[发明专利]一种低NOx排放的无焰燃烧装置及其燃烧方法

权利要求书

1.一种低NOx排放的无焰燃烧装置，其特征在于，包括烧嘴砖和设置于所述烧嘴砖上呈扩张状的预燃室，其中：

所述预燃室底部的设置有至少一个燃料喷口；

所述预燃室的底部设置有一次空气环缝，所述一次空气环缝呈环形设置于所述燃料喷口的外周；

所述烧嘴砖上设置有二次空气喷孔，所述二次空气喷孔由布置于所述燃料喷口上下两侧的若干第一二次喷孔和布置于所述左右两侧的若干第二二次喷孔组成，且所述第一二次喷孔的孔径小于所述第二二次喷孔的孔径。

2.根据权利要求1所述的低NOx排放的无焰燃烧装置，其特征在于，所述燃料喷口位于所述预燃室的几何中心位置的圆形或椭圆形轨迹上；

所述一次空气环缝位于所述燃料喷口外侧的所述预燃室的几何中心位置的圆形或椭圆形轨迹上；以及

所述二次空气喷孔位于所述预燃室的几何中心位置的圆形或椭圆形轨迹上。

3.根据权利要求1所述的低NOx排放的无焰燃烧装置，其特征在于，所述第一二次喷孔与所述预燃室的几何中心线平行，或相对该几何中心线向内侧具有偏向角度β，所述偏向角度β为0-60°。

4.根据权利要求1所述的低NOx排放的无焰燃烧装置，其特征在于，所述第二二次喷孔与所述预燃室的几何中心线平行，或相对该几何中心线向外侧具有扩张角度γ，所述扩张角度γ为0-60°。

5.根据权利要求1所述的低NOx排放的无焰燃烧装置，其特征在于，所述燃料喷口为圆形或椭圆形，燃料流速为8-200m/s。

6.根据权利要求1所述的低NOx排放的无焰燃烧装置，其特征在于，所述一次空气环缝内设置有旋流片，且其喷射的空气占燃料全部燃烧所需氧气的0-100％；所述一次空气环缝处的空气流速为所述燃料流速的0.1-1.5倍。

7.根据权利要求1所述的低NOx排放的无焰燃烧装置，其特征在于，所述一次空气环缝与所述二次空气喷孔均通过空气传输通道连通空气入口总管，所述空气入口总管上设置有用于调节所述一次空气和二次空气供入比例的空气调节阀；所述一次空气环缝处喷射的一次空气和/或所述二次空气喷孔处喷射的二次空气均可在各自0-100％的比例之间动态调节。

8.根据权利要求1所述的低NOx排放的无焰燃烧装置，其特征在于，所述第一二次喷孔距离所述预燃室的几何中心线的间距与其孔径的比值大于5；所述二次空气喷孔的空气流速为10-300m/s，其与燃烧产生的尾气预先混合形成氧气浓度为2-18％的混合物。

9.根据权利要求1所述的低NOx排放的无焰燃烧装置，其特征在于，所述预燃室底部的几何中心位置设置有一氧化剂喷孔，所述氧化剂喷孔设置于所述燃料喷口的内侧。

10.一种如权利要求1-10任一项所述燃烧装置的低NOx排放的无焰燃烧方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)常温启炉阶段：常温启炉阶段：在炉膛烧嘴砖温度为常温或工艺温度低于850℃左右燃料燃点时，通过空气调节阀向一次空气环缝供入一次空气，并向燃料喷孔供入燃料，进行点火；

(2)低温燃烧阶段：常温点火燃烧后，炉膛烧嘴砖温度升高，通过所述空气调节阀增大所述一次空气环缝的供入空气，或在所述一次空气环缝供入空气的同时通过所述空气调节阀向所述二次空气喷孔内供入空气，使燃烧所需氧气全部由一次空气供入或由一次空气和二次空气共同供入，进行稳定的低温燃烧；

(3)高温燃烧阶段：当炉膛烧嘴砖温度或工艺温度高于燃料自身燃点时，通过所述空气调节阀增大所述二次空气喷孔供入的二次空气，或使燃烧所需氧气全部由二次空气供入，与燃烧产物混合形成氧气浓度为2-18％的混合物，再与燃料混合后进行没有明显火焰的无焰燃烧。