侧壁分级燃烧低NOx气体燃烧器及其燃烧方法与流程

本发明涉及燃烧器技术领域，特别是涉及一种侧壁分级燃烧低nox气体燃烧器及其燃烧方法。

背景技术：

随着大气环境问题日益凸显，环保法规不断提出更高的要求。追求更低的氮氧化物的排放是新型工业燃气燃烧器的趋势。对于燃气燃烧器来说，氮氧化物主要是热力型no和快速型no，其中热力型no占到90％。工程上一般通过抑制热力型no的生成来达到低氮氧化物生成的效果。目前，工艺过程炉中所用侧壁燃烧器多为部分预混燃烧器。目前，侧壁燃烧器实现低氮的手段比较缺乏，由于火焰形态、安全性、调节范围的限制，部分预混燃烧加燃料分级是目前最普遍的侧壁低氮燃烧技术。部分预混燃料加燃料分级的方法在抑制氮氧化物生产方面效果有限。燃料分级希望一次燃烧是在空气过剩的情况下进行，但是这与部分预混的手段相抵触。然而，一般情况下侧壁燃烧器占25％-40％的整炉功率，这就使得当环保标准进一步严格的时候，要求侧壁燃烧器也需要实现更低的氮氧化物排放要求。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的一个目的是提供一种侧壁分级燃烧低nox气体燃烧器，该燃烧器能够有效降低氮氧化物的排放。

本发明的另一个目的是提供一种侧壁分级燃烧低nox气体燃烧器的燃烧方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种侧壁分级燃烧低nox气体燃烧器，包括风箱、引射器、耐火砖和燃料枪，其中，耐火砖置于炉子侧壁，内部空心处为空气流道，其中，所述引射器依次穿过所述风箱和所述耐火砖的空气流道伸入炉膛内；在所述耐火砖上设置有孔道，所述燃料枪依次穿过所述风箱和所述孔道伸入炉膛内；在所述风箱上设置有一次风门和二次风门，在所述风箱内还设置有与所述耐火砖的空气流道连通的第一通道，其中所述一次风门分别与所述第一通道和所述引射器的进风口相连通，在所述风箱内所述第一通道的外围还设置有第二通道，所述第二通道的两端分别与所述二次风门和所述引射器的进风口相连通，引射器的引射比为25-41。

其中，所述第一通道包括空气入口段和与空气入口段相连通的空气出口段，其中，所述空气入口段的横截面积大于所述空气出口段的横截面积。

其中，在所述一次风门处设置有用于调节助燃空气流量的第一助燃空气调节挡板。

其中，在所述二次风门处设置有用于调节助燃空气流量的第二助燃空气调节挡板。

其中，还包括用于将该燃烧器安装到炉子侧壁上的安装托板。

其中，所述燃料枪的喷孔朝向所述引射器的出口处。

其中，所述引射器的喷嘴采用1mm-1.5mm的缝隙。

其中，还包括集气筒，所述集气筒设置有燃料入口以及与燃料枪连通的出口。

其中，所述燃烧枪的数量为4-8个。

本发明还公开了一种如上所述的侧壁分级燃烧低nox气体燃烧器的燃烧方法，其包括以下步骤：

s1：一级燃料经引射器的喷嘴进入引射器中，助燃空气经一次风门进入引射器并与一级燃料进行混合，形成空气过剩系数为1.4～1.75的预混混合气，该预混混合气从引射器的出口喷出，并在炉膛内进行一次燃烧；

s2：助燃空气通过二次风门进入风箱，并通过引射器和风箱之间的第二通道进入引射器，然后进入炉膛，二级燃料通过燃烧枪的喷孔喷出，并与一次燃烧的烟气和剩余的燃烧用空气混合，并进行二次燃烧。

(三)有益效果

本发明提供的侧壁分级燃烧低nox气体燃烧器及其燃烧方法通过采用贫燃预混技术和分级燃烧技术，能够有效降低氮氧化物的排放，此外，还能够同时满足火焰形态、热流密度、火焰稳定性以及日常维护等要求。

