[发明专利]一种高温烟气多级回流低氮燃烧器及其燃烧方法

说明书

本发明公开了一种高温烟气多级回流低氮燃烧器及其燃烧方法，燃烧器包括外壳、燃料母管和燃烧头，燃料母管设置在外壳内，且两者之间形成空气通道。燃烧头包括连接管、二次燃料管、一次燃料管、二次燃料分配环管和旋流盘。二次燃料分配环管呈同心圆式设置在旋流盘外周，共同作为燃烧头的出口。外壳前端内壁面设置有涡流板，且一一对应式设置在烟气回流孔处。使一次风和燃料气分别通过空气通道和燃料母管进入燃烧器；使燃料气分别通过一次燃料管和二次燃料管分流成为一次燃料气和二次燃料气。一次燃料气在旋流盘中心形成值班火焰。二次燃料气与空气形成高速射流，卷吸高温烟气形成多级回流。本发明具有燃料分级、火焰分散、低NOx燃烧等优点。

技术领域

本发明涉及一种高温烟气多级回流低氮燃烧器及其燃烧方法，属于燃烧技术领域。

背景技术

随着经济的快速发展，能源消耗快速增加以及全球气候变暖形势严峻，大气污染问题引起越来越广泛的关注。氮氧化物(NOx)是大气的主要污染物之一，不仅能形成酸雨，也是形成PM_2.5的关键前驱物。因此进一步控制氮氧化物(NOx)排放对可持续发展至关重要。对于天然气锅炉来说，发展高效、低氮的燃烧器刻不容缓。

目前主要的低氮燃烧技术包括分级燃烧、无焰燃烧、烟气再循环、预混燃烧等。其技术路线主要围绕降低燃烧温度、减少反应物停留时间从而减少热力型NOx生成展开。各种低氮燃烧技术兼有优缺点，例如空气分级燃烧应用广泛，但减排效果有限；烟气再循环改造简易，然而进一步降低NO_X排放将导致燃烧不稳定，并会对锅炉的稳定性产生一定影响；贫燃预混NOx减排效果好，但锅炉热效率会有所下降，而且可能会导致回火或者熄火。炉内烟气混合的技术近年获得较大的发展，然而由于采用文丘里方式进行混合，混合的均匀性以及烟气卷吸量受到运行参数的影响，或者无法降低NO_X生成或者导致燃烧的不稳定。因此，如何结合燃料分级、炉内烟气多级回流和稳燃措施，进而实现低氮燃烧，是进一步降低NO_X排放的一个有效方法。

发明内容

本发明旨在提供一种高温烟气多级回流低氮燃烧器，在中心值班火焰形成的回流区,帮助获得稳定燃烧的部分预混和贫燃料的火焰，进而降低值班火焰的燃烧温度和NO_X的生成；在主燃料区域，通过空气射流形成的炉膛内大回流区，在促进主燃料和值班火焰的接续燃烧、空气与燃料的混合、以及回流高温烟气降低了氧分压，进而实现了稳定燃烧和降低NO_X生成；主燃料出口附近回流的高温烟气，在燃料着火前与燃料混合，实现主燃料初期的柔和燃烧，通过上述分级燃料、分级回流的方法，实现稳定的低NO_X燃烧，使得NO_X排放小于30mg/Nm³(@3.5％O₂)。

本发明通过以下技术方案实现：

一种高温烟气多级回流低氮燃烧器，包括外壳、燃料母管和燃烧头，所述燃料母管同中心轴式设置在所述外壳内，且所述燃料母管外壁面与所述外壳内壁面之间形成空气通道；以燃料喷出端为前，入口端为后，所述燃烧头设置在所述燃料母管前端；

所述燃烧头包括连接管、二次燃料管、一次燃料管、二次燃料分配环管和旋流盘；所述二次燃料分配环管呈同心圆式设置在所述旋流盘外周，共同作为所述燃烧头的出口；

所述连接管后端插入式与所述燃料母管相连，前端设有密封盘，所述密封盘上设置有两个以上一次燃料管，所述一次燃料管呈射线状连接在所述连接管与所述旋流盘之间，并在所述旋流盘上设置有一次燃料喷口与所述一次燃料管相通；

所述连接管前端侧面设置有两个以上的二次燃料管，所述二次燃料管连接在所述连接管和所述二次燃料分配环管之间；所述二次燃料分配环管外侧均匀开设有若干二次燃料喷口；

所述旋流盘上还设置有若干旋流缝，所述一次燃料喷口均匀设置在若干旋流缝之间；