[發(fā)明專(zhuān)利]一種雙熱回流部分預(yù)混低氮燃燒器及其燃燒方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011184762.3
• 申請(qǐng)日: 2020-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112113218A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卓建坤;孫芳芳;李水清;張渝;劉暢
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F23D14/14
• 分類(lèi)號(hào): F23D14/14;F23D14/66;F23D14/82
• 代理公司: 北京三聚陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

本發(fā)明公開(kāi)了一種雙熱回流部分預(yù)混低氮燃燒器及其燃燒方法，包括導(dǎo)流筒、主燃料管、值班燃料管。主燃料管前部設(shè)置有引射控制擋板，環(huán)繞著設(shè)置在主燃料管的外周，形成引射區(qū)。主燃料管出口前端設(shè)置有引射管，引射管出口延伸出引射區(qū)。導(dǎo)流筒前部設(shè)置有值班燃料預(yù)混腔且兩者之間形成主空氣通道。值班燃料管前部設(shè)置有若干值班燃料噴口，且伸入值班燃料預(yù)混腔內(nèi)。值班燃料預(yù)混腔內(nèi)從后往前設(shè)置有旋流盤(pán)、第一多孔介質(zhì)單元和第二多孔介質(zhì)單元，且第一多孔介質(zhì)單元的孔隙率小于第二多孔介質(zhì)單元的孔隙率。本發(fā)明具有調(diào)適性好和燃燒穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)低NO_x排放。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙熱回流部分預(yù)混低氮燃燒器及其燃燒方法，屬于燃燒技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益提高，需要進(jìn)一步降低NOx排放至15mg/Nm³乃至近零排放。天然氣等氣體燃燒產(chǎn)生的NOx主要是熱力型和快速型，其中熱力型NOx占比可達(dá)到95％，抑制熱力型NOx生成是降低NOx的主要途徑。

目前，各種低氮燃燒技術(shù)中，主要措施是降低火焰燃燒溫度，分散高溫區(qū)和減小高溫區(qū)的停留時(shí)間。天然氣低氮燃燒技術(shù)包括煙氣再循環(huán)、煙氣內(nèi)循環(huán)以及預(yù)混貧燃技術(shù)等。在煙氣再循環(huán)技術(shù)中，為了穩(wěn)定火焰，主要采用富燃料燃燒和回流區(qū)來(lái)提高值班火焰的穩(wěn)定性，這帶來(lái)了局部高溫和局部高NOx生成速率，使得提高值班火焰穩(wěn)定性和NOx降低成為矛盾，是進(jìn)一步降低NOx的主要技術(shù)難點(diǎn)。

煙氣內(nèi)循環(huán)的方式是空氣或燃料射流形成的，尤其燃料射流實(shí)現(xiàn)了燃料著火前與高溫?zé)煔獾幕旌希尚纬删植繜o(wú)焰燃燒，對(duì)于著火穩(wěn)定性和抑制NOx生成有著顯著的作用。然而，實(shí)現(xiàn)上述的燃燒特性，需要形成穩(wěn)定的射流卷吸、混合以及著火位置。中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN2078153提出采用文丘里原理獲得燃料射流卷吸，該方式易受爐內(nèi)大流場(chǎng)的影響，燃燒器根部的卷吸背壓隨著回流區(qū)的波動(dòng)而震蕩，導(dǎo)致卷吸量的急劇變化，引起燃燒的劇烈脈動(dòng)，甚至造成熄火。為了解決上述問(wèn)題，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN 108738333公開(kāi)了把射流引射區(qū)埋在爐膛壁面內(nèi)，但會(huì)導(dǎo)致?tīng)t墻外壁超溫、布置困難等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種雙熱回流部分預(yù)混低氮燃燒器及低氮燃燒方法，利用煙氣內(nèi)循環(huán)回流熱量加熱混合燃?xì)饧把趸瘎诮档偷趸锏耐瑫r(shí)，穩(wěn)定燃燒文火。利用引射擋板維持引射高溫?zé)煔獾膲毫Ψ€(wěn)定，同時(shí)采用多孔介質(zhì)燃燒形成貧燃料值班火焰，提高值班火焰穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)NO_x排放小于15mg/Nm³(@3.5％O₂)。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種雙熱回流部分預(yù)混低氮燃燒器，能夠設(shè)置在燃燒室中，包括導(dǎo)流筒以及設(shè)置在導(dǎo)流筒中心的燃料母管，所述燃料母管前端包括設(shè)置在所述導(dǎo)流筒中心的值班燃料管和均勻設(shè)置在所述導(dǎo)流筒外周的若干主燃料管；所述主燃料管前部設(shè)置有引射控制擋板，所述引射控制擋板環(huán)繞著設(shè)置在所述主燃料管的外周，形成引射區(qū)；所述主燃料管出口選用漸縮口，且所述漸縮口前端設(shè)置有引射管，所述引射管出口延伸出引射區(qū)；所述導(dǎo)流筒前部設(shè)置有值班燃料預(yù)混腔且所述值班燃料預(yù)混腔外壁與所述導(dǎo)流筒內(nèi)壁之間形成主空氣通道；所述值班燃料管前端頂部封閉，所述值班燃料管前部壁面沿圓周均勻設(shè)置有若干值班燃料噴口，且設(shè)置有值班燃料噴口的值班燃料管前部伸入所述值班燃料預(yù)混腔內(nèi)；所述值班燃料預(yù)混腔內(nèi)從后往前設(shè)置有旋流盤(pán)和多孔介質(zhì)單元，且多孔介質(zhì)單元設(shè)置在所述值班燃料預(yù)混腔前端形成值班火焰燃燒載體；所述多孔介質(zhì)單元包括從后往前依次設(shè)置的第一多孔介質(zhì)單元和第二多孔介質(zhì)單元，且第一多孔介質(zhì)單元的孔隙率小于第二多孔介質(zhì)單元的孔隙率。

上述技術(shù)方案中，所述主空氣通道按空氣流速為30～50m/s設(shè)置。

上述技術(shù)方案中，所述旋流盤(pán)按照旋流數(shù)大于0.35設(shè)置。