附图说明

图1为根据本发明的一种侧壁分级燃烧低nox气体燃烧器的结构示意图；

图2示出了图1中的燃烧器的一次空气引射过程的示意图；以及

图3示出了图1中的燃烧器的二次空气引射过程的示意图。

图中，1：风箱；2：引射器；3：耐火砖；4：燃料枪；5：安装托板；6：二次风调节板；7：引射器的燃料入口；8：引射器的出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了根据本发明的一种侧壁分级燃烧低nox气体燃烧器的一个优选实施例。如图1所示，该燃烧器包括风箱1、引射器2、耐火砖3和燃料枪4，耐火砖3置于炉子侧壁，内部空心处为空气流道，其中，引射器2依次穿过风箱1和耐火砖3的空气流道伸入炉膛内，在耐火砖3上设置有孔道，燃料枪4依次穿过风箱1和耐火砖3上的孔道伸入炉膛内，优选地，燃料枪4的喷孔朝向引射器2的出口处。此外，在风箱1上设置有一次风门和二次风门，在风箱1内设置有与耐火砖3的空气流道连通的第一通道，其中一次风门分别与第一通道和引射器2的进风口相连通，在风箱1内第一通道的外围还设置有第二通道，该第二通道的两端分别与二次风门和引射器2的进风口相连通。其中，引射器2的引射比为25-41，具体数值应根据燃料成分进行计算，以形成空气过剩系数为1.3～1.4的预混混合气。例如在燃料采用天然气的情况下，引射比应等于30，以实现40％的天然气将70％的燃烧所需空气引射进引射器2。

由于高引射比引射器2存在回火的风险，另外高引射比燃烧器不易点火，因此优选引射器的喷嘴采用1mm-1.5mm的窄型缝隙。并优选引射器2的出口采用10mm以上厚度的2520耐高温不锈钢，以防止回火，并且利于稳定火焰燃烧。

优选地，第一通道包括空气入口段和与空气入口段相连通的空气出口段，其中，空气入口段的横截面积大于空气出口段的横截面积，以使得助燃空气不断增速。

优选地，在一次风门处设置有用于调节助燃空气流量的第一助燃空气调节挡板(未示出)。在二次风门处设置有用于调节助燃空气流量的第二助燃空气调节挡板6。

此外，为了便于将燃烧器安装到炉子侧壁上，该燃烧器还包括用于将其安装到炉子侧壁上的安装托板5。

该燃烧器还包括集气筒(未示出)，该集气筒设置有燃料入口以及与燃料枪4连通的出口。在该实施例中，虽然示出了两个燃料枪4，然而在本发明的其它一些实施例中，也可设置其它数量的燃料枪4，但是由于侧壁燃烧器燃气量很小，燃料枪4数量越多燃料喷孔越小，当喷孔直径小于1mm的时候容易堵塞，因此优选燃料枪的数量为4-8个。

本发明还公开了一种如上所述的燃烧器的燃烧方法，其包括以下步骤：

s1：一级燃料经引射器2的喷嘴进入引射器2中，助燃空气经一次风门进入引射器2并与一级燃料进行混合，形成空气过剩系数为1.4～1.75的预混混合气。该混合气从引射器2的出口喷出，在炉膛内进行一次燃烧。

s2：助燃空气由于炉膛负压的作用，通过二次风门进入风箱1，并通过引射器2和风箱1之间的第二通道进入引射器1，然后进入炉膛，二级燃料通过燃烧枪4的喷孔喷出，并与一次燃烧的烟气和剩余的燃烧用空气进行混合，进行二次燃烧(如图2和图3所示)。

综上所述，本发明所提供的燃烧器及其燃烧方法采用贫燃预混技术和分级燃烧技术，能够有效降低氮氧化物的排放。根据工程现场的测量结果，该燃烧器的炉温为1100-1200℃，氧含量控制在3％时，氮氧化物排放为34-37ppm。对比改造前的61-70ppm，氮氧化物排放得到显著改善。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。