[发明专利]一种火焰筒、工业低氮燃烧器和燃气火焰逐级放大方法

说明书

本发明公开了一种火焰筒、工业低氮燃烧器和燃气火焰逐级放大方法，燃气火焰逐级放大方法主要以火焰筒的方式体现，火焰稳定，NOx排放低；火焰筒出口喷射出高速烟气，引射炉内烟气回流，从而实现温度均匀的低氮燃烧，在没有烟气外循环的情况下，可将NOx排放量控制在20毫克每标方(3.5％O₂)以下。利用燃气火焰逐级放大方法的工业低氮燃烧器，火焰筒内为过量空气系数大于1的预混燃烧；火焰筒外燃气预混后在燃烧器内被火焰筒喷口喷出的高温烟气引燃，着火气体体积膨胀加速后从燃烧器出口高速喷出，引射炉内烟气掺混均匀；燃烧器喷口伸出炉膛前墙；在燃烧器外侧背风面喷入部分燃气与回流烟气混合后再与燃烧器喷口火焰相遇，实现缓慢的低氧燃烧。

技术领域

本发明涉及工业低氮燃烧器技术领域，具体涉及一种火焰筒、工业低氮燃烧器和燃气火焰逐级方法。

背景技术

燃气燃烧器所产生的氮氧化物主要为热力型NOx，热力型NOx是由空气中的氮在高温条件下氧化而成，生成量的多少主要取决于温度和烟气在高温区停留的时间。试验表明，在相同条件下，NOx生成量随温度增高而增大，当温度低于1500℃时，几乎不生成热力型NOx；理论表明，NOx生成多少，与燃烧时高温烟气在高温区停留时间成正比。因此，从热力型NOx的生成机理考虑，对于燃气燃烧器应合理组织燃烧，避免产生燃烧高温区并且缩短烟气在高温区停留时间。

近几年气体燃料的低氮燃烧出现了一种全预混金属纤维表面燃烧技术，燃气和空气预混之后在金属纤维表面燃烧，一般来说低功率时表面燃烧颜色从红色、桔黄变为黄色，通常叫做红焰模式，燃烧强度可从100kw/m2变到800kw/m2，随着功率的进一步提高，表面燃烧发展到蓝焰模式，燃烧强度达到1000kw/m2以上，负荷调节范围非常宽。金属纤维表面燃烧技术使得温度分布均匀，没有局部高温存在，因此能够更好的抑制NOx的生成。虽然这种预混燃烧的方式拥有火焰短和NOx排放值低等优点，但仍然无法避免回火振动和爆燃的风险。

发明内容

技术问题：针对现有技术的不足，本发明提供了一种火焰筒、工业低氮燃烧器和燃气火焰逐级方法，即保留了全预混金属纤维表面燃烧良好的降氮性能，又能够解决全预混金属纤维表面燃烧回火爆燃所存在的安全隐患，在使用天然气做燃料时能够实现在没有烟气外循环的情况下，NOx的排放在20毫克每标方(3.5％O₂)以下。

技术方案：一种火焰筒，所述火焰筒的筒壁设有若干个进气孔隙，所述火焰筒包括若干级轴向依次连接的筒壁，相邻级筒壁之间存在气膜间隙，且气膜间隙朝向助燃风来流方向；所述助燃风为燃气与空气的混合气体。

进一步的，所述火焰筒由多孔金属、蜂窝金属、金属丝网、金属纤维编制物或碳化硅等非金属特殊材料加工而成，金属纤维的直径在10～100um之间，所述金属的材质包括各种铁铬铝合金。

进一步的，各级筒壁之间的气膜间隙及火焰筒上的进气孔直径均小于所用燃料的熄火直径。

一种燃气火焰逐级放大的工业低氮燃烧器，包括燃烧器壳体、火焰筒、中心气枪、一次风配风组件、点火装置；一次风配风组件上设有一次风入口；所述火焰筒、点火装置和中心气枪设置于一次风配风组件内；中心气枪的喷头延伸至火焰筒内；火焰筒的筒壁设有若干个进气孔隙；所述中心气枪沿枪身径向设有若干个一级预混燃气喷孔；燃气火焰逐级放大方法以火焰筒及中心气枪组合的形式体现在燃烧器上。

进一步的，所述火焰筒包括若干级轴向依次连接的筒壁，相邻级筒壁之间存在气膜间隙，且气膜间隙朝向助燃风来流方向。

进一步的，各级筒壁之间的气膜间隙及各级筒壁上的孔隙直径均小于所用燃料的熄火直径。