[发明专利]一种低氮燃烧器及其内置式再循环烟气引入装置

说明书

本发明公开了一种低氮燃烧器及其内置式再循环烟气引入装置，包括：再循环烟气管道、导流片和圆锥形钝体；再循环烟气管道设置于低氮燃烧器外壳体内；再循环烟气管道的烟气出口端的侧壁上设置有若干个第一通孔；再循环烟气管道内设置有导流片；圆锥形钝体设置于再循环烟气管道外，圆锥形钝体处于再循环烟气管道的烟气出口处；圆锥形钝体的锥顶朝向再循环烟气管道的烟气出口；圆锥形钝体上沿其轴线方向开有第二通孔。本发明的内置式再循环烟气引入装置，可高效的降低燃烧区的氧气浓度和温度，抑制天然气燃烧过程中热力型NOx生成，实现燃气锅炉NOx超低排放；且能有效的消除燃烧器震动。

技术领域

本发明属于燃气清洁燃烧技术领域，具体涉及一种低氮燃烧器及其内置式再循环烟气引入装置。

背景技术

氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染源，易引发酸雨、光化学烟雾等问题，严重危害人类生命健康。为有效控制NOx排放，国家环保政策对于NOx排放限制不断趋严，最新关于锅炉大气污染物排放标准GB13271-2014对燃气锅炉NOx排放阈值一般为150mg/m³。部分省市如北京、郑州、成都、天津等城市出台的排放标准则更为苛刻，要求燃气锅炉NOx排放浓度控制在30mg/m³。

目前，控制燃气锅炉NOx排放的主要技术手段包括空气分级、燃气分级以及烟气再循环等方式。其中空气分级和燃气分级技术由于受限于燃烧设备和现有燃烧器尺寸，难于实现燃气/空气在燃烧区域中充分混合，易造成燃气锅炉局部高温、燃烧不稳定以及燃烧不完全等问题，严重制约着其在燃气锅炉中的应用。烟气再循环技术由于其高效且结构较简单，目前在燃气锅炉低氮改造或新建燃气锅炉中得到了广泛应用。

烟气再循环技术主要是通过将燃烧产生的烟气重新引入燃烧区域，实现对燃烧温度已经氧气浓度的控制，降低热力型NOx的形成。烟气再循环技术根据应用原理的不同主要包括外部烟气再循环和内部烟气再循环两种方式。内部再循环烟气方式是通过对燃烧器的设计，利用高速喷射火焰的卷吸作用或者旋流燃烧器使得气流产生旋转，形成回流区，实现烟气的内部循环；外部烟气再循环方式一般是从锅炉尾部烟气出口抽取烟气，与一次风和/或二次风混合并经由燃烧风机或再循环风机送入炉膛。

内部烟气再循环技术由于没有尾部烟气的引入稀释，仅仅依靠自身形成的回流实现烟气的循环，其降低NOx排放能力有限，无法满足目前日益严苛的NOx排放限制标准。而外部烟气再循环技术由于引入大量的尾部烟气，大大地稀释了燃烧区域中的氧气浓度，降低了燃烧温度，显著降低NOx的形成。目前一般都采用外部烟气再循环技术辅予内部烟气再循环实现燃气锅炉中NOx的超低排放。

中国专利公布号第“CN107606613A”号公开了“一种燃气空气精确分级内置烟气再循环的低氮旋流燃气燃烧器”，通过在燃烧器出口引入再循环烟气，使其在燃烧区域内与燃气和二次风混合，稀释了混合气体的氧浓度，从而抑制了NOx的形成。

中国专利公开号第“CN205504984U”号公开了“一种燃气引射式炉内烟气再循环低氮燃烧器”，通过布置在炉体上的耐火引射器将烟气送入炉膛，实现燃气与炉内烟气大量预混，降低NOx形成。

目前的方式虽然在控制燃气锅炉NOx排放上具有比较明显的效果。但由于其引入的烟气均是在燃烧区域通过气体扩散和湍流作用实现与炉内烟气混合，存在引入烟气与空气、燃气混合空间小、接触时间短，难于实现充分混合，易造成燃烧器出口氧气浓度分布不均的问题；会使得燃烧区域中易出现局部氧气浓度过高，进而引起炉膛局部高温，促进热力型NOx的形成，不利于NOx的减排。燃烧器中流场分布不均匀，会进一步引起燃烧器内部局部高速，进而高速射流易撞击燃烧器出口旋流板，造成震动噪音大，损坏燃烧器等问题。

发明内容