[发明专利]一种深度烟气循环燃油低NOx燃烧方法及其装置

说明书

本发明公开了一种深度烟气循环燃油低NOx燃烧方法及其装置，该燃烧装置由外筒、旋流器、文丘里喷管和中心筒组成，旋流器和中心筒的制作材料表面镀氟或喷氟处理。采用外循环烟气与空气的混合物为氧化剂，外循环烟气倍率(与空气燃烧烟气量的比值)为25％～80％，烟气空气混合物温度大于锅炉排烟温度5℃～10℃，外筒的扩口角度β₂为45°～75°、扩口深度为0.08DN～0.12DN(Diameter Nominal,外筒公称直径，单位：mm)，旋流器的旋流强度为0.6～1.8、旋流轴向分速度为10m/s～35m/s，文丘里喷管的长度L为0DN～1.05DN、高度H为0DN～0.3DN、收缩角α为35°～55°、扩张角β₁为45°～75°，中心筒内布置油喷嘴和点火器，中心筒内油喷嘴四周直流风的速度为5m/s～15m/s。

技术领域

本发明属于热能工程燃烧技术领域，涉及一种深度烟气循环燃油低NOx燃烧方法及其装置。

背景技术

目前，燃油燃烧采用空气分级、燃料分级、烟气再循环等方法的有焰燃烧模式降低NOx排放浓度的最好水平为小于120mg/Nm³(O₂＝3.5％)。

本课题组在上海市科委资助下，经过近8年的长期研究，通过试验开发出深度烟气循环燃油低NOx燃烧器，其NOx排放浓度小于50mg/m³(O₂＝3.5％)。

发明内容

本发明深度烟气循环燃油低NOx燃烧方法及其装置采用高倍率烟气外循环，同时旋流组合文丘里喷管射流强化炉膛烟气内循环，即运用燃油锅炉内外烟气深度循环的方法，燃油燃烧器工作在有焰燃烧向无焰燃烧转化的过渡火焰状态，从而使燃油锅炉NOx排放浓度降低到50mg/m³(O₃＝3.5％)以内。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案，主要包括：

深度烟气循环燃油低NOx燃烧装置采用外循环倍率为25％～80％的烟气与空气的混合物作为氧化剂，利用轴向旋流器和文丘里喷管产生的复合射流促使炉膛烟气强烈内循环，即锅炉的内外烟气循环都得到深化，从而使燃油燃烧进入到有焰燃烧向无焰燃烧转化的过渡火焰状态。

本发明提供了一种深度烟气循环燃油低NOx燃烧装置，主要包括：

所述燃烧装置包括外筒、旋流器、文丘里喷管和中心筒，所述旋流器和中心筒的制作材料表面镀氟或喷氟处理，所述外筒与所述中心筒之间设置旋流器和文丘里喷管，所述文丘里喷管出口处设置有扩口，所述中心筒内设置油喷嘴和点火器，所述油喷嘴的出口和中心筒出口端面平齐。

所述外筒的扩口角度β₂为45°～75°、扩口深度为0.08DN～0.12DN(DiameterNominal,外筒公称直径，单位：mm)。

所述燃烧装置采用外循环烟气与空气的混合物为氧化剂，外循环烟气倍率为28％～80％，烟气空气混合物的温度大于锅炉排烟温度5℃～10℃。

所述旋流器采用轴向旋流器，所述轴向旋流器的旋流强度为0.6～1.8、旋流轴向分速度为10m/s～35m/s。

所述燃烧装置的文丘里喷管的长度L为0DN～1.05DN，高度H为0DN～0.3DN，收缩角α为35°～55°、扩张角β₁为45°～75°。

所述燃烧装置的中心筒内油喷嘴四周直流风的速度为5m/s～15m/s。

所述燃烧装置采用的燃料为柴油，或重油，或生物燃油。

所述燃烧装置的上述结构参数和运行参数组合能使燃油燃烧器工作于有焰燃烧向无焰燃烧转化的过渡火焰状态，从而使燃油锅炉NOx排放浓度降低到50mg/m³(O₃＝3.5％)以内。