[發明專利]一種低氮燃燒器及其內置式再循環煙氣引入裝置

有效

• 申請號: 201811279274.3
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109539250B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 王學斌;張蘭;胡中發;戴高峰;王毅斌;譚厚章;鄭海國
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/62;F23D14/70;F23D14/60
• 代理公司: 61200 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種低氮燃燒器及其內置式再循環煙氣引入裝置，包括：再循環煙氣管道、導流片和圓錐形鈍體；再循環煙氣管道設置于低氮燃燒器外殼體內；再循環煙氣管道的煙氣出口端的側壁上設置有若干個第一通孔；再循環煙氣管道內設置有導流片；圓錐形鈍體設置于再循環煙氣管道外，圓錐形鈍體處于再循環煙氣管道的煙氣出口處；圓錐形鈍體的錐頂朝向再循環煙氣管道的煙氣出口；圓錐形鈍體上沿其軸線方向開有第二通孔。本發明的內置式再循環煙氣引入裝置，可高效的降低燃燒區的氧氣濃度和溫度，抑制天然氣燃燒過程中熱力型NOx生成，實現燃氣鍋爐NOx超低排放；且能有效的消除燃燒器震動。

技術領域

本發明屬于燃氣清潔燃燒技術領域，具體涉及一種低氮燃燒器及其內置式再循環煙氣引入裝置。

背景技術

氮氧化物(NOx)是造成大氣污染的主要污染源，易引發酸雨、光化學煙霧等問題，嚴重危害人類生命健康。為有效控制NOx排放，國家環保政策對于NOx排放限制不斷趨嚴，最新關于鍋爐大氣污染物排放標準GB13271-2014對燃氣鍋爐NOx排放閾值一般為150mg/m³。部分省市如北京、鄭州、成都、天津等城市出臺的排放標準則更為苛刻，要求燃氣鍋爐NOx排放濃度控制在30mg/m³。

目前，控制燃氣鍋爐NOx排放的主要技術手段包括空氣分級、燃氣分級以及煙氣再循環等方式。其中空氣分級和燃氣分級技術由于受限于燃燒設備和現有燃燒器尺寸，難于實現燃氣/空氣在燃燒區域中充分混合，易造成燃氣鍋爐局部高溫、燃燒不穩定以及燃燒不完全等問題，嚴重制約著其在燃氣鍋爐中的應用。煙氣再循環技術由于其高效且結構較簡單，目前在燃氣鍋爐低氮改造或新建燃氣鍋爐中得到了廣泛應用。

煙氣再循環技術主要是通過將燃燒產生的煙氣重新引入燃燒區域，實現對燃燒溫度已經氧氣濃度的控制，降低熱力型NOx的形成。煙氣再循環技術根據應用原理的不同主要包括外部煙氣再循環和內部煙氣再循環兩種方式。內部再循環煙氣方式是通過對燃燒器的設計，利用高速噴射火焰的卷吸作用或者旋流燃燒器使得氣流產生旋轉，形成回流區，實現煙氣的內部循環；外部煙氣再循環方式一般是從鍋爐尾部煙氣出口抽取煙氣，與一次風和/或二次風混合并經由燃燒風機或再循環風機送入爐膛。

內部煙氣再循環技術由于沒有尾部煙氣的引入稀釋，僅僅依靠自身形成的回流實現煙氣的循環，其降低NOx排放能力有限，無法滿足目前日益嚴苛的NOx排放限制標準。而外部煙氣再循環技術由于引入大量的尾部煙氣，大大地稀釋了燃燒區域中的氧氣濃度，降低了燃燒溫度，顯著降低NOx的形成。目前一般都采用外部煙氣再循環技術輔予內部煙氣再循環實現燃氣鍋爐中NOx的超低排放。

中國專利公布號第“CN107606613A”號公開了“一種燃氣空氣精確分級內置煙氣再循環的低氮旋流燃氣燃燒器”，通過在燃燒器出口引入再循環煙氣，使其在燃燒區域內與燃氣和二次風混合，稀釋了混合氣體的氧濃度，從而抑制了NOx的形成。

中國專利公開號第“CN205504984U”號公開了“一種燃氣引射式爐內煙氣再循環低氮燃燒器”，通過布置在爐體上的耐火引射器將煙氣送入爐膛，實現燃氣與爐內煙氣大量預混，降低NOx形成。

目前的方式雖然在控制燃氣鍋爐NOx排放上具有比較明顯的效果。但由于其引入的煙氣均是在燃燒區域通過氣體擴散和湍流作用實現與爐內煙氣混合，存在引入煙氣與空氣、燃氣混合空間小、接觸時間短，難于實現充分混合，易造成燃燒器出口氧氣濃度分布不均的問題；會使得燃燒區域中易出現局部氧氣濃度過高，進而引起爐膛局部高溫，促進熱力型NOx的形成，不利于NOx的減排。燃燒器中流場分布不均勻，會進一步引起燃燒器內部局部高速，進而高速射流易撞擊燃燒器出口旋流板，造成震動噪音大，損壞燃燒器等問題。

發明內容