[发明专利]一种实现超低NOx

说明书

本发明属于无焰燃烧领域，并具体公开了一种实现超低NO_x排放的旋转式无焰燃烧器。该燃烧器的中心燃气喷管用于输送和喷射燃气；空气进口直管用于向空气通道输送空气；空气通道的壁面对称设置有空气调节喷口，利用其喷出的空气产生反作用力，带动旋转式无焰燃烧器绕中心轴线旋转；通过第一截流圆环的移动控制空气直喷喷管的开闭，从而在无焰燃烧阶段喷射空气；通过第二截流圆环的移动控制空气旋流喷管的开闭，从而在预热燃烧阶段喷射空气。本发明利用空气调节喷口产生的反作用力带动空气和燃气绕中心轴线旋转，并使得燃气与卷吸的高温烟气在整个炉膛内进行混合，从而扩大反应区域并获得更加均匀的炉内温度分布，进而实现超低NO_x排放。

技术领域

本发明属于无焰燃烧领域，更具体地，涉及一种实现超低NO_x排放的旋转式无焰燃烧器。

背景技术

近年来，随着工业和供暖锅炉“煤改气”等一系列措施的推进，天然气在生产生活中的应用日益广泛，但天然气的燃烧已成为大气中氮氧化物等污染物的主要来源之一。为减少环境污染，多地出台了更加严格的NO_x排放标准，以北京为例，新发布的《锅炉大气污染物排放标准》(DB11/139-2015) 中要求NO_x排放浓度应低于30mg/m³，为达到这一要求，需要在天然气燃烧中应用低氮燃烧技术。无焰燃烧技术因其热效率高、NO_X排放低的特点，受到国际燃烧界广泛关注，并逐步应用在工业和供暖领域。

目前，国内外已存在基于燃气无焰燃烧器的发明专利，为了实现无焰燃烧，首先要将炉膛加热至燃气的自燃温度以上，再切换至无焰燃烧。实现这一过程，可以通过炉外预热、使用蓄热体预热、使用催化剂降低自燃点、炉内烟气混合预热等方式实现。其中炉内烟气混合预热的方式应用较为广泛，该方法首先在预热燃烧阶段利用有焰燃烧将炉膛加热，再切换到无焰燃烧状态，但是因切换过程中操作较为复杂，极大地降低了燃烧器的工作效率。

同时，为实现无焰燃烧，国内外已存在基于燃气无焰燃烧器的发明专利多采用空气直喷以实现炉膛内烟气大范围卷吸。CN201410020218.3提出了一种斜流式常温无焰燃烧器，CN201410019516.0提出了一种直喷式燃气无焰燃烧器，以上两个专利均使用燃气气流和空气气流直喷的方式实现无焰燃烧，但未考虑直喷射流的形式多样化，且直喷喷嘴固定不动，常规速度和动量的射流不一定能实现较好的炉内温度均匀性，因此需要较高射流速度和动量才能实现较好效果的无焰燃烧，对空气风机压头要求过高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种实现超低NO_x排放的旋转式无焰燃烧器，其中对其关键组成部件如空气直喷喷管和空气旋流喷管的设置方式进行改进研究，同时对其整体结构布局重新做出针对性设计，相应能够提高炉内温度的均匀性，因而尤其适用于无焰燃烧的应用场合。

为实现上述目的，本发明提出了一种实现超低NO_x排放的旋转式无焰燃烧器，该旋转式无焰燃烧器包括中心燃气喷管、空气进口直管、空气通道、空气直喷喷管、空气旋流喷管，其中：

所述中心燃气喷管的轴线与所述旋转式无焰燃烧器的中心轴线重叠，用于输送和喷射燃气；

所述空气进口直管与空气通道连接，用于向所述空气通道输送空气；

所述空气通道套设在所述中心燃气喷管的外侧，其一端与所述空气进口直管连接，其另一端与所述空气直喷喷管和空气旋流喷管连接，从而为所述空气的流动提供通道，所述空气通道的壁面对称设置有空气调节喷口，工作时通过所述空气调节喷口喷出的空气产生反作用力，带动所述旋转式无焰燃烧器绕所述中心轴线旋转，使得该旋转式无焰燃烧器喷射的空气和燃气绕所述中心轴线旋转；

所述空气直喷喷管关于所述中心轴线对称设置，利用第一截流圆环的移动控制该空气直喷喷管的开启和关闭，从而在无焰燃烧阶段喷射空气；