[发明专利]低NOX

说明书

通过其中初级燃料与特定范围的过量燃烧空气充分混合的系统和方法，在叠堆处减少NO_x和/或CO的排放。然后将初级燃料‑空气混合物排放并锚定在燃烧器的燃烧室内。此外，所述系统和方法还通过调节初级燃料和次级阶段燃料的流量，并且在一些情况下控制燃烧空气进入加热炉的量或布置来提供动态控制来自加热炉的排放中的NO_X含量。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年9月5日提交的美国临时申请号62/554,327以及 2018年6月26日提交的美国临时申请号62/690,185的权益，这两个申请以引用方式并入本文。

技术领域

本公开涉及用于燃烧燃料-空气混合物的燃烧器设备和方法，由此产生具有低NOx和CO的烟道气。

背景技术

由于政府主管部门和机构采取了严格的环境排放标准，迄今已经开发了燃烧器设备和方法，这些设备和方法抑制了通过燃烧燃料-空气混合物产生的烟道气中的氮氧化物(NOx)的形成。例如，已经开发了燃烧器设备和方法，其中在小于化学计量浓度的空气中燃烧液体或气体燃料以降低火焰温度并从而降低热NOx。即，已开发了阶段空气燃烧器设备和方法，其中燃料在第一燃烧区域中的空气不足的情况下燃烧，由此产生抑制NOx形成的还原环境，并且将剩余的空气部分引入第一区域下游的第二区域中，在那里燃烧未燃烧的剩余燃料。

还开发了阶段燃料燃烧器设备，其中供应所有的燃烧空气，并且在第一区域中燃烧部分燃料，具有大部分燃料在第二下游区域中燃烧。在此类阶段燃料燃烧器设备和方法中，在与来自第一区域的过量空气混合之前，用加热炉烟道气稀释第二区域，从而减少热NOx的形成。

尽管迄今已利用产生包含低水平NOx的烟道气的阶段燃料燃烧器，但仍有需要具有更大操作范围的改进的燃烧器设备，从而产生具有一致较低的NOx和CO排放水平的烟道气和使用燃烧器设备的改进方法。

发明内容

本公开的实施方案涉及控制来自加热炉的排放中的NOx和/或CO含量的系统和方法。一般来讲，排放将在加热炉堆中确定。如本文所用，“堆叠”或“加热炉堆”包括加热炉燃烧区域下游的任何点，其中可测量烟道气的排放和过量氧气含量。通常，这一点将在加热炉的辐射段的堆叠或出口烟道中，但在一些实施方案中可为加热炉内但在燃烧区域外侧的区域，或者可为刚好位于加热炉出口烟道下游的区域。

广义地讲，可通过在燃烧之前将初级燃料与特定范围的过量燃烧空气充分混合来减少在叠堆中的NOx和/或CO的排放，过量燃烧空气超过了化学计量地燃烧初级燃料所需的量，以使热和迅速的NOx排放最小化。然后将初级燃料-空气混合物排放并锚定在燃烧器的燃烧室内。将初级燃料-空气混合物火焰锚定在设备的燃烧室内不允许由火焰产生的热量立即转移到周围的加热炉环境中，而是使用在燃烧室中具有足够停留时间产生的热量，以使NOx和/或CO排放显著最小化。由该构型引起的NOx和CO水平使初级火焰与加热炉周围的烟道气环境的排放性能相对脱离。对于现有技术的燃烧装置，周围的加热炉环境越热，NOx越高并且CO越低。另外，对于现有技术的燃烧装置，周围的加热炉环境越冷，NOx越低并且CO越高。当前实施方案避免了这些问题。

更具体地讲，通过将燃料和一定量的空气排放到加热炉空间中的方法来避免这些问题，其中燃料被燃烧，使得由此形成具有低NOx含量和低 CO含量的烟道气，所述方法包括以下步骤：

混合所述燃料的第一部分和基本上所有的空气以形成贫初级燃料- 空气混合物；

将所述贫初级燃料-空气混合物排放到由燃烧器瓦限定的初级燃烧区域内的所述加热炉空间中，使得存在围绕所述燃烧器瓦的加热炉环境；

在所述初级燃烧区域中燃烧所述初级燃料-空气混合物以产生火焰并因此产生烟道气，其中所述初级燃烧区域具有第一末端和第二末端，并且引入所述贫初级燃料-空气混合物，使得所述火焰邻近所述第一末端被锚定，并且所产生的烟道气在所述第二末端排放到所述加热炉环境中。