[发明专利]低氮燃气燃烧器

说明书

本发明为一种低氮燃气燃烧器，包括中心风管、内环助燃风筒体、外环助燃风筒体和燃烧器壳体，内环助燃风筒体与中心风管之间构成内环助燃风通道，外环助燃风筒体和内环助燃风筒体之间构成外环助燃风通道；中心风管内穿设有一次燃料管，中心风管和一次燃料管之间构成中心助燃风通道；内环助燃风通道内穿设有内环燃料管；外环助燃风通道内穿设有外环燃料管；中心助燃风通道的出口端设置旋流盘，旋流盘上连接旋流盘调节结构。本发明结合了强化燃气与助燃气的混合、浓淡燃烧、分级分段燃烧等技术手段，能够强化燃料与助燃气的混合，从而达到强化燃烧、降低燃烧火焰峰值温度、降低燃烧过量空气系数、将NOx等污染物降到最低的有益效果。

技术领域

本发明涉及燃气燃烧技术领域，尤其涉及一种低氮燃气燃烧器。

背景技术

大气污染的治理是环境治理的重要组成部分，随着工业发展和生活水平的提高，人们愈来愈注重环境问题和大气环保问题。氮氧化物(NOx)是一类主要的大气污染物，是形成酸雨、光化学烟雾以及PM2.5污染的主要因素之一。

在锅炉燃烧过程中生成的NO和NO₂气体合称为NOx。根据NOx的生成机理，可将其分为热力型NOx、燃料型NOx和快速型NOx。热力型NOx是燃烧过程中空气中的氮气在炉膛温度高于1350℃时被大量氧化生成的，因此对于低热值的燃气来说其生成量很小，一般可以忽略不计；燃料型NOx是燃料中的氮化合物在燃烧过程中氧化生成的，占整个燃烧过程中NOx生成量的90％以上；快速型NOx是在燃烧初期燃料中的碳氢化合物和空气中的氮气预混燃烧生成的，它的生成时间极短，生成量不足5％，通常可以忽略不计。

目前我国工业源NOx排放占NOx排放总量的70％以上，工业烟气中NOx的控制排放技术主要包括燃烧控制技术和燃烧后控制技术。燃烧控制技术包括低氮燃烧技术、再燃烧技术和烟气再循环技术。在燃烧后控制技术中，选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)和SCR－SNCR混合技术是主要技术。燃烧控制技术具有适用范围广、经济效益好、脱氮效率高且设备简单等优势；燃烧后控制技术中虽然能够大幅度降低NOx排放量，但设备昂贵、运行费用高、布置要求高。

目前，常采用的低NO_X燃烧技术主要有三种。第一，空气分级技术，使助燃空气分流进入炉膛，建立贫氧的第一燃烧区，燃料在贫氧条件下，产生CO、H₂等还原性气体，抑制了NO_X的生成，在第二燃烧区通入过量空气，使燃料完全燃烧，从而控制整个燃烧过程的NO_X生成量。第二，燃料分级技术，在第一燃烧区通入部分燃料，第二燃烧区或第三燃烧区依次通入剩余燃料，使燃料在整个燃烧区分布均匀尽量，降低火焰峰值温度，从而减少热力型NO_X生成量。第三，烟气再循环技术，利用助燃空气、燃料高速射流产生低压区，或借助外力使烟气再循环到火焰区，既降低了火焰的峰值温度，又降低了燃烧区的氧分压，从而减少NO_X生成。

此外，由于在钢铁行业的工业设备中，通常会产生大量的高炉煤气，该类型燃气具有着火温度高、着火浓度范围窄、燃烧稳定性差、容易熄火等缺陷，其适用范围受限，造成大量热能浪费。

高炉煤气由于其着火温度比焦炉煤气高，着火温度范围窄，一旦出现压力波动会使得燃烧器脱火，造成炉内熄火、煤气外泄。高炉煤气虽然热值低，但由于其在绝热烟道中进行燃烧，其产生的高温烟气温度可达1200-1400℃，且在点火过程中，如采用天然气或者油枪点火，燃烧温度会更高，可达到1500-1700℃，而普通的耐火浇注料使用温度是1300℃左右，因此容易造成点火风道浇注料的脱落，然后风筒钢板受高温变形，寿命缩短；如使用性能更好的耐火浇注料如氧化铝空心球浇注料，则会因其价格昂贵，造成制造成本大幅增加；此外，还有一些厂家采用大的过剩空气系数来使燃烧烟温降低，但这种方式会大量增加额外空气进行加热，从而导致需要增加更多的燃气，致使经济性变差。

因此亟需一种技术方案能够解决低热值燃气燃烧稳定性差、易熄火的问题，同时能够有效地降低氮氧化物的排放。