[发明专利]一种燃气回喷式预混低NOx燃烧装置及其燃烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及大功率工业燃烧器用燃气燃烧器技术，尤其涉及一种燃气回喷，火焰在炉膛整个空间均匀分布、产生均匀的温度场的低排放大功率预混燃烧器。

背景技术

随着国内环保要求的提高，低碳低排放、节能减排政策的出台和应用，对大功率燃气燃烧器在安全、环保等方面提出了更高要求。传统的国内燃气燃烧器一般功率不超过21MW，而且存在燃烧不稳定，排放大等问题。国内外燃气燃烧器多数使用扩散（非预混）燃烧技术，特别是7MW以上的燃气燃烧器，即燃气与助燃空气在燃烧前分别通过不同的通道流向燃烧室内，混合燃烧。该类燃烧形式比较容易产生高过量空气系数、降低了锅炉效率；燃烧火焰相对较长，甚至脱火；燃气与空气在锅炉炉膛内混合不均匀容易产生局部高温、进而产生较大量NOx、CO等问题。在1536度以上，NOx大量生成，在不使用烟气外循环的情况下NOx排放量相对较高等问题，而CO则是由于燃气未完全燃烧产生的结果。

燃气燃烧器在国外也有采用无焰燃烧技术（预混燃烧技术），即燃气与助燃空气在进入燃烧室前先在一容器内混合好。该类燃烧器燃烧温度均衡，过量空气系数极小，燃烧在燃烧室内整个空间点均匀进行，产生的NOx量较扩散式燃烧器低得多，但是该类燃烧器若使用不当或者技术不到位则容易产生回火甚至产生爆炸等严重问题，严重阻碍了该技术的发展应用，所以国外先进燃烧器厂家也只生产该类小功率（6MW以下的）燃气燃烧器。

发明内容

本发明的目的是：克服以往采用扩散式（非预混）燃烧技术燃气燃烧器遇到的NOx排放量高、过量空气系数优化等缺陷，在大功率燃烧器上安全可靠地使用预混燃烧技术，提供一种燃气回喷式预混低NOx燃烧装置及其燃烧方法。

为达到上述目的，采用的技术方案是：一种燃气回喷式预混低NOx燃烧装置，包括旋流器，回喷型锤式燃气枪，燃烧装置喉口，其特征在于：所述喉口中心，轴向设置中心筒，所述中心筒的上端部与同轴设置的旋流器相接，所述中心筒的内外径与所述旋流器内环的内外径吻合一致，所述旋流器的外环周边与所述喉口内壁之间置有周边轴流风通道，所述喉口径向均布置有回喷型锤式燃气枪。

所述回喷型锤式燃气枪轴向为燃气进入通道，径向外端，较短，置有多个燃气直回喷孔，径向里侧，较长，置有多个燃气斜回喷孔。所述回喷型锤式燃气枪每支有5～16个燃气回喷孔。

所述燃气回喷式预混低NOx燃烧装置的燃烧方法，其特征在于：

助燃空气分三股：⑴由中间筒进入，少量低速中心冷却风，主要起到冷却根部火焰的作用；⑵通过旋流器进入，中间高速旋流风，主要起到加速燃气与空气的混合，以及稳定火焰；⑶从所述周边轴流风通道进入，高速周边轴流风；

燃气自回喷型锤式燃气枪的进入通道进入后，分成二部分，⑴燃气直回喷孔喷出的燃气，沿轴向回喷与周边轴流风对冲；⑵燃气斜回喷孔喷出的燃气，与燃烧装置的轴线呈一α角，与旋流风切向对冲回喷。

本发明的积极效果是：从燃燃气枪上的燃气孔喷出的燃气流部分与轴流风相向对冲，其余部分则与旋流风对冲。加上单位质量燃气的动量大于助燃空气的动量，使得燃气与空气在燃烧装置的喉口内，以最快速度充分均匀地混合，但燃气不会回喷至燃烧装置深处，即在喉口根部未燃烧前已经均匀混合（预混），各处燃气浓度几乎一致，从而燃气与空气混合物喷向炉膛时，能在各个空间点均匀燃烧，炉膛内温度均匀，避免了扩散燃烧方式中的火焰温度峰值区域，并在保证火焰稳定的前提下减小根部火焰，从而抑制了NOx的产生，产生小于29ppm的极少量NOx，并且无CO产生。燃烧需要的过量空气小，锅炉效率提高，燃烧稳定可靠。单机功率最大可达70MW以上。

附图说明

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1.为本发明结构示意图（燃气枪位于旋流器与喉口之间）；

图2.为图1的A-A剖视结构示意图；

图3.为旋流器结构示意图；

图4.燃气枪头结构示意图；

图5.为图4的B向结构示意图。

图中，1－喉口；2－回喷型锤式燃气枪；3－旋流器；4－中间筒；5－旋流器内环；6－旋流器叶片；7－旋流器外环；8－燃气直回喷孔；9－燃气斜回喷孔；10－中心冷却风；11－中间高速旋流风；12－周边轴流风；13－燃气进入通道。 

具体实施方式