[发明专利]一种可卷吸烟气实现无焰燃烧的辐射管燃烧器

说明书

本发明涉及一种可卷吸烟气实现无焰燃烧的辐射管燃烧器，燃烧器设有的烧嘴和换热器分别安装于辐射管两端；烧嘴的壳体中设有调风器，用于调节进入烧嘴的一二次风比例；烧嘴壳体与混合器喷气端口连接，混合器另一端与换热器连接，助燃空气与回流烟气在混合器中混合；换热器中装有空气管，空气管中的直管通过烟气回流管连接弯管，直管内有渐缩管，烟气回流管的管壁上均布有回流窗口，烟气回流管外套有转帘或套筒；可通过转帘或套筒运动调节回流窗口的开度，用于调节烟气的卷吸量；本燃烧器具有使用成本低，寿命长，易推广和节能减排降噪效果好等特点，使用时可提供最大烟气卷吸量为55％，Kv＝1，可实现燃烧器的无焰(MILD)燃烧。

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，具体地说是涉及一种可卷吸烟气实现无焰燃烧的辐射管燃烧器。

背景技术

伴随着科学技术的不断进展，现代钢铁企业对产品加热质量的要求日益提高，特别是为了有效避免被加热表面的氧化和脱碳，间接加热技术应用日趋广泛。辐射管作为实现间接加热功能的重要加热设备，为了提高辐射管热效率，换热器在辐射管燃烧器中得到大量应用，二级乃至多级换热器被研发应用，辐射管分级燃烧技术可提升辐射管表面温度均匀性，且可一定程度上降低NOx的排放水平。但是仍存在一次燃烧局部剧烈放热，温度急剧升高，烟气排放中总NOx仍然很高等缺点。

为提升辐射管热效率并减少NOx排放量，提升辐射管温度均匀性，需要寻求新的燃烧器和燃烧方式。温和与极度低氧稀释燃烧(ModerateIntense Low Oxygen Dilutioncombustion，缩写为MILD燃烧，简称为无焰燃烧)被国际燃烧界誉为21世纪最有发展前景的燃烧技术之一，是一种容积燃烧或弥散燃烧,其特征是反应速率低、局部释热少、热流分布均匀、燃烧峰值温度低且噪音极小。该燃烧与传统小区域局部高温燃烧相比，其反应在大区域、甚至整个炉膛内进行，火焰锋面消失；NOx和CO等污染物的生成显著减少；炉膛整体温度提高、辐射传热增强。实现无焰燃烧需要满足炉内温度高于燃料的自燃点和氧气浓度足够低两个主要条件，这可通过入口的高速射流卷吸烟气实现。

钢铁行业工业炉中无焰燃烧技术的研究主要集中在明火加热炉上。不少学者创造性的尝试在辐射管内实现无焰燃烧，从烧嘴的改造入手，如2015年公开的“低NOx双端型辐射管燃烧器”，中国专利号：201410758331.1，其使用带膨胀节空气烟气混合管将辐射管末端换热器与辐射管入口连接起来，助燃空气通过空气管引入，途经空气预热器，由空气喷射头喷入带膨胀节的空气烟气混合管，引射部分高温烟气在带膨胀节空气烟气混合管中混合，稀释燃烧空气中氧含量，继而喷入燃烧室与燃气混合进行燃烧。该燃烧器虽然能够卷吸一部分高温烟气，稀释氧浓度，但是其卷吸效果有限：烟气卷吸量约为30％，通过换算，其烟气内部循环率Kv＝卷吸烟气质量流量/(空气质量流量+燃气质量流量)，Kv值约为0.5左右，无法达到无焰燃烧状态，因此仍然是传统燃烧方式。该辐射管燃烧器能够一定程度上降低NOx排放量，提高烟气的余热回收，增加辐射管温度均匀性，但是效果仍不佳。

2019年中国还有公开了“一种可调烟气回流量的低NOx辐射管燃烧系统”，中国专利申请号为201910026474.6，该燃烧系统通过设置阻力调节装置，可根据设备实际需求调节烟气回流量，有效改善辐射管内燃烧条件。虽然该结构可以起到调整烟气回流量的作用，但是该回流结构本身提供的最大烟气回流量相当有限，也无法实现无焰燃烧。