[发明专利]一种解耦燃气燃烧器

说明书

本发明公开了一种解耦燃气燃烧器，属于燃烧设备技术领域，包括由外至内依次设置且同轴的外筒体、分隔筒体、燃气外筒体和燃气内筒体，燃气内筒体内形成一级风道，燃气内筒体和燃气外筒体之间形成燃气通道，燃气外筒体和分隔筒体之间形成二级风道，分隔筒体和外筒体之间形成三级风道，解耦燃烧器还包括锥台形筒体，锥台形筒体的小径端连接于分隔筒体伸入炉膛内的一端，锥台形筒体的大径端的外径小于外筒体的内径，在锥台形筒体的轴线方向上，外筒体伸入炉膛内的一端与锥台形筒体的大径端之间的距离可调。本发明提出的解耦燃气燃烧器，通过设置锥台形筒体，使得该解耦燃气燃烧器能够适用于不同的燃气和炉膛结构。

技术领域

本发明涉及燃气燃烧设备技术领域，尤其涉及一种解耦燃气燃烧器。

背景技术

天然气具有较好的使用性能，热值高、不含燃料氮，重点是控制燃烧温度以避免热力型NOx的生成。对于小容量设备，通过高过量空气系数的全预混表面燃烧可降低理论燃烧温度，并避免产生回火和脱火；浓淡燃烧(偏差燃烧)和空气/燃料分级燃烧需兼顾燃烧的稳定性和各阶段理论燃烧温度。先贫氧燃烧(中心着火区贫氧)的过程稳定性高，但燃烧温度偏高；先贫燃料燃烧(中心着火区贫燃料)的过程在降低初中期理论燃烧温度有较大空间，但不同负荷段的燃烧稳定性控制较复杂，更适应在压力较高的燃烧领域，或配有值班火焰。先贫氧的分级燃烧结合烟气再循环具有较稳定的综合性能，负荷调节比可高达10：1，各负荷段下均易实现NOx排放低于30mg/m3。该类技术目前还存在再循环烟气量偏大和CO排放不易控制等问题。

天然气燃烧技术不适合于大多其它低热值、低压力的燃气领域，针对于燃气燃烧器，工业燃气的来源十分复杂，有的为焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气等冶金工业生产的副产品，有的为炼化干气(瓦斯气)、生产甲醇、合成氨等化工工艺驰放气、解析气等，有的为煤、生物质和垃圾的热解气化气，有的为煤层气、沼气、荒煤气、垃圾掩埋坑气或其它超低热值的尾气和废气等，组分复杂多变，可燃成分既包括CH₄、H₂、CO和C_mH_n等，也含有S、N等，热值范围从低于800Kcal/m³到高于8000Kcal/m³，相同热值的火焰传播速度也因含H₂等组分不同(波动可达50％以上)而差异很大。该类燃气中许多由于热值低或不稳定，组分和压力波动大，稳燃能力或低氮燃烧能力相对较弱；有的燃气含H₂量大，高负荷火焰强度和低负荷回火控制问题突出；有的燃气含有燃料氮，NOx排放控制更为复杂。

扩散燃烧有利于抑制燃料型NOx的生成，但传统扩散燃烧以截面较小的燃气向空域较大的空气扩散为核心，虽然通过空气旋流促进双向扩散，但易产生燃烧中期的局部高温高氧，不易控制热力型NOx；部分预混火焰较易控制NOx，但存在回火和脱火的问题，稳定燃烧区间较窄；大型工业燃烧器不适宜采用表面燃烧，且采用高过量空气系数稳燃能力变差，排烟损失增大；含燃料氮的燃气不适宜采用传统的浓淡燃烧，富氧区生成NOx没有解决措施；采用烟气再循环有利于控制NOx的生成，但会降低稳燃能力，且增加了运行电耗。

由于空气、燃气扩散混合方式的限制，传统燃烧器在有限空间的分级燃烧效果有限。采用大量远离主燃区的燃尽风方案可实现大区域的分级燃烧(宏观分级)，有利于抑制燃料型NOx的生成，但在大空间不易使可燃气与助燃空气充分混合均匀，且燃尽时间缩短，会使CO排放增大；另外，由于燃料的不稳定，较难调整分级风量来控制NOx的排放。对于低热值燃气，在低负荷时区域燃烧温度较低，容易灭火，高负荷时喷口燃气流速高容易脱火；有的低热值燃气为提高稳燃能力需采用富氧或掺烧高热值燃气、长明灯等措施，有的采用卫燃带、预热空气和燃气到400～600℃来整体提高燃烧温度，增加了NOx控制的难度。由于环保要求的提高，有的工业燃气炉还需增加较复杂的SCR等烟气脱硝装置，增加了设备投资和运行维护成本。