[发明专利]一种直流与旋流结合、炉膛多级供风低氮燃烧工艺及装置

说明书

本发明属于燃气燃烧领域，尤其是一种直流与旋流结合、炉膛多级供风低氮燃烧工艺及装置，30％‑80％的燃料气作为基础热负荷从基础负荷燃气管送入旋流混合区，20％‑70％助燃风作为一次助燃风从蜗壳式风箱切向进入助燃风通道；助燃风通道出口处设有旋流调风器，助燃风按照调风器角度旋向流出通道，旋转射入直接进入的燃气流，两者在旋流混合区混合，经点火器点火燃烧。其它燃料气和二次助燃风，分别通过2‑7级管道穿过炉膛侧壁，四角切圆直流进入燃烧区，混合燃烧。烟气再循环管道分级穿过炉膛侧壁，进入燃烧区，改善燃烧效果。能够实现燃烧器与炉膛一体化设计，使大功率燃烧装置结构紧凑，可以减少投资成本和运营成本。

技术领域

本发明属于燃气燃烧领域，涉及一种燃烧装置，尤其是一种直流与旋流结合、炉膛多级供风低氮燃烧工艺及装置。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

高炉煤气、生物质裂解气作为大量存在的低热值燃料气，燃烧应用非常广泛。由于其热值低，当热功率需要量大时，往往需要多套燃烧装置，系统复杂；燃气量大，与空气混合不均匀，燃烧不完全、不均匀，燃烧效率低；燃气喷口大，火焰大，火炬长，需要炉膛截面与深度很大，但是炉膛未能用于调整燃烧气氛，氮氧化物控制难度大。

当系统需要燃烧的低热值煤气产生大功率热量时，燃烧装置尤其需要解决上述问题：单套燃烧器体积庞大、混合不充分导致燃烧不充分、氮氧化物排放不能满足排放要求。

现有的旋流、直流结合型式气体燃烧器，用于降低高热值气体燃料的混合难度，但是仅限于在烧嘴气体通道上的混合，气体在小空间内很难实现多次供风，未能充分应用炉膛组织燃烧。

而三级分级高效节能低NO_X气体燃烧器实现了三级燃料气分级燃烧，但是限于在烧嘴供气通道上分级，受结构所限，分级数量少；气体仅在供气通道有限的小空间混合，混合气体在喷口处燃烧，未能充分利用炉膛组织燃烧。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种直流与旋流结合、炉膛多级供风低氮燃烧工艺及装置。能够实现燃烧器与炉膛一体化设计，使大功率燃烧装置结构紧凑，可以减少投资成本和运营成本。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种直流与旋流结合、炉膛多级供风低氮燃烧装置，包括：炉体；所述炉体的上部设置有基础负荷燃气管1，所述基础负荷燃气管1内侧还设置有中心空气管2，所述基础负荷燃气管1一侧还设置有一次助燃风管3，所述基础负荷燃气管1外侧还设置有蜗壳式风箱18；助燃风通道19出口处设有轴向旋流调风器6；旋流混合区20处设有点火器7；所述炉体的炉壁8上设置有多级功能负荷管和助燃风口。

其原理为：利用气体通道实现部分燃气与空气的旋流混合，实现基础负荷的稳定燃烧；同时利用炉膛的大空间，实现燃气与空气的分级直流供风，分级增加热负荷。燃烧器与炉膛结合在一起，实现旋流与直流相结合的气体混合方式，在炉膛大空间内实现多级分级供风，燃烧过程从燃烧器到全炉膛充分发展，通过控制燃气与空气的配风比例，分阶段实现浓淡燃烧，改善燃烧效果，提高燃烧效率，抑制NO_X生成。

本发明的第二个方面，提供了一种直流与旋流结合、炉膛多级供风低氮燃烧工艺，包括：

30％-80％的燃料气作为基础热负荷从基础负荷燃气管送入旋流混合区；

20％-70％的助燃风作为一次助燃风从蜗壳式风箱切向通过助燃风通道进入旋流混合区；

再循环烟气与二次助燃风混合后送入炉膛；

助燃风通道出口处设有轴向旋流调风器，助燃风按照调风器角度旋向流出，射入直接进入的燃气流，两者在旋流混合区混合，经点火器点火燃烧。