[发明专利]一种燃气燃烧器及其低氮燃烧方法

说明书

本发明公开了一种燃气燃烧器及其低氮燃烧方法，包括直筒式燃气通道和环绕式设置在燃气通道外的风道，以及设置在风道内的点火组件。风道与燃气通道呈同轴套筒式设置。燃气通道内同轴式设置有稳焰风筒，燃气通道出口与稳焰风筒出口相连形成环“凹”形的稳焰口，其内外侧分别设置有若干燃气内喷孔和若干燃气外喷孔。稳焰风筒出口端设置有值班火焰盘，其上设置有若干稳焰风孔。风道出口端设置有旋流环，旋流环包括梯级环套式设置的内旋流环和外旋流环。燃气通过燃气内喷孔和燃气外喷孔分为稳燃气和主燃气。空气被内、外旋流环分为助燃风和燃尽风，使燃气先富燃燃烧再燃尽，实现低氮燃烧。本发明具有结构简单、低NOx排放等优点。

技术领域

本发明涉及一种燃气燃烧器及其低氮燃烧方法，属于燃烧技术领域。

背景技术

天然气是一种较为清洁的能源，其燃烧产生的污染物主要是NOx。近些年来，NOx引发的环境污染问题愈发受到人们的重视。对于中小燃气锅炉而言，目前中国多地开始实行了<30mg/Nm³的NOx排放标准，这促使了一系列低氮燃烧技术的推广使用。

目前常见的低氮燃烧技术有烟气再循环技术和全预混表面燃烧技术。烟气再循环技术是将燃烧换热后的低温烟气通过燃烧器送回炉膛，通过烟气的稀释作用，显著的降低燃烧的温度，从而起到降低NOx的效果。实践经验表明，如果操作得当，烟气再循环可以降低NOx排放达30～70％。但是烟气再循环常常会带来燃烧不稳定，造成燃烧振荡甚至熄火。全预混燃烧技术是在燃烧前将燃料和空气完全混合，在多孔介质的表面形成预混火焰面，当采用较高的过量空气系数(1.4～1.6)时，空气的稀释作用会使火焰温度较低，从而起到降低NOx的效果。全预混表面燃烧能够有效地解决燃烧不稳定的问题，但是由于燃气和空气提前混合，操作不当极易发生回火，造成爆炸的安全隐患。考虑到安全性的问题，全预混燃烧技术仅仅在20t/h以下的小燃气锅炉上有应用案例。除此之外，也有低氮燃烧技术，能够在保持燃烧稳定的前提下，结合少量的烟气再循环，达到<30mg/Nm³的排放标准。但总体上，目前市面上仍缺乏价格低廉、性能可靠的低氮燃烧技术。

因此，研制开发能够降低NOx生成且保证火焰燃烧稳定性的气体燃烧技术，就成为迫切需要解决的技术难题。

发明内容

本发明旨在提供一种燃气燃烧器及其低氮燃烧方法，能够通过喷孔和旋流环的设置对气体燃料进行分级燃烧，从而降低NOx初始排放。并且，由于燃烧器中心利用稳焰风形成稳定火焰，也能够使该燃烧器能够用在FGR技术中解决火焰温度低、燃烧不稳定等问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种燃气燃烧器，包括直筒式燃气通道和环绕式设置在所述燃气通道外的风道，以及设置在所述风道内的点火组件；所述风道与所述燃气通道呈同轴套筒式设置；

以燃气喷出端为前端，所述燃气通道内同轴式设置有稳焰风筒，所述稳焰风筒位于所述燃气通道的前部且所述燃气通道出口与稳焰风筒出口相连形成环“凹”形的稳焰口，所述稳焰口环“凹”形的高出段为所述燃气通道出口端壁面，其内外侧分别设置有若干燃气内喷孔和若干燃气外喷孔；所述稳焰口环“凹”形的中心平台为所述稳焰风筒出口端；

所述稳焰风筒入口端与所述风道连通；所述稳焰风筒出口端设置有值班火焰盘，且所述值班火焰盘设置有若干稳焰风孔；

所述风道出口端设置有旋流环，所述旋流环包括梯级环套式设置的内旋流环和外旋流环，且所述内旋流环和外旋流环按照径流通量比为2～3设置；所述内旋流环环绕着设置在所述燃气通道外周且其出口靠近所述燃气外喷孔设置；所述外旋流环环绕着设置在所述内旋流环外周且其出口设置在所述燃气通道出口前端。

上述技术方案中，所述燃气内喷孔和燃气外喷孔均按照气体喷射流速15m/s～100m/s设置。