CN103267286A - 一种超低NOx排放的燃气燃烧装置和燃气配置方法 - Google Patents

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本发明涉及超低NOx排放的燃气燃烧装置和燃气配置方法，要解决使NOx排放量小于20ppm，满足大功率燃烧器的低排放要求的技术问题，属工业锅炉技术领域。其特征在于：中心筒、旋流器、内喉口和外喉口从燃烧装置的中心轴线依次向外同轴设置，内喉口和外喉口之间为第一助燃空气通道，内喉口里侧和中心筒外侧之间为第二助燃空气内，置有多个T型燃***和多个斜口燃***，且所述多个T型燃***和多个斜口燃***相互交错间隔等径均匀分布。有益效果是：斜口燃***的燃气孔朝外，在T型枪火焰的外侧第一助燃空气通道内形成火焰，从而最大限度利用了锅炉炉膛空间，从而使得产生的NOx量极少，小于20ppm，并且无CO产生，燃烧稳定可靠。单机功率最大可达70MW以上。

Description

一种超低NOx排放的燃气燃烧装置和燃气配置方法
技术领域
本发明涉及一种燃气燃烧装置和燃气配置方法, 尤其涉及一种NOx排放量小于20ppm的超低NOx排放的燃气燃烧装置和燃气配置方法，属工业锅炉技术领域。 
背景技术
随着国家节能减排政策的深入, 各大城市对NOx排放已经不满足于国标100ppm，在北京等城市早在2008年就已经要求NOx排放小于50ppm，随后天津、乌鲁木齐以及一些用气供暖公司都纷纷提出了大功率燃烧器的低排放要求，而电厂的燃气启动锅炉多要求排放在40ppm以下。但是迄今国际市场上，对于NOx排放小于50ppm的先进燃烧器要求，也多采用烟气再循环措施得到，即将锅炉烟气抽取出一部分与新鲜空气混合后送入燃烧装置与燃气混合燃烧。它的机理主要是降低空气中的氧浓度，减少空气中的N与氧结合的概率。但是这种方法势必需要增大鼓风机功率和耗电量，正是拆东墙补西墙，同时此法也增加了燃烧的不稳定性，容易引起喘震，存在极大安全隐患。上海诺特飞博燃烧设备有限公司名称为《一种烟气内回流均相燃烧低NOx燃烧器及其燃气配置方法》专利号为201010582069.1的发明专利，采用T型回喷枪部分预混燃气和空气，使得燃气燃烧均匀，NOx排放小于40ppm，但对于大功率的燃气燃烧装置，能否达到更低的排放标准，还有待进一步研究。 
发明内容
本发明的目的是：提供一种NOx排放量小于20ppm的超低NOx排放的燃气燃烧装置和燃气配置方法，使工业锅炉中火焰尽可能有效利用炉膛空间，降低了火焰平均温度和峰值温度，满足超低NOx排放的使用要求。 
为达到上述目的，采取的技术方案是：一种超低NOx排放的燃气燃烧装置，包括中心筒、旋流器和喉口，其特征在于：所述中心筒、所述旋流器、内喉口和外喉口从燃烧装置的中心轴线依次向外同轴设置，所述中心筒上端端部外侧面与所述旋流器的内环面固定连接：所述中心筒内置有中心助燃空气通道，所述内喉口和外喉口之间置有第一助燃空气通道，所述内喉口里侧和所述中心筒外侧之间置有第二助燃空气通道；所述第二助燃空气通道内，置有多个T型燃***和多个斜口燃***，且所述多个T型燃***和多个斜口燃***相互交错间隔等径均匀分布。 
所述T型燃***置有多个（6～16个）燃气孔，分别为外段燃气回喷孔、里段燃气回喷孔、枪身燃气孔和端面燃气孔：所述外段燃气回喷孔置于枪身水平部分外段，所述里段燃气回喷孔置于枪身水平部分里段，所述枪身燃气孔置于枪身垂直部分，所述端面燃气孔置于枪身水平部分向心端端面。 
所述斜口燃***端面朝向由里向外，且置有多个斜口燃气孔。 
所述超低NOx排放的燃气燃烧装置的燃气配置方法，其特征在于： 
（1）低速中心助燃空气由所述中心助燃空气通道轴向流出，所述中心助燃空气占总空气量的5～15％，起到冷却根部火焰和降低中心火焰温度的作用；
（2）经所述第一助燃空气通道内斜口燃***端面斜口燃气孔喷射出的燃气，与流经第一助燃空气通道轴向流出的助燃空气混合燃烧，使燃气能在整个炉膛尽可能大的空间里燃烧；
（3）所述第二助燃空气通道内，助燃空气分成两大部分轴向流动，一部分流经旋流器叶片成旋流风，旋流风助燃空气占总空气量的30％～45％；另一部分助燃空气则从旋流器外环和内喉口之间轴向流动，成轴流风； T型燃***置有的所述里段燃气回喷孔喷出的燃气与经旋流器流出的旋流风对冲；外段燃气回喷孔喷出的燃气与轴流风对冲；所述枪身燃气孔和所述端面燃气孔径向喷出的燃气与所述轴向助燃空气垂直对冲。
