[实用新型]分散燃烧无焰低氮燃烧头

说明书

本实用新型提供了一种分散燃烧无焰低氮燃烧头，该燃烧头包括风管体系和燃气管体系，风管体系包括参与围成混合腔的风筒(1)及伸入混合腔内的多个风管，燃气管体系包括伸入混合腔内的多个燃气管；风筒(1)为夹层结构，夹层中通有空气，外层壁面不设孔，位于混合腔内的内层壁面上设置空气喷孔，空气能够由风筒(1)内层壁面上的空气喷孔喷入混合腔参与燃烧；风管管壁上带有若干空气喷孔以喷射带有设定压力的空气，燃气管管壁上设置若干燃气喷孔以喷射带有设定压力的燃气，使空气和燃气能够高速混合，进行燃烧。本实用新型中燃烧头，改善燃烧与空气的混合，把一个火焰分成数个小火焰，能够有效控制热力型、快速型NOx的生成，实现无焰低氮燃烧。

技术领域

本实用新型属于工业燃烧头和锅炉领域，具体涉及分散燃烧无焰低氮燃烧头，主要用于工业燃烧头和锅炉。

背景技术

工业锅炉燃烧头多采用传统的、强制送风、扩散式的燃烧方式，该类型燃烧头的主要目的是燃尽和安全，很少有对NOx 排放做相应措施。现今，对于一些地区30mg/m³以下NOx排放的环保要求，已经出现并被采用的主要技术路线包括分散燃烧、预混燃烧、烟气再循环、和无焰燃烧：

(1)燃料分散燃烧或空气分散燃烧

两种方法最终将会使整个系统的过量空气系数保持一个定值。该技术系统较复杂，且也没有消除火焰的高温区域。

(2)贫燃预混燃烧技术

对于控制NOx的生成，这项技术的优点是可以通过当量比的完全控制实现对燃烧温度的控制，从而降低热力型NOx生成速率。但是，预混燃烧技术在安全性控制上仍存在未解决的技术难点：一是预混气体由于其高度可燃性可能会导致回火；二是过高的过量空气系数会导致排烟损失的增加，降低了锅炉热效率；三是金属丝网燃烧头容易被融化的细小灰尘粘附，维护周期短。

(3)外部烟气再循环和内部烟气再循环技术

燃烧温度的降低可以通过在火焰区域加入烟气来实现，加入的烟气吸热从而降低了燃烧温度。通过将烟气的燃烧产物加入到燃烧区域内，不仅降低了燃烧温度，减少了NOx生成；同时加入的烟气降低了氧气的分压，这将减弱氧气与氮气生成热力型NOx的过程，从而减少NOx的生成。根据应用原理的不同，烟气再循环有两种应用方式，分别为外部烟气再循环与内部烟气再循环。

对于外部烟气再循环技术来说，烟气从锅炉的出口通过一个外部管道，重新加入到炉膛内。外部烟气再循环可以减少70％的NOx生成。外循环比例对NOx控制效果也有较大影响，随着外循环比例的增加NOx降低幅度也更加明显，但循环风机电耗也将增加。

对于内部烟气再循环，烟气回流到燃烧区域主要通过燃烧头的气体动力学。内部烟气再循环主要通过高速喷射火焰的卷吸作用或者旋流燃烧头使得气流产生旋转达到循环效果。通过在火焰中心产生一个环形的再循环区域，高温气体将回到燃烧头喉部，这确保了对冷的未燃烧气体的点火，同时通过降低火焰温度和降低氧气分压减少NOx生成。

(4)无焰燃烧

传统的火焰燃烧分为预混燃烧和扩散燃烧，其主要特点包括：①燃料与氧气在高温下反应，温度越高越有助于火焰的稳定；②火焰峰面可视(甲烷燃烧的火焰一般为蓝色，有碳烟产生时为黄色)；③大多数燃料在很薄的火焰层内完成燃烧，但是燃烧反应会在下游的不可见的区域内完成。

一般情况下，火焰在点燃以后一般自己充当点火器，对来流进行点火。这就需要足够高的火焰温度来达到最小点火能量，但是高的火焰温度会使得NOx生成增加。

实用新型内容

为了解决燃气燃烧NOx排放较高的问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种无焰低氮燃烧头，NOx排放满足低排放要求，而不存在燃料分散燃烧或空气分散燃烧、贫燃预混燃烧技术、外部烟气再循环和内部烟气再循环技术、无焰燃烧所具有的局限性，从而完成本实用新型。