[發(fā)明專利]一種氣體燃料的低氮燃燒器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811077039.8
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109442411B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張揚(yáng);張海;呂俊復(fù);吳玉新;張縵;楊海瑞;劉青;張建勝;岳光溪
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: F23D14/22
• 分類號: F23D14/22;F23D14/26;F23D14/66
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

一種氣體燃料的低氮燃燒器，包括噴口、燃?xì)鈽尳M件和風(fēng)箱，燃?xì)鈽尳M件包括燃?xì)鈽屩行墓芎腿舾扇細(xì)鈬姌尅娍趦?nèi)布置有環(huán)形穩(wěn)焰盤、煙氣回流室和環(huán)形風(fēng)道。煙氣回流室設(shè)置在燃?xì)鈽屩行墓芎腿細(xì)鈬姌屩g，包括內(nèi)筒和外筒。環(huán)形穩(wěn)焰盤為環(huán)形薄片，設(shè)置在燃?xì)鈽屩行墓艿那岸饲遗c內(nèi)筒前部內(nèi)壁面連接。環(huán)形風(fēng)道環(huán)繞著設(shè)置在煙氣回流室外側(cè)，內(nèi)設(shè)燃?xì)鈬姌尅娍诔隹诙藘?nèi)壁面設(shè)置有煙氣引射器，形成帶喉部的空氣流道；煙氣引射器上傾斜著開設(shè)有連通孔引入煙氣。煙氣回流室與環(huán)形風(fēng)道之間形成帶喉部的空氣通道，將環(huán)形穩(wěn)焰盤附近的煙氣吸入空氣流。本發(fā)明具有將煙氣吸入降低氧濃度或主燃燒區(qū)溫度的自動調(diào)節(jié)功能，使得氮氧化物排放降低的同時燃燒穩(wěn)定性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氣體燃料的低氮燃燒器，屬于燃燒技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氣體燃料的燃燒器是一種燃燒氣體燃料，提供熱量或者熱煙氣的設(shè)備，廣泛的使用在燃?xì)忮仩t、熱風(fēng)爐等燃燒設(shè)備中。氣體燃料，如天然氣、煤氣、解析氣、熱解氣等，其燃燒后的主要污染物是氮氧化物和二氧化硫。二氧化硫的生成主要決定于燃料中的含硫量，而氮氧化物的生成與燃燒器的設(shè)計密切相關(guān)。近些年來，我國對于燃燒設(shè)備的環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，以燃?xì)忮仩t為例，北京市頒布了《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/139-2015)，要求新建鍋爐大氣污染物排放濃度不得高于30mg/Nm³(換算到3.5％的排煙O₂濃度)。這對于氣體燃料的燃燒器技術(shù)提出的新的挑戰(zhàn)。

目前主流的非預(yù)混式低氮燃燒器技術(shù)在不投入煙氣再循環(huán)技術(shù)的條件下，氮氧化物的原始排放一般在70～120mg/Nm³，使用了煙氣再循環(huán)技術(shù)后，少數(shù)燃燒器的原始排放可達(dá)到小于30mg/Nm³的氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)。但是，當(dāng)使用了較高比例的煙氣再循環(huán)之后，由于燃燒火焰溫度降低，許多燃燒器出現(xiàn)了火焰不穩(wěn)、震蕩、熄火等問題，這給燃燒設(shè)備的運(yùn)行帶來了很大的危險。另外一些預(yù)混的燃燒技術(shù)，例如表面燃燒、多孔介質(zhì)燃燒等，能夠在保證穩(wěn)定燃燒的前提下實(shí)現(xiàn)氮氧化物排放小于30mg/Nm³。然而，預(yù)混燃燒技術(shù)要求燃燒前燃料和空氣已經(jīng)完全混合，如果操作不當(dāng)則可能發(fā)生爆炸，帶來很大的安全隱患。另外一方面，工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常需要因地制宜，選擇低熱值燃?xì)猓缑簹狻⒐I(yè)合成氣、解析氣等作為燃料。由于這些低熱值燃?xì)獾臒嶂档汀⒒鹧鏈囟鹊停偷紵^程的穩(wěn)定性出現(xiàn)了更大的問題。因此，市場上急需開發(fā)一種非預(yù)混式低氮燃燒技術(shù)，在保持穩(wěn)定燃燒的前提下，實(shí)現(xiàn)氮氧化物排放小于30mg/Nm³。可以預(yù)期，若該技術(shù)問世，將具有很強(qiáng)的市場競爭力。同時，由于顯著降低的氮氧化物的排放，該技術(shù)具有良好的環(huán)境效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種燃用氣體燃料的低氮燃燒器，在保證燃燒穩(wěn)定的前提下，實(shí)現(xiàn)氮氧化物排放小于30mg/Nm³，以滿足日益嚴(yán)苛的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種氣體燃料的低氮燃燒器，能夠穿過爐墻設(shè)置在爐膛內(nèi)，所述燃燒器包括截面為環(huán)形的噴口、燃?xì)鈽尳M件和風(fēng)箱，所述風(fēng)箱與所述噴口連接，且所述風(fēng)箱設(shè)置在所述爐墻外側(cè)；所述噴口穿過所述爐墻伸入所述爐膛內(nèi)，所述燃?xì)鈽尳M件設(shè)置在所述風(fēng)箱與噴口中；所述燃?xì)鈽尳M件包括燃?xì)鈽屩行墓芎腿舾森h(huán)繞著連接在所述燃?xì)鈽屩行墓苤車娜細(xì)鈬姌專鋈細(xì)鈬姌尦蕡A周均勻分布布置；所述噴口內(nèi)布置有環(huán)形穩(wěn)焰盤、煙氣回流室和環(huán)形風(fēng)道，所述煙氣回流室設(shè)置在所述燃?xì)鈽屩行墓芎退鋈細(xì)鈬姌屩g，所述環(huán)形風(fēng)道環(huán)繞著設(shè)置在所述煙氣回流室外側(cè)，所述燃?xì)鈬姌屧O(shè)置在所述環(huán)形風(fēng)道中。

上述技術(shù)方案中，所述環(huán)形風(fēng)道包括同心設(shè)置的內(nèi)圓管和外圓管以及連接所述內(nèi)圓管和外圓管的環(huán)形前端面，所述燃?xì)鈬姌審乃霏h(huán)形風(fēng)道的環(huán)形前端面穿出進(jìn)入爐膛；所述外圓管外壁與所述噴口內(nèi)壁之間形成空氣流道，所述內(nèi)圓管的內(nèi)壁與所述煙氣回流室外筒之間形成空氣通道；所述環(huán)形風(fēng)道的環(huán)形前端面開設(shè)有若干個小孔。