內。外部煙氣再循環可以減少70%的NOx生成。外循環比例對NOx控制效果也有較大影響，隨著外循環比例的增加NOx降低幅度也更加明顯，但循環風機電耗也將增加。