[发明专利]天然气锅炉燃烧器

说明书

一种天然气锅炉燃烧器，包括：炉膛、主燃料腔、空气腔、二级燃料入口以及值班燃料腔，其中，所述空气腔中的空气分N路由所述主喷嘴管道入射，经过所述主燃料腔时和与燃料进行掺混得到预混气，所述预混气经主喷嘴管道出口喷入炉膛；所述值班燃料腔中的燃料气分M路从值班燃料喷入所述炉膛，其中N≥3，M≥3。本发明的天然气锅炉用燃烧器燃料空气混合更均匀，加上采用燃料轴向分级燃烧，火焰峰值温度低，有利于优化炉膛温度场，降低NO_x排放。

技术领域

本发明属于天然气锅炉低氮燃烧技术领域，具体涉及一种天然气锅炉燃烧器。

背景技术

现今，人们的生活和生产活动中常需要热水锅炉、蒸汽锅炉，尤其是北方，在每年冬季供暖的时候，会有大量的热水锅炉投入运行。为了提高锅炉的工作效率，需要提高燃烧当量比，增加炉膛温度提高换热效率，同时减少空气带走的热量。高当量比情况下，锅炉燃烧易生成大量的氮氧化物(NO_x)，包括一氧化二氮、一氧化氮和二氧化氮等。氮氧化物对动植物造成毒害，也是形成酸雨、酸雾和光化学烟雾的主要原因之一。

随着环保意识的逐步增强，相应的氮氧化物的排放标准也在日益严格，2017年北京提出的在用锅炉氮氧化物排放要达到80mg/m³的标准，改扩建的要达到30mg/m³的标准。如何满足排放需要，同时兼顾锅炉效率，是一对矛盾，需要开发新型的锅炉高效低氮燃烧技术。

目前美国和欧洲国家在控制NO_x排放方面有着丰富的经验和先进的技术。他们主要采用外部FGR(Flue Gas Recirculation)的方法，可以将NO_x降低到30mg/m³以下，但FGR的使用会导致锅炉的效率降低，容易导致燃烧不稳定。在我国北方采用FGR技术，由于冬季气温偏低，在回流烟气中会形成冷凝水，长期下去会侵蚀设备，燃烧器容易出现故障，降低设备运行寿命。因此，本领域还缺乏一种不采用FGR的高效低氮燃烧器，可实现高效低氮，如何设计燃烧器，如何能在减少氮氧化物排放的同时，仍然可以保持锅炉效率，是目前需要解决的主要问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种天然气锅炉燃烧器，以便解决上述问题的至少之一。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种天然气锅炉燃烧器，包括炉膛、燃烧器头部组件以及二级燃料入口。燃烧器头部组件包括主燃料腔、空气腔以及值班燃料腔。其中，主燃料腔为圆柱形，所述圆柱底面连有一燃料进口管道，所述圆柱一个端面与炉膛连接并密封炉膛；空气腔为圆柱形，位于所述主燃料腔外侧，所述圆柱底面连有一空气进口管道，靠近炉膛一侧通过周向均匀布置的N个主喷嘴管道连接到所述炉膛，所述N个主喷嘴管道穿过所述主燃料腔，主燃料通过主喷嘴管道上沿周向均布的多个主燃料孔进入所述N个主喷嘴管道与空气充分混合后，由主喷嘴管道出口进入炉膛燃烧，其中，N≥3；值班燃料腔为圆柱形，位于所述空气腔外侧，背对炉膛的端面连接值班燃料进口管道，靠近炉膛的端面通过沿周向均匀布置的M个值班燃料喷嘴管道连接到所述炉膛，其中M≥3；二级燃料入口设置于所述炉膛中部侧面，垂直于炉膛壁面，独立运行，调节燃料与空气的比例；所述值班燃料喷嘴管道中心和所述主喷嘴管道中心位于同一个圆周上，间隔均匀；所述值班燃料喷嘴管道末端装有值班燃料引射管。

进一步地，所述主喷嘴管道的出口与所述值班燃料引射管出口平齐。

进一步地，所述主燃喷嘴与所述值班燃料喷嘴均匀分布在同一个圆周上。

进一步地，所述值班燃料喷嘴的引射管内径是值班燃料喷嘴出口直径的1.5～3倍。

进一步地，所述主喷嘴管道的出口所在圆周距离所述燃烧器外圈的距离为主喷嘴直径的1.0～3.0倍。

进一步地，所述主喷嘴管道出口直径为所述值班燃料喷嘴管道出口直径的2.5～5倍。