[发明专利]低NOx燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1所述特征的燃烧器、以及一种根据权利要求13所述的使用这种燃烧器产生火焰的方法。

背景技术

这种通过燃烧燃料产生火焰的燃烧器尤其是低NO_x燃烧器通常包括环绕例如瓦(tile)的中心开口的第一(周向延伸)耐火瓦，该开口沿着燃烧器轴线延伸，其中瓦还包括前侧和背离所述前侧的后侧，并且其中所述后侧包括与所述开口流通连接的空气进口以将空气供给进入所述开口，并且其中所述前侧包括与所述开口流通连接的排放口以将燃烧器产生的火焰排放到周围环境，尤其进入(如熔炉的)燃烧室中。并且，所述瓦包括朝着所述开口的内侧以及背离所述开口/内侧的外侧。

例如，这些燃烧器用于石油工业并且根据API RP535进行设计("Burners for Fired Heaters in General Refinery Services",API工业标准535,第二版,2006年1月)。特别地，这些低NO_x燃烧器是燃料或空气分段的以管控减少热氮氧化物(NO_x)的火焰最高温度。

在上述类型的燃烧器中进行的燃烧过程中，氮氧化物(NO_x)的产生可具有不同的起因。

首先，NO_x可在所谓的瞬间或即时转换中从N₂产生，其中在燃烧过程初期NO_x通过烃类游离基机理从N₂产生，即N₂与游离基、如来自燃料的C、CH、和CH₂片段进行反应。在燃烧的初期，这会引起氮的固定种类的形成，例如NH,HCN,H₂CN and cyano(CN-)游离基，其可以氧化生成NO。

另外，在所谓的作为与温度有关的N₂至NO_x氧化的热转换(其由高温所促进)中，产生NO_x的以下反应可根据扩展的Zeldovich机制发生：

N₂+O→NO+N

N+O₂→NO+O,和

N+OH→NO+H

最后，还发生所谓的燃料固有氮转化，其中燃料中的氮化合物转化为NO_x。在此，在燃烧期间，燃料中固有的氮可作为自由基被释放，并且可最终形成N₂或NO。

因此，通过降低火焰温度限制热NO_x的生成。这将会减少形成的NO_x，这是因为高温促成了相应的反应。燃料NO_x为燃料成分的函数。燃料中化学固有氮越高，NO_x排放物将越多。最后，瞬时NO_x通常仅产生少量的生成NO_x，然而在采用降低总NO_x的低NO_x燃烧器时这又会是总NO_x中相当大的一部分。

发明内容

基于上述现有技术，本发明要解决的问题在于提供一种改进的能够产生更少NO_x的燃烧器、以及一种使用这种燃烧器产生火焰的相应方法。

具有权利要求1所述特征的燃烧器解决了上述问题。从属权利要求记载了优选的实施例。

根据权利要求1，燃烧器还包括在瓦的第一单独凹部中沿着燃烧器轴线延伸的至少一个氧气喷枪，其中所述至少一个氧气喷枪在所述至少一个氧气喷枪的端部区域具有设计成用于喷射氧气、尤其为喷射纯氧或富氧空气的喷嘴，这特别使得所述氧气首先喷入所述燃烧器产生的相对较热的火焰周围的较冷烟气(flue gas)区域中。所述至少一个氧气喷枪如此安装使得其喷嘴沿着所述燃烧器轴线的位置是可调节的，尤其在最高位置和最低位置之间是可调节的。

特别地，所述至少一个氧气喷枪连接到氧气源上，以至于纯氧或富氧空气能从所述氧气源流入所述氧气喷枪，从而通过所述氧气喷枪喷射氧气。特别地，所述燃烧器设计成通过所述喷枪以150m/s至400m/s、尤其是200m/s至400m/s范围内的速度喷射氧气。所述氧气以0.8barg至8.0barg、优选2.0barg至6.0barg范围内的压力喷入。