[发明专利]低氮氧化物燃烧器

说明书

本发明涉及一种设置于燃烧室的燃烧器安装孔的低氮氧化物燃烧器，包括：管体，其插入于燃烧器安装孔且其顶端暴露在燃烧室中，用于将空气引导至燃烧室；侧颈部，其直径小于管体，且形成于所述管体的顶端；燃料供给管，其配置在管体内，且用于供给燃料；扩散器，其以其外周与管体的内壁隔开间隔的方式与燃料供给管顶端结合，并扩散由管体引导的空气；供气通道，其沿着扩散器外周和管体内壁之间形成固定间距，将空气从管体向燃烧室内排放；多个燃料喷射管，其与燃料供给管顶端以放射状结合，将经由燃料供给管供给的燃料朝向穿过供气通道的空气喷射；多个侧面槽，其分别形成于各个燃料喷射管顶端的燃料喷射口所处的扩散器外周区域。

技术领域

本发明涉及氮氧化物(NOx)的去除技术，更详细地，涉及一种通过有效地实现燃烧气体的再循环(recirculation)来可以降低热力型氮氧化物(thermal NOx)的生成的低氮氧化物燃烧器(Burner for reducing NOx)。

背景技术

氮氧化物是化石燃料燃烧时生成的例如一氧化氮和二氧化氮等的氮和氧的化合物。

根据生成机理(mechanism)，氮氧化物可分为燃料型氮氧化物(fuel NOx)、热力型氮氧化物及快速型氮氧化物(prompt NOx)。燃料型氮氧化物是在燃烧过程中燃料所含有的氮被氧化而生成的。热力型氮氧化物是在燃烧过程中燃烧用空气所含有的氮在1300℃以上的高温条件下游离后被氧化而生成的。快速型氮氧化物是高浓度状态的燃料在与燃烧用空气混合之前暴露于1000℃以上的高温下而生成的。

这种氮氧化物与碳氢化合物一起成为因太阳光而产生的光化学烟雾的原因。另外，即使氮氧化物的浓度只存在有1-3ppm也能闻到臭气，并且会降低呼吸道疾病的免疫力，而且还会与血液中的血红蛋白反应而形成高铁血红蛋白(methemoglobin)，从而妨碍氧气的输送。而且，二氧化氮是一种棕红色的刺激性气体，其毒性比一氧化氮更强，从而容易诱发急性肺水肿、阻塞性支气管炎、肺炎等疾病。因此，科研人员一直在研究和开发用于降低氮氧化物的氮氧化物降低技术。

根据氮氧化物的生成机理，氮氧化物的降低技术可以分为：在燃料燃烧之前降低氮氧化物的生成的燃烧前降低技术；在燃烧之后去除氮氧化物的燃烧后降低技术；以及在燃烧过程中减少氮氧化物的生成的燃烧中降低技术。

燃烧前降低技术包括去除燃料所含有的氮的燃料脱氮技术。例如：为了抑制燃料型氮氧化物的生成，降低燃料中的氮组分、或者对燃烧区域的氧气浓度进行控制。但是，对于燃烧前降低技术而言，由于必须去除燃料中的氮，因此需要庞大的设备投资费用，但是氮氧化物的降低效果与设备投资费用相比很小，因此几乎未被采用。

燃烧后降低技术包括选择性非催化还原法(selective non catalytic reduction，SNCR)和选择性催化还原法(selective catalytic reduction，SCR)等。最近，全世界出现了强化氮氧化物排放的许可标准的趋势，正大力开展排烟脱氮技术的研发。其中，选择性催化还原法的脱氮效率很高，在70-90％左右，因此被广泛采用。

燃烧中降低技术包括，作为对燃烧过程中的燃烧温度、氧气浓度等的燃烧条件进行变更的燃烧条件变更技术的低过量空气燃烧(low excess air firin g)技术、BOOS(burners out of Services)技术、Over Fire Air(OFA)燃烧技术、排气再循环(flue gasrecirculation，FGR)技术、气体再燃烧(gas reburn)技术及低氮氧化物燃烧器等。

低氮氧化物燃烧器作为一种对将燃料和氧气进行混合的燃烧器进行改良使得能够抑制氮氧化物的生成的设备，正在朝着通过降低氮氧化物的生成降低氮氧化物的排放浓度的方向进行研究及开发(参照非专利文献2)。