[发明专利]一种生物质气天然气混烧低NOx烧嘴及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质气天然气混烧低NOx烧嘴及其应用，属燃烧气体燃料的燃烧器领域。

背景技术

生物质作为一种新能源越来越受到能源领域的广泛重视，生物质能的转换技术主要包括直接燃烧、热化学转换和生物转换，生物质热化学气化是重要的能源转换形式，是将生物质有机燃料在高温下与汽化剂作用而获得合成气，运行温度控制在650～850℃，生物质气化后的可燃气中包括N₂、O₂、H₂、CO₂、CO、CH₄和C_nH_m等成分，气体热值在4600～6300kJ/Nm³之间，热值较低，生物质气化气单独燃烧火焰不稳定，火焰刚性差。天然气作为常规能源，是一种优质的气体燃料，气体热值在33440～41800kJ/Nm³之间，由于储藏量小，应合理利用有限资源。天然气中CH₄含量大，密度小，在燃烧时组织火焰和燃烧技术上必须采用相应的措施，以保证充分发挥天然气的作用。

NOx作为一种大气污染物，对人体的危害大，主要来自燃料燃烧。NOx生成的条件是高温和富氧，避开温度过高和过剩空气系数大在同一区域同时出现，可有效抑制NOx生成。

专利内容

本发明的技术原理

二次风技术指在主燃区顶层燃烧器的上部一段距离另设二次风喷口，使得部分二次风(通常为总二次风量的20％左右)通过此喷口喷入炉膛。它的技术原理为将燃烧用的空气分两阶段送入，首先将总空气量按一定比例从主燃区燃烧器送入炉膛，使燃烧在该区域处于缺氧状态，从而降低燃烧速度和燃烧温度，生成CO；而且燃料中的挥发分氮分解生成大量的HN、HCN、NH₃及NH₂等，它们或相互复合生成N₂或与已生成的NOx发生还原反应，因而抑制了NOx的生成。然后，将燃烧用空气的剩余部分以二次风送入炉膛以使燃料进入空气过剩区域而燃尽。在该区域由于火焰温度较低，所以也不会生成大量的NOx，因而总的NOx生成量是下降的。

本发明把生物质气(新能源)和天然气(常规能源)利用结合起来，在充分利用新能源的基础上，提高燃料的发热量，提高火焰的燃烧能力和刚性，在规定的负荷变化范围(调节比)内保证火焰的稳定，既不脱火，也不回火；并能保证在规定的负荷条件下燃料的完全燃烧；通过避免高温和富氧区域集中，采用分次送空气的方法，减少NOx的生成和排放。

本发明的技术方案

一种生物质气天然气混烧低NOx烧嘴

一种生物质气天然气混烧低NOx烧嘴，主要由4根截面圆周上呈均匀分布的一次空气通道3、截面圆中心的1根生物质气通道5、耐火材料6、钢结构件7和固定件8组成，耐火材料6和钢结构件7使得各通道的管路固定并成为一个整体，固定件8将烧嘴与炉墙1连接，其特征在于还设置有分别与一次空气通道3分布相同4根二次空气通道2和4根天然气通道4，一次空气通道3、二次空气通道2、天然气通道4及生物质气通道5入口在端面圆的同一半径上，且在烧嘴中天然气通道4和生物质气通道5相交成30度角，一次空气通道3和生物质气通道5相交成65度角，二次空气通道2最终与中心的生物质气通道5平行。

其中耐火材料6为由粗骨料、细骨料、高铝细粉和矾土水泥组成的耐火混凝土，生物质气通道5、天然气通道4、一次空气通道3及二次空气通道2预埋在耐火材料6中。

一种生物质气天然气混烧低NOx烧嘴的使用方法，包括如下步骤：

(1)、烧嘴与工业炉窑的连接

将生物质气天然气混烧低NOx烧嘴通过固定件8与工业炉窑的炉墙1连接固定好烧嘴；

(2)、燃料和空气输入管道的连接

将生物质气化炉或生物质气储存罐通过管道与烧嘴的生物质气入口5连接；将天然气管道或天然气储存罐通过管道与烧嘴的天然气入口4连接；将两根空气管道连接风机分别与一次空气入口3、二次空气入口2连接；这四根管道分别设置阀门和流量计；

(3)、炉内燃料的不完全燃烧

生物质气从生物质气通道5进入烧嘴，天然气从天然气通道4进入烧嘴，生物质气和天然气的混合气体沿着生物质气管道5继续前进，与一次空气3强制混合，混合后的气体受到来自炉膛的辐射热量，当温度达到650℃后，天然气与生物质气及一次空气混合燃烧，在火焰喷出区域燃料不完全燃烧，形成还原性气氛区域即形成还原燃烧区9；