[发明专利]一种分段式燃烧装置

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，尤其涉及一种用于环保减排的分段式燃烧装置。

背景技术

氮氧化物是矿物燃料(煤、石油、天然气等)与空气在高温燃烧时产生的，燃烧主要产生的是NO(约占NO_x的95％)，在排入大气层与空气重的氧或臭氧结合生成NO₂。在阳光作用及其他一定条件下，NO₂与氧或臭氧结合生成N₂O光化学烟雾。世界无卫生组织的大气质量指导标准中规定二氧化氮的年平均标准值不高于40μg/m³；根据我国《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，国家环境保护局也制定了环境空气质量标准，其中二氧化氮三级标准的年平均值为0.08mg/m³。而氮氧化物的主要污染来源是以煤、天然气为燃料的发电厂、燃烧炉，汽车尾气等，所以降低燃烧炉的NO_x产生量对于污染治理、废气减排工作至关重要。

目前分段燃烧技术主要集中在燃料气分段供给，且供给方式固定，较大程度上限制了分段燃烧技术作用的发挥。

发明内容

在燃烧炉燃料燃烧过程中，NO_X的生成机理一般分为热力型NO、快速型NO及燃料型NO。其中空气过剩系数、火焰燃烧温度等因素会很大程度上影响热力型NO的生成，因此，本申请通过设计一种分段式燃烧装置来抑制热力型NO的生成量。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种分段式燃烧装置，其包括在燃烧炉底部设置的倾斜角度可调的助燃气喷嘴，在燃料燃烧过程中，通过确定合适的喷射角度，使助燃气通过喷嘴喷射至火焰上部燃烧方向上距火焰根部有一定距离的位置，从而实现分段燃烧的目的。

本发明提供的分段式燃烧装置包括燃气喷嘴、第一段助燃气出口和第二段助燃气喷嘴。

所述第一助燃气出口固定在燃烧炉底板上，燃气喷嘴套在第一段燃烧器出口中，且其中心轴与第一段燃烧器出口中心轴重合，第二段助燃气喷嘴安装在燃烧炉底板上。

所述第二段助燃气喷嘴具有与一定的倾斜角度可调的助燃气喷嘴，在燃料燃烧过程中，通过确定合适的喷射角度，使助燃气通过喷嘴喷射至火焰上部燃烧方向上距火焰根部有一定距离的位置，从而实现分段燃烧的目的。

本发明还提供了上述分段式燃烧装置的使用方法，其包括：

第一步，确定正常工况下确定燃料量完全燃烧所需要的助燃气量；

第二步，按比例分出部分助燃气通过第二段助燃气喷嘴喷射至炉内，其他部分助燃气依旧通过第一段助燃气出口供给；

第三步，实现分段式燃烧后，通过监测火焰状态和烟气中NO_x含量，可相应调整第一段助燃气和第二段助燃气比例、第二段助燃气喷嘴角度甚至改变喷嘴管径从而改变喷射助燃气的流速等参数来优化分段式燃烧的减排效果。

本发明的有益效果：

本专利提供的所述分段式燃烧装置的助燃气为两段供给，与目前大部分燃气两段供给的方式相反。本装置的特点是将燃料全部燃烧所需要的空气按事先设定的比例分两次供给燃烧，一次空气与全部燃气一起供给，使一次燃烧在燃料浓度过高的情况下进行。由于一次燃烧过剩空气系数小于1，燃烧温度也低于理论燃烧温度，燃烧过程在燃料浓度高侧偏离理论燃烧温度峰值，使一次燃烧不仅温度低，氧浓度也低，而且火焰内还存在NO的还原反应，故能有效地抑制热力型NO的生成。另外，本燃烧炉的二段助燃气喷嘴角度可调，可以控制希望二段燃烧发生的火焰位置，对优化工艺及操作方案有明显优势。

附图说明

附图1：分段式燃烧装置结构示意图；

1-燃气喷嘴；2-第一段助燃气出口；3-第二段助燃气喷嘴；4-燃烧炉底板。

具体实施方式

本发明提供的分段式燃烧装置包括燃气喷嘴、第一段助燃气出口和第二段助燃气喷嘴。

所述第一助燃气出口固定在燃烧炉底板上，燃气喷嘴套在第一段燃烧器出口中，且其中心轴与第一段燃烧器出口中心轴重合，燃气喷嘴安装在第一段燃烧器出口上，第二段助燃气喷嘴安装在燃烧炉底板上。

所述第二段助燃气喷嘴具有与一定的倾斜角度可调的助燃气喷嘴，在燃料燃烧过程中，通过确定合适的喷射角度，使助燃气通过喷嘴喷射至火焰上部燃烧方向上距火焰根部有一定距离的位置，从而实现分段燃烧的目的。

本发明还提供了上述分段式燃烧装置的使用方法，其包括：

第一步，确定正常工况下确定燃料量完全燃烧所需要的助燃气量；