[发明专利]低Nox焦炉煤气燃烧器

说明书

本发明公开了一种低Nox焦炉煤气燃烧器，在燃烧器的二次风道内周向均匀设置有两个及两个以上主燃气枪，沿燃烧器的一次风道轴线设置有中心点火枪，二次风道的喷口处设置有二次风扩锥，主燃气枪的喷嘴延伸到二次风扩锥端部，主燃气枪以5°～30°的角度，50m/s～85m/s的速度向燃烧器的端部周围烟气区域喷射焦炉煤气，用于卷吸燃烧器周围烟气，从而降低燃烧器端部的燃烧温度。

技术领域

本发明涉及锅炉技术领域，尤其是一种锅炉燃烧器。

背景技术

焦炉煤气是一种中高热值煤气，主要由氢气和甲烷构成，其中氢气成分约占55％～60％。因氢气含量较高，使得焦炉煤气的燃烧特性类似于氢气，具有较快的燃烧速度，较高的理论燃烧温度，并且火焰行程短，回火趋势强。中国科学院工程热物理研究所的研究者在论文《氢含量对氢气/甲烷混合气扩散燃烧特性的影响研究》中还发现，随着氢气占比的增加，氢气和甲烷混合气体的燃烧温度升高，NOx排放随之增大，火焰行程变短，燃烧稳定性增加，火焰难以吹熄。实际运行中也常发现，燃用焦炉煤气锅炉NOx排放经常要超过天然气锅炉的NOx排放。同时焦炉煤气中焦油含量较高，容易堵塞焦炉煤气燃烧器喷口，严重时甚至造成燃烧器烧损，严重影响燃烧器及锅炉设备的安全稳定运行。

目前针对焦炉煤气的燃烧特性，已经开发申请了少量的焦炉煤气燃烧器技术，如专利CN201720664874.6-低压焦炉煤气燃烧器，专利CN201520181071.6-一种改进型焦炉煤气燃烧器中提供的燃烧器结构。但这些侧重于强化燃烧设备的可靠性，如给焦炉煤气增设值班火焰枪以避免熄火，提高焦炉煤气的喷口速度避免回火，增设过滤网避免焦油堵塞等，都未从降低燃烧温度的角度考虑减少NOx排放的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种焦炉煤气燃烧器，可以降低焦炉煤燃烧锅炉NOx的排放。

本发明的基本原理：为了解决背景技术中的问题，本发明基于烟气再循环降低炉膛内火焰温度的基本原理，采用了燃烧器焦炉煤气高速射流卷吸炉膛内周围烟气的技术，并结合燃烧器燃料分级燃烧技术和燃烧器空气分级燃烧技术，以获得更低的炉膛内燃烧温度，实现炉膛内的烟气卷吸再循环，从而降低炉膛内燃烧温度，获得较低的NOx排放。

基于上述基本原理，本发明所采用的技术方案是：低Nox焦炉煤气燃烧器，在燃烧器的二次风道内周向均匀设置有两个及两个以上主燃气枪，沿燃烧器的一次风道轴线设置有中心点火枪。二次风道的喷口处设置有二次风扩锥，主燃气枪的喷嘴延伸到二次风扩锥端部，主燃气枪以5°～30°的角度，50m/s～85m/s的速度向燃烧器的端部周围烟气区域喷射焦炉煤气，用于卷吸燃烧器周围烟气，从而降低燃烧器端部的燃烧温度。

进一步地，所有主燃气枪的喷口流量总和占总燃气量的90％～99％，保证通过多个主燃气枪将很大部分的焦炉煤气的焦炉煤气均匀地分散，从主燃气枪高速喷出的焦炉煤气用于卷吸燃烧器周围烟气，从而降低燃烧器端部的燃烧温度。

进一步地，二次风道入口设置有调节二次风量的二次风调节门，二次风量占总风量的20％～60％，二次风风速为30m/s～50m/s，主燃气枪布置在二次风通道内，通过二次风调节门减少二次风量，实现更大尺度的燃料分级燃烧，也可使焦炉煤气卷吸烟气量进一步增加。

进一步地，一次风道的一次风量占总风量的40％～80％，一次风风速为30m/s～50m/s，一次风采用大流量比和较高速度设计，风量较二次风更高，配合点火枪套筒和稳燃器形成宽尺寸中心回流区，实现燃烧器收缩型的火焰结构，避免高速射流的焦炉煤气过于扩散。

进一步地，二次风道的喷口端部设置有延迟混合板，以避免二次风和焦炉煤气提前混合。

进一步地，中心点火枪上套装有点火枪套筒，点火枪套筒内风速为5～20m/s，用于冷却中心点火枪或值班火焰枪。

进一步地，一次风道的端部和二次风道的端部之间设置有延迟混合环，可避免焦炉煤气提前和一次风接触，强化空气分级燃烧。