[发明专利]涡旋再循环燃烧燃烧器头

说明书

一种用于燃烧器的涡旋再循环燃烧头，包括：壳体，其具有通孔、上游端和下游端，该上游端和下游端布置在通孔的相对侧，所述壳体构造成接收燃烧空气；主燃料入口，其布置成邻近壳体的上游端，构造成将主燃料流引入到壳体中；副燃料入口，其布置在主燃料入口的下游，构造成将副燃料流引入到壳体中；火焰保持头，其包括固定到壳体的下游端的扩散板，该扩散板包括多个开口、多个散热片和环；以及延伸构件，其固定到火焰保持头的外表面。

技术领域

本公开总体上涉及一种燃烧燃烧器头(combustion burner head)，更具体地，涉及一种产生低浓度的一氧化碳和氮氧化物排放的涡旋再循环燃烧燃烧器头。

背景技术

与燃烧化石燃料相关的常见问题是一氧化碳和氮氧化物(NOx)的产生和排放。在燃气和燃油锅炉中，燃料和空气在燃烧器中混合，并且设置有点火装置以点燃燃烧室内的混合物。热量在燃烧室内产生并通过热交换器传递。烟气从热交换器的烟道中释放出来，并且可以再循环到燃烧过程中，以减少氮氧化物的排放。这种过程称为烟气再循环(FGR)。烟气再循环(FGR)降低了火焰的温度，因此减少了热NOx排放量。烟气再循环(FGR)在最小化一氧化碳(CO)水平方面也发挥着作用。

其他过程比如氧化剂和燃料的贫燃料预混合、空气分级和燃料分级也用于减少氮氧化物的排放。燃料分级涉及燃烧少量的主燃料流作为副燃料流的点火源。燃料分级降低了主室中的温度，从而减少热氮氧化物的排放量。

当前的法规要求单位NOx含量例如低于百万分之九(ppm)和低于百万分之五(ppm)。不幸的是，随着NOx含量降低，火焰稳定性也降低。在解决火焰稳定性时，火焰的位置和附接很重要。例如，希望将火焰放置得尽可能靠近燃烧器，以使有效锅炉面积最大化。另外，希望火焰在调制时尽可能少地移动以实现最佳性能。尽管其他人试图减少燃烧燃烧器中有害的CO和NOx排放量，但仍需要改进以进一步减少产生和排放的一氧化碳和氮氧化物的量，同时保持火焰稳定性。

发明内容

本公开涉及一种用于操作燃烧燃烧器的创造性燃烧头，使得排放出降低浓度的一氧化碳和氮氧化物并维持火焰稳定性。燃烧头包括带有多个散热片的扩散板，以提供涡旋和均匀的自旋。燃烧头还包括固定在扩散器的外表面上的环，以帮助稳定涡旋。该系统还可以包括烟气再循环。

用于燃烧器的燃烧头的实施例的优点在于，火焰稳定在燃烧器的鼻部和锅炉的壁之间。在燃烧头的实施例中，火焰锚固到燃烧器的前部。燃烧头的实施例的另一个优点在于，火焰底部位于燃烧室上。

本文所述的涡旋再循环燃烧燃烧器可以由任何合适的材料制成，包括陶瓷、聚合物、黑色金属和有色金属及其合金和复合材料。

通常，在一方面，提供了一种用于燃烧器的涡旋再循环燃烧头，包括：壳体，其具有通孔、上游端和下游端，该上游端和下游端布置在通孔的相对侧，所述壳体构造成接收燃烧空气；主燃料入口，其布置成邻近壳体的上游端，构造成将主燃料流引入到壳体中；副燃料入口，其布置在主燃料入口的下游，构造成将副燃料流引入到壳体中；火焰保持头，其包括固定到壳体的下游端的扩散板，该扩散板包括多个开口、多个散热片和环；以及延伸构件，其固定到火焰保持头的外表面。

根据一实施例，多个散热片沿周向等距间隔开。

根据一实施例，延伸构件布置在火焰保持头的下游端。

根据一实施例，包括固定在多个开口之一内的至少一个切向孔，至少一个切向孔构造成重新引导主燃料流的一部分远离环。

根据一实施例，多个散热片中的每个包括第一端和第二端，其中第一端是自由的，而第二端与环相邻。

根据一实施例，第二端邻接环。

根据一实施例，多个散热片中的每个以相对于燃烧头的竖直轴线成一定角度布置，其中该角度在5-50度之间。