[发明专利]一种气体燃料的低氮燃烧器

说明书

一种气体燃料的低氮燃烧器，包括喷口、燃气枪组件和风箱，燃气枪组件包括燃气枪中心管和若干燃气喷枪。喷口内布置有环形稳焰盘、烟气回流室和环形风道。烟气回流室设置在燃气枪中心管和燃气喷枪之间，包括内筒和外筒。环形稳焰盘为环形薄片，设置在燃气枪中心管的前端且与内筒前部内壁面连接。环形风道环绕着设置在烟气回流室外侧，内设燃气喷枪。喷口出口端内壁面设置有烟气引射器，形成带喉部的空气流道；烟气引射器上倾斜着开设有连通孔引入烟气。烟气回流室与环形风道之间形成带喉部的空气通道，将环形稳焰盘附近的烟气吸入空气流。本发明具有将烟气吸入降低氧浓度或主燃烧区温度的自动调节功能，使得氮氧化物排放降低的同时燃烧稳定性好。

技术领域

本发明涉及一种气体燃料的低氮燃烧器，属于燃烧技术领域。

背景技术

气体燃料的燃烧器是一种燃烧气体燃料，提供热量或者热烟气的设备，广泛的使用在燃气锅炉、热风炉等燃烧设备中。气体燃料，如天然气、煤气、解析气、热解气等，其燃烧后的主要污染物是氮氧化物和二氧化硫。二氧化硫的生成主要决定于燃料中的含硫量，而氮氧化物的生成与燃烧器的设计密切相关。近些年来，我国对于燃烧设备的环保要求越来越严格，以燃气锅炉为例，北京市颁布了《锅炉大气污染物排放标准》(DB11/139-2015)，要求新建锅炉大气污染物排放浓度不得高于30mg/Nm³(换算到3.5％的排烟O₂浓度)。这对于气体燃料的燃烧器技术提出的新的挑战。

目前主流的非预混式低氮燃烧器技术在不投入烟气再循环技术的条件下，氮氧化物的原始排放一般在70～120mg/Nm³，使用了烟气再循环技术后，少数燃烧器的原始排放可达到小于30mg/Nm³的氮氧化物排放标准。但是，当使用了较高比例的烟气再循环之后，由于燃烧火焰温度降低，许多燃烧器出现了火焰不稳、震荡、熄火等问题，这给燃烧设备的运行带来了很大的危险。另外一些预混的燃烧技术，例如表面燃烧、多孔介质燃烧等，能够在保证稳定燃烧的前提下实现氮氧化物排放小于30mg/Nm³。然而，预混燃烧技术要求燃烧前燃料和空气已经完全混合，如果操作不当则可能发生爆炸，带来很大的安全隐患。另外一方面，工业生产中经常需要因地制宜，选择低热值燃气，例如煤气、工业合成气、解析气等作为燃料。由于这些低热值燃气的热值低、火焰温度低，低氮燃烧过程的稳定性出现了更大的问题。因此，市场上急需开发一种非预混式低氮燃烧技术，在保持稳定燃烧的前提下，实现氮氧化物排放小于30mg/Nm³。可以预期，若该技术问世，将具有很强的市场竞争力。同时，由于显著降低的氮氧化物的排放，该技术具有良好的环境效益。

发明内容

本发明旨在提供一种燃用气体燃料的低氮燃烧器，在保证燃烧稳定的前提下，实现氮氧化物排放小于30mg/Nm³，以满足日益严苛的环保标准。

本发明通过以下技术方案实现：

一种气体燃料的低氮燃烧器，能够穿过炉墙设置在炉膛内，所述燃烧器包括截面为环形的喷口、燃气枪组件和风箱，所述风箱与所述喷口连接，且所述风箱设置在所述炉墙外侧；所述喷口穿过所述炉墙伸入所述炉膛内，所述燃气枪组件设置在所述风箱与喷口中；所述燃气枪组件包括燃气枪中心管和若干环绕着连接在所述燃气枪中心管周围的燃气喷枪，所述燃气喷枪呈圆周均匀分布布置；所述喷口内布置有环形稳焰盘、烟气回流室和环形风道，所述烟气回流室设置在所述燃气枪中心管和所述燃气喷枪之间，所述环形风道环绕着设置在所述烟气回流室外侧，所述燃气喷枪设置在所述环形风道中。

上述技术方案中，所述环形风道包括同心设置的内圆管和外圆管以及连接所述内圆管和外圆管的环形前端面，所述燃气喷枪从所述环形风道的环形前端面穿出进入炉膛；所述外圆管外壁与所述喷口内壁之间形成空气流道，所述内圆管的内壁与所述烟气回流室外筒之间形成空气通道；所述环形风道的环形前端面开设有若干个小孔。