[发明专利]一种低温低NOx天然气燃烧系统及燃烧方法

说明书

本发明涉及一种低温低NOx天然气燃烧系统及燃烧方法，所述燃烧系统包括烧嘴、燃烧室及集焰器；所述燃烧室水平布置；燃烧室一端的中心位置设烧嘴，燃烧室的另一端设向外突出的燃烧产物出口；烧嘴的出口与设于燃烧室内的集焰器密封连接，靠近烧嘴一端的燃烧室侧壁沿周向均匀布设多个冷却空气入口，冷却空气入口与冷却空气管道相连接。本发明旨在解决现有以空气为助燃剂的天然气燃烧过程NOx高的问题，本发明适合于以天然气为燃料且燃烧温度低于1300℃，能够实现低NOx排放的洁净燃烧，尤其适合天然气用量大，能够布置长燃烧室且采用单个燃烧系统的场合。

技术领域

本发明涉及燃烧技术领域，尤其涉及一种低温低NOx天然气燃烧系统及燃烧方法。

背景技术

环境污染和能源利用问题在世界范围内已经严重威胁到人类的生存和发展，燃料燃烧产物中污染物对生态环境的污染日益受到人们的密切关注，降低燃烧装置污染物的排放量已成为燃烧技术研究的一项重要任务。

燃料在燃烧过程中生成的NOx根据生成路径和发生源不同分为三种类型：热力型NOx、快速型NOx、燃料型NOx。天然气燃烧过程中NOx产生以热力型为主，燃烧过程中NOx生成的量与实际燃烧温度呈指数增长关系，现有以空气为助燃剂的天然气燃烧技术实际燃烧温度约为1600～1700℃，NOx排放浓度往往大于230mg/Nm³烟气，很难满足NOx排放的环保要求。采用富氧燃烧技术可以有效降低天然气燃烧过程产生的NOx，但将大大增加运行成本。

专利号为CN201711294863.4的中国专利公开了“一种低氮氧化物排放的燃烧器”，该燃烧器包括中心枪、边枪、长明灯、外壳和底板，中心枪、边枪等部件组成。其工作原理是在NOx超标时对燃料量和空气量及燃烧位置进行调节，从而实现氮氧化物的控制，但实际上很难使天然气的实际燃烧温度低于1400℃。

专利号为CN201711091217.8的中国专利公开了“一种超低氮氧化物排放的低NO燃烧器”，包括耐火砖、壳体、进风口等结构，具有火焰高度低、紧凑，空气过剩系数小、热效率高等特点。其本质上采用了燃料气分级，将燃料气喷射至从上游到下游的多个区域，从而形成多个燃烧区域，分散高温区域，显著优化燃料与空气的混合，达到降低过空气剩系数、提高热效率的目的，但该技术方案在燃料采用天然气时，很难实现天然气的低温燃烧。

专利号为CN201710601777.7的中国专利公开了“一种切缝旋流低氮氧化物燃烧器”，该燃烧器由燃气管、烧嘴及助燃风传输管；烧嘴为圆锥。其工作原理是利用燃料喷射吸入的烟气充分混合稀释了氧的浓度，有效抑制烟气中NOx的生成降低污染排放。但在燃烧天然气时，也无法降低实际燃烧温度。

上述技术方案的缺点是当应用在以空气为助燃剂的天然气燃烧过程时，由于理论燃烧温度高，很难实现燃烧温度，因而氮氧化物浓度较高，尤其是燃料量需求大的情况下，更难实现低温燃烧。另一方面，许多使用天然气为燃料的用能设备，工作温度远远低于天然气的燃烧温度，如：钛白粉回转窑窑头温度通常低于1100℃，因而开发一种能够实现天然气低温燃烧的技术具有很高的实用价值。

发明内容

本发明提供了一种低温低NOx天然气燃烧系统及燃烧方法，旨在解决现有以空气为助燃剂的天然气燃烧过程NOx高的问题，本发明适合于以天然气为燃料且燃烧温度低于1300℃，能够实现低NOx排放的洁净燃烧，尤其适合天然气用量大，能够布置长燃烧室且采用单个燃烧系统的场合。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种低温低NOx天然气燃烧系统，包括烧嘴、燃烧室及集焰器；所述燃烧室水平布置；燃烧室一端的中心位置设烧嘴，燃烧室的另一端设向外突出的燃烧产物出口；烧嘴的出口与设于燃烧室内的集焰器密封连接，靠近烧嘴一端的燃烧室侧壁沿周向均匀布设多个冷却空气入口，冷却空气入口与冷却空气管道相连接。

所述烧嘴为外燃烧式烧嘴。

所述燃烧室为圆筒形结构。