[发明专利]一种低NOx排放的无焰燃烧装置及其燃烧方法

说明书

本发明公开了一种低NOx排放的无焰燃烧装置及其燃烧方法，该无焰燃烧装置包括烧嘴本体、耐高温耐火材料制成的烧嘴砖，烧嘴砖上设置预燃室，以及燃料管道、一次空气通道、二次空气通道等。预燃室底部的设置有至少一个燃料喷口；预燃室的底部设置有一次空气环缝；烧嘴砖上设置有二次空气喷孔，二次空气喷孔由若干第一二次喷孔和若干第二二次喷孔组成，且第一二次喷孔的孔径小于第二二次喷孔的孔径。该无焰燃烧燃烧装置及其燃烧方法，可实现燃烧装置低温和高温两种燃烧模式，满足工业实际应用，在低温燃烧阶段可提高低温启炉燃烧的稳定性，保证安全；在高温阶段实现高效、低污染的无焰燃烧，降低能耗和污染，改善产品质量，提高窑炉寿命。

技术领域

本发明属于工业燃烧器领域，涉及一种钢铁、化工、锅炉、玻璃、有色金属冶炼等高温炉窑用低NOx排放的无焰燃烧装置及其燃烧方法。

背景技术

钢铁、锅炉、石化、玻璃、有色金属冶炼等行业存在大量高温窑炉，以各种气体燃料、燃油等液体燃料，以及固体燃料进行燃烧，提供生产工艺所需要的热量和高温环境。高温燃烧是一种剧烈的化学反应过程，火焰窑炉不仅产生各种CO₂等废气，同时产生NOx、SO₂等多种污染物，CO₂也是导致气候变化的最主要原因。节约能源、降低各种污染物的生成浓度和排放总量，是社会和法律的基本要求，也是各个生产企业的义务。

NOx是造成雾霾的重要原因，也会导致严重的人类健康问题，是主要的工业窑炉大气污染物之一。在高温燃烧过程中，NOx的生成有自身的机理，基于NOx在燃烧过程中形成机理的研究，国内外研究、开发了众多的低NOx燃烧器、燃烧装置和燃烧方法，如：

已公开专利CN104990078 A披露了一种可快速实现无焰燃烧的燃烧器和燃烧方法，其设置有一中心燃气喷管、一环路燃气喷管、两对称空气喷管和一环路空气喷管，并且在中心燃气喷管和环路燃气喷管的前端连接一前端设置有一环状突起的稳焰钝体，快捷地实现有焰燃烧与无焰燃烧的切换。虽然该公开专利从原理上实现了无焰燃烧，但结构简单，没有考虑工业实际应用中各种燃料，以及工业窑炉实际的加热工艺要求，难以满足实际应用。

已公开专利CN104266190 A披露了一种富氧无焰燃气燃烧器及其控制方法，其在普通常规燃烧器上，设置纯氧喷管，借助于高速氧气射流对燃烧烟气的卷吸，控制氧气与烟气的混合比例，降低氧气浓度，再与燃气燃烧，实现无焰燃烧，达到提高温度均匀性，降低NOx以及节能的目的。但该公开专利需要高速高压力的纯氧，而又不能完全取消空气，设备和整个燃烧的管道系统复杂；难以应用于氧气缺乏的工厂，且造价高。

已公开专利CN104633658 A披露了一种低氧化氮烧嘴，烧嘴本体设置有可将燃料引入燃烧区的燃料喷嘴和可将空气引入燃烧区的一级空气喷嘴、二级空气喷嘴、三级空气喷嘴，采用依次连通的三级燃烧结构，将燃烧所需的空气分三级供入，可在确保燃烧稳定的同时，避免局部的高强度燃烧，大幅度降低了NOx。但该公开专利不能实现无焰燃烧，NOx浓度降低有限，已难以满足当前环保，以及未来环保要求。

已公开专利CN102230623 A披露了一种扁平燃烧装置，包括喷口布置单元、分别连接于喷口布置单元两侧的进气单元和火焰控制单元，喷口布置单元上设置有燃气喷口、一次空气喷口、二次空气喷口和火焰稳定区。其采用扁形的燃料喷口和特殊布置的多级空气喷口，实现分级燃烧，以及燃烧火焰的扁平形状，提高加热温度的均匀性。但该公开专利同样采用传统的有明显火焰的燃烧方式，存在NOx偏高的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术中所存在的缺陷，提供一种钢铁、化工、锅炉、玻璃、有色金属冶炼等高温炉窑用低NOx排放的无焰燃烧装置及其燃烧方法。