[发明专利]一种超低氮氧化物的燃烧方法及匹配的燃烧头和燃烧装置

说明书

一种超低氮氧化物的燃烧方法，为多级复合射流低温燃烧，燃烧头内采用燃气多级射流、空气多级射流的形式，形成多级复合引射来巻吸烟气，通过不同的通道、不同的分配比例、不同的速度和梯度，按规律将燃气、空气和烟气组织在一起，最后通过燃烧头将混合气流直接喷入炉膛进行燃烧。可实现直燃式超低氮燃烧，其技术性能优良，结构简单、经济性好；实现超低排放的同时，实现现场工艺简单，运行安全性高，投资少、无运行费用，燃烧效率高，输出功率宽的新技术和装置。

技术领域

本发明涉及一种燃烧方法，具体地说是超低氮氧化物燃烧方法及匹配的燃烧头和燃烧装置。

背景技术

近年来，以PM2.5 为代表的大气污染问题已成为全国舆论及民众关注的焦点，空气重污染现象大范围同时出现的频次日益增多，严重制约社会经济的可持续发展，威胁人民群众身健康。目前燃烧产生的大气污染物主要由烟尘、二氧化硫、氮氧化物三种。与烟尘、二氧化硫有所不同，目前气体燃气和液体燃气锅炉氮氧化物控制技术仍处于发展阶段，相对较为成熟的锅炉除尘、脱硫技术，低氮氧化物燃烧技术还不成熟，尤其现有的超低氮氧化物燃烧技术在实际应用过程中，还存在很对尚未解决的突出问题，如：表面燃烧技术的安全性问题和高空气过剩系数问题。烟气回燃技术（FGR）的冷凝水的问题，震动的问题，耗能大的问题，成本高的问题。这都是现有技术普遍存在的问题和亟待解决的问题。

低氮氧化物燃烧技术现状分析

发明内容

本发明针对背景技术中提及的技术缺陷，一是提供一种超低氮氧化物燃烧的燃烧方法，二是提供了应用了这种燃烧方法中的燃烧头，三是提供了基于这种燃烧头的燃烧装置。

本发明所公开的这种燃烧头、装置及方法主要应用于超低氮氧化物燃烧，为直燃式超低氮氧化物燃烧装置，其理论依据如下：

一、燃烧NO_X生成机理

燃烧理论将NOx的生成分为热力型NOx（Therma l NOx），快速型NOx（Prompt NOx）和燃气型NOx（Fuel NOx）

1）燃热力型NOx（Therma l NOx）

O+N2=NO+N N+O2=NO+O

热力型NOx是指燃烧用空气中的N2在高温下氧化生成NOx。关于热力型NOx的生成机理一般采用捷里道维奇机理：当温度低于1500℃时，热力NOx的生成量很少；高于1500℃时，温度每升高100℃，反应速度将增大6~7倍。在实际燃烧过程中，由于燃烧室内的温度分布是不均匀的，如果有局部高温区，则在这些区域会生成较多的NOx，它可能会对整个燃烧室内的NOx生成起关键性的作用。

2）快速型NOx（Prompt NOx）

CH+N2=HCN+N HCN+O2=NO+HCO

快速型NOx在碳氢燃气燃烧且富燃气的情况下，反应区会快速生成NOx。

3）燃气型NOx（Fuel NOx）

燃气型天然气中含氮量较低，因此，燃气型NOx不是其主要的控制类型。

在实际的燃烧过程中各种因素都是不断变化的，炉膛的温度、燃气和空气的混合程度、烟气在炉内停留时间等这些因素都直接影响着对NOx的生成。

二、直燃式超低氮氧化物燃烧技术路线

在深入研究燃烧理论及NOx生成机理的基础上形成其核心—多级复合射流低温燃烧技术，该技术可有效的实现高热值燃气的低温燃烧，通过多级复合射流实现降低燃气当量热值和低氧燃烧，通过多级流速复合，实现火焰温度场的均匀分布，综合运用形成超低氮氧化物燃烧方法和装置。