本发明的有益效果是：由于T型枪燃气与空气预混，合理地使得燃气与助燃空气在炉膛空间均匀混合燃烧，避免了局部高温的产生；而斜口燃***的燃气孔朝外，在T型枪火焰的外侧形成火焰，从而最大限度利用了锅炉炉膛空间，使得炉膛内各个部分的热负荷均匀，降低了火焰平均温度和峰值温度，从而使得产生的NOx量极少，小于20ppm，并且无CO产生。燃烧稳定可靠。单机功率最大可达70MW以上。 
附图说明
以下根据附图说明和具体实施方式对本发明作进一步说明。 
图1为本发明结构示意图； 
图2为图1的A-A向结构示意图； 
图3为图1中旋流器结构示意图； 
图4为T型燃***头结构示意图；
图5为图4的B向结构示意图；
图6为图4的C向结构示意图；
图7斜口燃***示意图；
图8为图7的D向结构示意图；   
图9为炉膛火焰布置示意图。
图中，1.内喉口；2.T型燃***；3.旋流器；4.中心筒；5.斜口燃***；6.外喉口；7.炉壁；8.外段燃气回喷孔；9.里段燃气回喷孔；10.旋流器叶片；11.旋流器外环；12.旋流器内环；13.燃烧室；14.斜口枪燃气孔；15.斜口燃***端面；16.枪身燃气孔；17端面燃气孔；18.中心助燃空气通道；19.第二助燃空气通道；20.第一助燃空气通道；21.斜口枪火焰区；22.T型枪火焰区。 
具体实施方式
图1和图2为本发明一种超低NOx排放的燃气燃烧装置结构示意图。图9为本发明使用时炉膛火焰布置示意图。 
如图1、2所示可见，所述燃气燃烧装置结构包括中心筒4、旋流器3、和喉口，其特征在于：从燃烧装置的中心轴线向外依次同轴设置所述中心筒4、所述旋流器3、内喉口1和外喉口6；所述中心筒4上端端部外侧与所述旋流器内环12固定连接；所述旋流器外环11和所述内喉口1之间置有多个T型燃***2和多个斜口燃***5，且所述多个T型燃***2和多个斜口燃***5相互交错间隔等径均匀分布。 
图3为旋流器结构示意图，由图3所示可见，旋流器3由旋流器外环11、旋流器内环12及其置于其间的若干旋流器叶片10组成，所述旋流器叶片10呈弯掠状流线型，均匀环布。由耐高温材料制作，使得空气通过时压损小、流型好，易于与燃气均匀混合。 
T型燃***结构示意图示于图4～图6。图示所述T型燃***2置有多个（6～16个）燃气孔，分别为外段燃气回喷孔8、里段燃气回喷孔9、枪身燃气孔16和端面燃气孔17，燃气从这些小燃气孔流出，成多股细燃气流。所述外段燃气回喷孔8（数量有0～6个）置于枪身水平部分外段，所述里段燃气回喷孔9（2～10个）置于枪身水平部分里段，所述枪身燃气孔16（1～4个）置于枪身垂直部分，所述端面燃气孔17（1～3个）置于枪身水平部分向心端端面。所述枪身燃气孔16和所述端面燃气孔17由外向里径向喷出的燃气与所述轴向助燃空气对冲。 
从图7、8斜口燃***示意图可见：所述斜口燃***端面15置有1～3组燃气孔14（14-a、14-b、14-c）,且所述斜口燃***端面15朝向由里向外。 
所述中心筒4内为中心助燃空气通道18，低速中心助燃空气由中心筒4轴向流出，该部分风占总空气量的5～15％，起到冷却根部火焰和降低中心火焰温度的作用。 
所述内喉口1里侧和所述中心筒4外侧面之间为第二助燃空气通道19，所述第二助燃空气通道19内，助燃空气轴向流动分成两大部分，一部分流经旋流器叶片10成旋流风，这部分风占总风量的30％～45％；另一部分空气则从旋流器外环11和内喉口1之间轴向流动，成轴流风；经T型燃***2里段燃气回喷孔9喷出的燃气，与流经旋流器出来的旋流风对冲回喷，经外段燃气回喷孔8沿轴向回喷的燃气与轴流风对冲，经T型枪2所述枪身燃气孔16和所述端面燃气孔17由外向里径向喷出的燃气，与通过所述第二助燃空气通道19的轴向助燃空气垂直对冲。 
由图9为炉膛火焰布置示意图所示可见，由于T型燃***2的燃气孔基本上是回喷或由外向里喷，因此燃气能最大程度上在未喷出燃烧器喉口、更未燃烧前与从第二助燃空气通道19轴向流出的助燃空气均匀地混合好，在炉膛火焰的里侧T型枪火焰区22形成倒锥形火焰；所述内喉口1和外喉口6之间为第一助燃空气通道20，助燃空气由内喉口1和外喉口6之间的第一助燃空气通道20轴向流出。而斜口燃***端面15由里向外，喷射出的燃气与第一助燃空气通道20轴向流出的助燃空气混合燃烧，在炉膛火焰的外侧斜口枪火焰区21产生火焰，使燃气能在整个炉膛尽可能大的空间里燃烧。 
使燃气与助燃空气在炉膛空间内均匀混合燃烧，避免了局部高温的产生；斜口枪则在T型枪火焰的外侧形成火焰，有效利用了炉膛空间，降低了火焰平均温度和峰值温度，从而使得产生极少量的NOx，小于20ppm，并且无CO产生。燃烧稳定可靠。单机功率最大可达70MW以上。 

