[發(fā)明專利]一種燃料側煙氣再循環(huán)氮燃燒器及其燃燒方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010029820.9
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111121023A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 卓建坤;孫芳芳;李海龍;張渝;李尚鵬;姚強
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/62;F23D14/70
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權代理有限公司 11250
• 代理人: 林韻英

本發(fā)明公開了一種燃料側煙氣再循環(huán)低氮燃燒器及其燃燒方法，包括值班燃料管、空氣流道和主燃料混合通道，以及燃料分配環(huán)管和再循環(huán)煙氣分配環(huán)管。通過燃料分配環(huán)管將燃料形成主燃料和值班燃料，并通過主燃料混合通道實現(xiàn)主燃料與再循環(huán)煙氣的快速混合形成混合煙氣燃料再噴入燃燒室。同時值班燃料在值班燃料預混腔內與中心空氣預混后在旋流盤形成旋流貧燃料預混值班火焰。其余空氣通過值班燃料預混腔與空氣流道之間的環(huán)形空氣噴口形成高速射流，與混合煙氣燃料快速混合，實現(xiàn)了主燃料的無焰燃燒,大幅降低NO_X的生成。本發(fā)明具有燃燒穩(wěn)定的優(yōu)點，解決了低NO_x燃燒中氧含量大幅降低與燃燒穩(wěn)定性的矛盾，可實現(xiàn)低NO_x排放。

技術領域

本發(fā)明涉及一種燃料側煙氣再循環(huán)氮燃燒器及其燃燒方法，屬于燃燒技術領域。

背景技術

氮氧化物(NO_x)是大氣污染的主要污染源物之一，其是形成PM_2.5的重要前驅物。大氣污染問題引起越來越廣泛的關注，大氣污染排放標準也愈發(fā)嚴格。

氮氧化物的生成途徑包括熱力型、快速型和燃料型等，對于天然氣燃燒而言，其主要生成途徑是熱力型和快速型。因而控制天然氣燃料氮氧化物生成也主要從控制燃燒溫度分布，燃燒停留時間等方面進行。目前超低氮燃燒器的主要技術路線包括水冷預混燃燒、煙氣再循環(huán)、煙氣內循環(huán)等。

傳統(tǒng)的煙氣再循環(huán)方法通過將煙氣從爐膛尾部引出加入到助燃空氣中，降低氧分壓，降低燃燒溫度，從而降低NO_x。但其容易造成燃燒不穩(wěn)定，產(chǎn)生較大的噪聲和振動，是限制煙氣再循環(huán)技術發(fā)展的主要原因。

采用煙氣內循環(huán)高速引射成為低氮燃燒器采用的熱門方法。在這種燃燒器中，周向風和主燃料都有較高的速度，造成兩級引射效果，分別將主燃料和空氣稀釋，從而延緩燃燒，降低氮氧化物。然而，這種燃燒器通常容易受到爐膛限制，易受爐膛內壓力波動影響。通常需要較大的爐膛直徑，以獲得充足的內循環(huán)煙氣量，也使得其對爐膛的適應性較差。

由此可見，現(xiàn)有技術存在的主要問題是降低氮氧化物和燃燒穩(wěn)定性的矛盾，以及爐膛適應度差的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種燃料側煙氣再循環(huán)預混燃燒器及其燃燒方法，利用煙氣內循環(huán)降低氮氧化物，實現(xiàn)不同循環(huán)煙氣與燃料的分區(qū)混合，同時提高燃燒穩(wěn)定性，實現(xiàn)NO_x排放小于15mg/Nm³(@3.5％O₂)。

本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種燃料側煙氣再循環(huán)低氮燃燒器，包括由里到外依次同軸設置的值班燃料管、空氣流道和主燃料混合通道，以及燃料分配環(huán)管和再循環(huán)煙氣分配環(huán)管；所述主燃料混合通道入口端封閉；所述燃料分配環(huán)管環(huán)繞著設置在空氣流道外且位于所述主燃料混合通道入口端一側；所述燃料分配環(huán)管設置有值班燃料分配管和若干主燃料分配管，分別與值班燃料管和主燃料混合通道連通，且所述值班燃料分配管穿過所述空氣流道與所述值班燃料管相連，所述主燃料分配管呈軸向通入所述燃料混合通道；

所述再循環(huán)煙氣分配環(huán)管環(huán)繞著設置在所述燃料混合通道入口端外側，且其內側沿徑向設置有若干煙氣連通管通入所述燃料混合通道；以燃料噴出方向為前，所述主燃料混合通道內前部設置有若干旋流片且在所述旋流片的前端形成旋流混合區(qū)；

所述值班燃料管前端封閉，且其前部壁面環(huán)繞著設置有若干值班燃料口；

所述值班燃料管前部設置有值班燃料預混腔，且所述值班燃料管探入所述值班燃料預混腔一端呈“凸”設置使得所述值班燃料口位于所述值班燃料預混腔中；所述值班燃料預混腔一側還設置有中心空氣口，且若干中心空氣口環(huán)繞所述值班燃料管布置；所述值班燃料預混腔出口端設置有旋流盤；