[發明專利]一種非預混燃燒和預混燃燒相結合的新型超低氮燃燒裝置

在審

• 申請號: 201711061029.0
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107620961A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 陳寶明;王秀學;張鑫;韋能權
• 申請（專利權）人: 上海華之邦科技股份有限公司
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/64
• 代理公司: 上海京滬專利代理事務所(普通合伙)31235
• 代理人: 沈美英

技術領域

本發明涉及燃氣鍋爐加熱器件技術領域，特別是一種以高熱值燃氣為燃料的非預混燃燒和預混燃燒相結合的新型超低氮燃燒裝置。

背景技術

NOx是一種重要的大氣污染物，是引發酸雨、霧霾的元兇之一。隨著我國對環保治理力度的加大和節能減排政策的深入,對于工業燃氣鍋爐NOx排放量的限制也日趨嚴格，已出臺了一系列限定鍋爐大氣污染物濃度排放限值、監測和監控要求的標準，2017年北京地區關于新建燃氣鍋爐NOx排放必須降低到30mg/Nm³以下就是一例。為此，業界正在鍋爐燃氣燃燒器的低氮燃燒技術方面進行大量探索和創新。

目前初見成效并較多應用的降氮型燃氣燃燒器主要有兩種：

其一是較早推出的擴散燃燒式燃燒器，又稱“非預混燃燒器”，其特點是將助燃空氣與燃氣在燃燒器內未經混合的情況下分別送入爐膛，由于助燃空氣與燃氣不在燃燒器內部混合，所以這種非預混燃燒器工作時需要配用煙氣再循環等低氮燃燒輔助技術進行降氮，雖然具有本身結構簡單、制造方便，燃燒穩定、安全性高和調節方便等優點，但由于必須同時配用煙氣再循環等低氮燃燒輔助技術才能有效地降低鍋爐NOx的排放量，不僅增加了設置成本，而且還會導致帶來增加燃燒的不穩定性；

其二是近幾年研發的全預混型表面燃燒式燃燒器，又稱“全預混燃燒器”，其特點是將助燃空氣與燃氣先在燃燒器喉口前的金屬圓筒內全面混合成均勻混合氣，然后使均勻混合氣僅在金屬圓筒表面進行充分且高效燃燒，而不是在金屬圓筒內燃燒，且由于燃燒熱量均勻，燃燒室內不會出現極度高溫，因而NOx排放量較非預混燃燒器要少，可不采用煙氣再循環等低氮燃燒輔助技術。其不足之處在于工作適用面不廣，現有的全預混燃燒器僅適用于燃氣和助燃空氣需要量較少、出力低于4t/h的鍋爐上，才能實現有效控制混合程度和確保安全運行，對于出力大于4t/h的鍋爐，由于燃氣和助燃空氣的需要量大，助燃空氣和燃氣萬一在預混段機頭的金屬網內混合不均勻或者發生堵塞金屬網情況時，容易引發爆燃，因而導致大功率全預混燃燒器的事故率較高，存在安全隱患。此外，現有的全預混燃燒器運行時對配風要求比較嚴格，當所述的均勻混合氣中的氧含量低于6%時容易發生回火爆燃，高于9%時容易發生脫火，而當長期運行于高氧含量均勻混合氣狀態下時，其中過量的助燃空氣會帶走燃燒時所產生的熱量，導致產生鍋爐熱量損耗，降低熱效率。所以，從工作適用性、工作狀態可控性，運行安全性及穩定性角度考慮，均欠理想，因而目前市場上應用較多的仍然是較先問世的擴散燃燒式燃燒器，即非預混燃燒器。

由上可見，超低氮燃燒技術目前僅處于不斷探索的創新階段，技術還不太成熟、效果也欠理想。而燃氣鍋爐實現NOx超低氮排放是目前面臨的客觀形勢需求，而該需求的實現還須從降低低氮燃燒器NOx的初始排放入手，對燃燒器結構進行更新換代式創新設計，使之能從理論和實踐的結合上確保降低NOx的初始排放量，使使用這種燃燒器的鍋爐切實滿足日趨嚴苛的環保要求。

發明內容

本發明的目的是要克服現有低氮燃燒器的缺點，從變革現有大功率燃氣燃燒器的傳統燃燒方式入手，提供一種能兼顧達到設備運行安全穩定和超低氮排放雙重目的的非預混燃燒和預混燃燒相結合的新型超低氮燃燒裝置。

本發明的非預混燃燒和預混燃燒相結合的新型超低氮燃燒裝置，主體包含有燃燒器外殼、空氣通道、燃氣通道和噴射機頭，其特征在于：所用的燃氣區分為非預混用燃氣和預混用燃氣兩種，新型超低氮燃燒裝置中還包含設置有煙氣/空氣混合氣進口段、預混混合器、非預混用燃氣進氣口和預混用燃氣進口，其中：

所述的煙氣/空氣混合氣進口段的前端與所述的預混混合器的尾端相銜接、并與預混混合器、空氣通道和噴射機頭按氣流方向同軸依次設置；

所述的燃氣通道主體設置在空氣通道內，由進氣端口、出氣端口和中間管道構成，其進氣端口固定伸置在空氣通道的壁體外表面上，充任所述的非預混用燃氣進氣口，其出氣端口位于所述的噴射機頭的尾端軸心位置上；

所述的煙氣/空氣混合氣進口段具有將已經混合均勻的再循環煙氣和助燃空氣的混合氣輸向預混混合器的功能；

所述的預混混合器的腔壁上固定設置有所述的預混用燃氣進氣口，其尾端與所述的煙氣/空氣混合氣進口段的前端相銜接，其前端與所述的空氣通道的尾端相銜接，具有接收來自所述的煙氣/空氣混合氣進口段的混合氣和來自所述的預混用燃氣進氣口的預混用燃氣、并將兩者充分混合構成內含有預混用燃氣、循環煙氣和助燃空氣組分的綜合混合氣，再通過空氣通道2將所述的綜合混合氣輸向噴射機頭內的功能；