Claims (4)

1.一种超低NOx排放的燃气燃烧装置，包括中心筒、旋流器和喉口，其特征在于：所述中心筒、所述旋流器、内喉口和外喉口从燃烧装置的中心轴线依次向外同轴设置，所述中心筒上端端部外侧面与所述旋流器的内环面固定连接：所述中心筒内置有中心助燃空气通道，所述内喉口和外喉口之间置有第一助燃空气通道，所述内喉口里侧和所述中心筒外侧之间置有第二助燃空气通道；所述第二助燃空气通道内，置有多个T型燃***和多个斜口燃***，且所述多个T型燃***和多个斜口燃***相互交错间隔等径均匀分布。
2.根据权利要求1所述一种超低NOx排放的燃气燃烧装置，其特征在于：所述T型燃***置有多个燃气孔，分别为外段燃气回喷孔、里段燃气回喷孔、枪身燃气孔和端面燃气孔：所述外段燃气回喷孔置于枪身水平部分外段，所述里段燃气回喷孔置于枪身水平部分里段，所述枪身燃气孔置于枪身垂直部分，所述端面燃气孔置于枪身水平部分向心端端面。
3.根据权利要求1所述一种超低NOx排放的燃气燃烧装置，其特征在于：所述斜口燃***端面朝向由里向外，且置有多个斜口燃气孔。
4.权利要求1所述一种超低NOx排放的燃气燃烧装置的燃气配置方法，其特征在于： 
（1）低速中心助燃空气由所述中心助燃空气通道轴向流出，所述中心助燃空气占总空气量的5～15％，起到冷却根部火焰和降低中心火焰温度的作用；
（2）经所述第一助燃空气通道内斜口燃***端面斜口燃气孔喷射出的燃气，与流经第一助燃空气通道轴向流出的助燃空气混合燃烧，使燃气能在整个炉膛尽可能大的空间里燃烧；
（3）所述第二助燃空气通道内，助燃空气分成两大部分轴向流动，一部分流经旋流器叶片成旋流风，旋流风助燃空气占总空气量的30％～45％；另一部分助燃空气则从旋流器外环和内喉口之间轴向流动，成轴流风；T型燃***置有的所述里段燃气回喷孔喷出的燃气与经旋流器流出的旋流风对冲；外段燃气回喷孔喷出的燃气与所述轴向助燃空气对冲；所述枪身燃气孔和所述端面燃气孔径向喷出的燃气与所述轴向助燃空气垂直对冲。
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