[发明专利]一种欠氧预混燃烧与回流低氧预混燃烧的分级燃烧装置

说明书

本发明涉及欠氧预混燃烧与回流低氧预混燃烧的分级燃烧装置，有效解决燃烧强度高、燃烧效率高、氮氧化物含量低的问题。煤气进口管和空气进口管与煤气空气预混合环道的外壁连通，煤气空气预混合环道内侧装有预混气旋流喷嘴，预混气流喷出通道底部装有中心装有向上的蒸汽喷吹管的燃烧器排渣漏斗，煤气空气预混合环道底部有预混环道排渣管；预混气流燃烧通道装在燃烧装置炉底上面，连接预混气流喷出通道，回流稳焰罩同心罩在预混气流燃烧通道上口部，底部固定在燃烧装置炉底，回流稳焰罩下部中心周向有燃烧气流喷出口，连通二次燃烧环形通道；空气进口管与二次气流分配环管相连，二次气流分配环道上部有二次空气喷出管，并向上连通二次燃烧环形通道。

技术领域

本发明涉及工业炉窑类的热利用设备的燃烧装置，特别适合于低热值煤气获取高温烟气的热风炉、锅炉、加热炉、熔炼炉、回转窑、隧道窑、梭式窑等工业炉窑使用的一种欠氧预混燃烧与回流低氧预混燃烧的分级燃烧装置。

背景技术

在工业炉窑的应用领域，针对燃烧不同燃气的条件下，既能获得高效可控的完全燃烧又能有效降低燃烧过程中氮氧化物（NOx）的生成量，已经成为燃烧装置实现高效、节能、环保与安全使用的主要技术方向。为此，在工业炉窑燃烧器的结构设计上除了必须实现快速均匀混合与高强度稳定燃烧外，还能针对不同的燃气品种实现燃烧过程的调节与可控，最终在获取高温热能的同时使得氮氧化物的含量符合相关规定。显见，氮氧化物可控的燃气燃烧对燃烧装置、燃烧室结构、以及相互间的合理配置等提出了较高的技术要求。

纵观目前各种工业炉窑使用的常规燃烧器，明显存在因设计理念问题而引起的结构上的各种问题，如燃气与空气之间混合不均匀、不恰当的空燃比、与燃烧不完全等。尤其是在燃气与空气的不均匀混合，常常导致在在较低的燃烧温度下出现燃烧烟气中氮氧化物含量超标，这就是燃烧过程中存在局部高温且氧含量过高或者过低的燃烧状态。前者可以采用分级燃烧与氧浓度控制技术来抑制氮氧化物的生成，而后者氮氧化物超标是因局部高温导致燃气裂解而出现后续的炭微粒燃烧所致，亦采用喷吹水蒸气与分级可控燃烧予以调整，达到在降低燃烧温度的同时也抑制氮氧化物生成。基于上述分析，提出一种新结构燃烧装置，用以完成气体燃料燃烧程中的强旋混合与强制回流混合燃烧，且两级燃烧过程都应该是预混燃烧过程，也就是完成高温欠氧（低空燃比）预混燃烧与未燃尽燃气与二次空气充分混合的高温低氧（空燃比适当）的预混燃烧，实现合理氧浓度下的燃烧强度高、燃烧效率高、氮氧化物含量低的燃烧过程，为气体燃料燃烧不需要设置烟气脱氮（硝）装置的问题，实现低氮无污染排放的燃烧装置是十分必要的。

发明内容

出于对工业炉窑实现控温、控氧、控燃的高效、节能、低氮（环保）的燃烧技术的追求，有针对性地提出一种欠氧预混燃烧与回流低氧预混燃烧的分级燃烧装置，可有效解决燃烧强度高、燃烧效率高、氮氧化物含量低、气体燃料不需设置烟气脱氮（硝）的问题。

本发明解决的技术方案是，一种欠氧预混燃烧与回流低氧预混燃烧的分级燃烧装置，包括由预混气流喷出通道、预混气旋流喷嘴、煤气空气预混合环道、煤气进口管、一次空气进口管、燃烧器排渣漏斗、预混环道排渣管构成燃烧器功能组件；由预混气流燃烧通道、回流稳焰罩、燃烧装置炉底及燃烧气流喷出口构成燃烧及燃烧烟气回流功能组件；以及由二次空气进口管、二次气流分配环管、二次空气喷出管、燃烧装置筒状墙体、燃烧装置炉底构成二次燃烧与喷出功能组件；煤气进口管和一次空气进口管呈水平倾斜对称与煤气空气预混合环道的外壁连通，煤气空气预混合环道内侧装有沿周向均布的多个水平倾斜的预混气旋流喷嘴，用以连通预混气流喷出通道，预混气流喷出通道底部装有燃烧器排渣漏斗，燃烧器排渣漏斗中心装有向上的蒸汽喷吹管，煤气空气预混合环道的底部装有预混环道排渣管；预混气流燃烧通道按装在燃烧装置炉底上面中心，并与下部的预混气流喷出通道连通，回流稳焰罩同心罩在预混气流燃烧通道上口部外面，底部固定在燃烧装置炉底上，形成燃烧烟气回流环形通道，回流稳焰罩下部围绕中心周向均匀布有燃烧气流喷出口，用以连通回流稳焰罩与燃烧装置筒状墙体之间的二次燃烧环形通道；二次空气进口管以水平倾斜对称连通二次气流分配环管，二次气流分配环道上部有沿周向均布的固定在燃烧装置炉底上的多个二次空气喷出管，并向上连通二次燃烧环形通道。