[發明專利]天然氣鍋爐燃燒器

在審

• 申請號: 201810390023.6
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108386831A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 熊燕;陳衛杰;徐瑞;曾潔玙;譚嘯;張哲巔;肖云漢
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F23C5/24
• 分類號: F23C5/24;F23K5/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 喻穎

一種天然氣鍋爐燃燒器，包括：爐膛、主燃料腔、空氣腔、二級燃料入口以及值班燃料腔，其中，所述空氣腔中的空氣分N路由所述主噴嘴管道入射，經過所述主燃料腔時和與燃料進行摻混得到預混氣，所述預混氣經主噴嘴管道出口噴入爐膛；所述值班燃料腔中的燃料氣分M路從值班燃料噴入所述爐膛，其中N≥3，M≥3。本發明的天然氣鍋爐用燃燒器燃料空氣混合更均勻，加上采用燃料軸向分級燃燒，火焰峰值溫度低，有利于優化爐膛溫度場，降低NO_x排放。

技術領域

本發明屬于天然氣鍋爐低氮燃燒技術領域，具體涉及一種天然氣鍋爐燃燒器。

背景技術

現今，人們的生活和生產活動中常需要熱水鍋爐、蒸汽鍋爐，尤其是北方，在每年冬季供暖的時候，會有大量的熱水鍋爐投入運行。為了提高鍋爐的工作效率，需要提高燃燒當量比，增加爐膛溫度提高換熱效率，同時減少空氣帶走的熱量。高當量比情況下，鍋爐燃燒易生成大量的氮氧化物(NO_x)，包括一氧化二氮、一氧化氮和二氧化氮等。氮氧化物對動植物造成毒害，也是形成酸雨、酸霧和光化學煙霧的主要原因之一。

隨著環保意識的逐步增強，相應的氮氧化物的排放標準也在日益嚴格，2017年北京提出的在用鍋爐氮氧化物排放要達到80mg/m³的標準，改擴建的要達到30mg/m³的標準。如何滿足排放需要，同時兼顧鍋爐效率，是一對矛盾，需要開發新型的鍋爐高效低氮燃燒技術。

目前美國和歐洲國家在控制NO_x排放方面有著豐富的經驗和先進的技術。他們主要采用外部FGR(Flue Gas Recirculation)的方法，可以將NO_x降低到30mg/m³以下，但FGR的使用會導致鍋爐的效率降低，容易導致燃燒不穩定。在我國北方采用FGR技術，由于冬季氣溫偏低，在回流煙氣中會形成冷凝水，長期下去會侵蝕設備，燃燒器容易出現故障，降低設備運行壽命。因此，本領域還缺乏一種不采用FGR的高效低氮燃燒器，可實現高效低氮，如何設計燃燒器，如何能在減少氮氧化物排放的同時，仍然可以保持鍋爐效率，是目前需要解決的主要問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種天然氣鍋爐燃燒器，以便解決上述問題的至少之一。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種天然氣鍋爐燃燒器，包括爐膛、燃燒器頭部組件以及二級燃料入口。燃燒器頭部組件包括主燃料腔、空氣腔以及值班燃料腔。其中，主燃料腔為圓柱形，所述圓柱底面連有一燃料進口管道，所述圓柱一個端面與爐膛連接并密封爐膛；空氣腔為圓柱形，位于所述主燃料腔外側，所述圓柱底面連有一空氣進口管道，靠近爐膛一側通過周向均勻布置的N個主噴嘴管道連接到所述爐膛，所述N個主噴嘴管道穿過所述主燃料腔，主燃料通過主噴嘴管道上沿周向均布的多個主燃料孔進入所述N個主噴嘴管道與空氣充分混合后，由主噴嘴管道出口進入爐膛燃燒，其中，N≥3；值班燃料腔為圓柱形，位于所述空氣腔外側，背對爐膛的端面連接值班燃料進口管道，靠近爐膛的端面通過沿周向均勻布置的M個值班燃料噴嘴管道連接到所述爐膛，其中M≥3；二級燃料入口設置于所述爐膛中部側面，垂直于爐膛壁面，獨立運行，調節燃料與空氣的比例；所述值班燃料噴嘴管道中心和所述主噴嘴管道中心位于同一個圓周上，間隔均勻；所述值班燃料噴嘴管道末端裝有值班燃料引射管。

進一步地，所述主噴嘴管道的出口與所述值班燃料引射管出口平齊。

進一步地，所述主燃噴嘴與所述值班燃料噴嘴均勻分布在同一個圓周上。

進一步地，所述值班燃料噴嘴的引射管內徑是值班燃料噴嘴出口直徑的1.5～3倍。

進一步地，所述主噴嘴管道的出口所在圓周距離所述燃燒器外圈的距離為主噴嘴直徑的1.0～3.0倍。

進一步地，所述主噴嘴管道出口直徑為所述值班燃料噴嘴管道出口直徑的2.5～5倍。