[实用新型]低NOx排放扁平火焰燃气燃烧器

说明书

技术领域

本实用新型属于燃烧器技术领域，主要涉及的是一种低NOx排放扁平火焰燃气燃烧器。适用于石油化工管式加热炉、工业窑炉、电站锅炉及其它各种利用燃料气燃烧提供热量的设备。

背景技术

在石油、石化、冶金、机械、电力等行业需要很多利用燃料气燃烧提供热量的加热炉、窑炉或锅炉，其中的燃烧设备——称为燃烧器，都或多或少地产生一种对人体健康、大气环境十分有害的污染物——NOx(包括NO、NO₂等)。NOx的排放正受到世界各国普遍的关注，已经或正在制定越来越严格的标准控制NOx的排放。

采用低NOx排放燃烧器减少NOx排放是目前最为简单、经济、快捷的方法，无论是新建加热炉还是旧加热炉改造都可以采用，并且能够取得明显的效果，满足严格的排放控制标准。因此，国内外许多机构都在研究开发各种不同形式的低NOx排放燃烧器。

因为NOx的生成与火焰温度成指数变化关系，即随着火焰温度的升高，燃烧生成的NOx量成指数倍增加。所以，低NOx排放燃烧器大多采用降低燃烧火焰峰值温度的技术手段，例如：

(1)分段(级)燃烧技术：包括燃料分段燃烧和空气分段燃烧，使燃料与空气的燃烧反应处于远离其化学当量比的状态，降低火焰温度，是目前大多数低NOx燃烧器采用的技术。

(2)烟气再循环，通过外部机构(外部再循环)或利用流体内部机制(内部再循环)将相对低温的炉内烟气引入火焰，降低火焰温度，也为许多低NOx燃烧设备采用。

(3)浓淡燃烧技术：是使一部分燃料在空气不足条件下燃烧，即燃料过浓燃烧；而另一部分燃料在空气过剩条件下燃烧，即燃料过淡燃烧，保持总空气量不变而两者均远离化学当量比的状态，因而降低火焰温度，多在大型电站锅炉燃烧器上应用。

(4)喷水(蒸汽)降温，即直接向火焰内部喷射液态水或水蒸气，其较低的温度和较大的比热容可以吸收部分热量，降低火焰温度，减少NOx生成，但显然，这一手段将增加额外的能耗并降低装置效率。

分段(级)燃烧技术、烟气内部再循环技术、浓淡燃烧技术都是降低NOx排放的成熟技术，并且变种为诸如烟气再燃烧技术与稀相预混燃烧技术，但在某些诸如功率较小而又要求一定火焰长度、燃烧器数量众多、空间狭小难以布置过多的管线等场合，由于难以对燃气采取预混、分段分级等分配手段，使得这些技术的应用大大受到限制。分段(级)送风就是沿火焰的轴向分阶段向火焰送入助燃空气，使燃料与空气的燃烧反应处于远离其化学当量比的状态，降低反应温度，达到降低NOx生成的目的。但这种配风形式由于混合减弱，因此火焰较长，刚性较弱，也很容易造成不完全燃烧，降低整个装置的热效率。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种低NOx排放扁平火焰燃气燃烧器。该燃烧器综合采用空气分段(级)燃烧技术、浓淡燃烧技术和烟气内部再循环技术，通过对燃气喷嘴、烧嘴砖的结构改进，实现对燃烧不同阶段、不同位置的空气配送，并利用高速燃气射流的卷吸作用将相对低温的炉内烟气引入火焰内部，以降低火焰温度，减少NOx的生成与排放，并保持较好的火焰形状、稳定性和装置热效率。

本实用新型实现上述目的采取的技术方案是：其由燃气喷嘴、烧嘴砖、空气调节蝶阀组成，燃气喷嘴位于燃烧器中心轴上，其底部喷头具有N组发散燃气喷孔和N-1组直射燃气喷孔，在相邻的两个发散燃气喷孔间具有一组直射燃气喷孔，与发散形喷孔对应的烧嘴砖上有N个宽火道，在相邻的两个宽火道之间具有一个窄火道，每个窄火道外侧为向燃烧器中轴线倾斜向上的收缩坡道，该收缩坡道的下端部与炉顶/壁耐火层表面平齐并高于两个宽火道的底沿，在燃烧器空气进口上设置有空气调节蝶阀。

本发明的基本原理采用分段(级)送风、浓淡燃烧技术和烟气内部再循环技术，但其不是在通常的火焰轴线方向实行，而是沿扁平火焰断面实现的。将沿扁平火焰断面分成多个不同的燃烧区域，在一个燃烧区域形成一个分段(级)送风的火焰，此区域为空气过剩的过淡燃烧；而在其相邻的燃烧区域形成烟气内部再循环区，并且此区域为空气不足的过浓燃烧。燃气射流沿火焰断面形成“驻波”形式的，即宽窄相间的燃烧区域，在每两个“波腹”之间的“波节”区域，高速燃气射流的卷吸作用将相对低温的炉内烟气引入，形成烟气内部再循环区，烟气与火焰高温气流混合，起到降低火焰温度的作用。并且此区域风道狭窄，风量很小，形成空气不足的过浓燃烧。在每两个“波节”之间的“波腹”区域，风道宽阔，风量很大，形成空气过剩的过淡燃烧。