[发明专利]一种旋流稳焰径向喷射低氮燃烧器

说明书

本发明提供一种旋流稳焰径向喷射低氮燃烧器，由燃烧器气路主管、燃烧器稳焰盘、中心燃料供给管、主路离散燃料直喷装置、稳焰燃料喷射头、点火路系统构成；燃烧器气路主管末端与燃烧器稳焰盘之间形成径向开口的缝槽，空气经主路离散燃料直喷装置顺径向缝槽加速流出，混合气气流与炉膛碰撞后，一股向下游偏转，形成下游旋涡，另一股向上游偏转，形成上游旋涡；稳焰盘中心为旋流叶片结构，下游形成中心回流结构，扩散燃烧方式使得中心火焰更加稳定可靠，降低了炉膛的震荡风险；主路燃烧属于半预混燃烧，离散燃料直喷使得当量比分布均匀，上游旋涡的存在，形成了烟气内循环，以上综合特性起到了降低燃烧器氮氧化物排放的功效。

技术领域

本发明涉及燃烧器的技术领域，特别涉及一种旋流稳焰径向喷射低氮燃烧器，其为使用气态燃料的燃烧器，适用于使用气态燃料的工业炉或者燃气锅炉，其能够使燃烧当量比分布更均匀，烟气内循环，降低氮氧化物的排放。

背景技术

目前全国范围内受雾霾的影响一年比一年严重，治理雾霾的重要手段之一是降低锅炉的燃气排放污染。目前北京市燃气锅炉产生的氮氧化物平均值约为146毫克/立方米。2015年6月10日，北京市环保局发布大气污染物排放地方标准，其中《锅炉大气污染物排放标准》修订实施的主要目的即为严控氮氧化物排放。2016年7月1日起，标准中第一阶段的排放限值将开始施行，即新建锅炉排放限值由现行的150毫克/立方米收严到80毫克/立方米。2017年4月1日起，新建锅炉将实施第二阶段排放限值，即氮氧化物进一步收严到30毫克/立方米。

针对低氮的要求，各单位提出了不同燃气锅炉定制专门的改造技术方案，主要包括：更换新型低氮燃烧器，采用空气分级、燃料分级等多种先进技术，控制燃烧速率、扩大还原区域；优化燃烧控制系统，精确调节助燃风与燃料量配比；增加烟气再循环系统,控制燃烧区的含氧量；采用燃料与空气预混方式，控制燃烧区当量比分布。通过以上措施，抑制热力型氮氧化物的生成，从而降低排放。

烟气再循环又分为烟气外循环和烟气内循环。烟气外循环需要再搭建一套烟气外循环系统，目前应用较广泛，但是其增加了电量的消耗以及增加了系统的复杂性。而烟气内循环在实现烟气循环的同时而不增加新的系统，是一个性价比较高的方案。目前烟气内循环也有很多方案，多是在燃烧器头部做一些设计，使进入工业炉或者燃气锅炉内的气流能够回流，产生内循环，或者是从炉膛的角落通过角涡回流实现，内循环的循环量有限，如果要进一步提升内循环的烟气量就需要与炉膛耦合来产生回流。

贫燃预混燃烧又分为表面燃烧（即金属网全表面预混燃烧）和预混稳焰燃烧两种方式。目前表面预混燃烧方案较为成熟，但是存在金属网堵塞造成锅炉爆炸的风险；预混稳焰燃烧，存在的问题主要是点火过程的爆轰和燃烧过程的震荡，这都是预混燃烧面临的问题和挑战。

综上所述，对于降低工业炉或者燃气锅炉的氮氧化物排放，很多改造技术都会增加很大的建设成本及运行成本，而预混燃烧又会带来无法预测的潜在危险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种旋流稳焰径向喷射低氮燃烧器，通过离散错排孔管直喷的方案设计，发挥类比于预混燃烧当量比分布均匀的优势，但是避免了回火的风险，而且采用旋流稳焰盘的中心扩散燃烧方式，有效避免燃烧震荡等问题，并采用径向喷射方式，通过与炉膛耦合，来产生两类型旋涡，使烟气能够内循环，控制燃烧温度以降低氮氧化物排放。