[发明专利]一种燃料侧烟气再循环氮燃烧器及其燃烧方法

说明书

本发明公开了一种燃料侧烟气再循环低氮燃烧器及其燃烧方法，包括值班燃料管、空气流道和主燃料混合通道，以及燃料分配环管和再循环烟气分配环管。通过燃料分配环管将燃料形成主燃料和值班燃料，并通过主燃料混合通道实现主燃料与再循环烟气的快速混合形成混合烟气燃料再喷入燃烧室。同时值班燃料在值班燃料预混腔内与中心空气预混后在旋流盘形成旋流贫燃料预混值班火焰。其余空气通过值班燃料预混腔与空气流道之间的环形空气喷口形成高速射流，与混合烟气燃料快速混合，实现了主燃料的无焰燃烧,大幅降低NO_X的生成。本发明具有燃烧稳定的优点，解决了低NO_x燃烧中氧含量大幅降低与燃烧稳定性的矛盾，可实现低NO_x排放。

技术领域

本发明涉及一种燃料侧烟气再循环氮燃烧器及其燃烧方法，属于燃烧技术领域。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是大气污染的主要污染源物之一，其是形成PM_2.5的重要前驱物。大气污染问题引起越来越广泛的关注，大气污染排放标准也愈发严格。

氮氧化物的生成途径包括热力型、快速型和燃料型等，对于天然气燃烧而言，其主要生成途径是热力型和快速型。因而控制天然气燃料氮氧化物生成也主要从控制燃烧温度分布，燃烧停留时间等方面进行。目前超低氮燃烧器的主要技术路线包括水冷预混燃烧、烟气再循环、烟气内循环等。

传统的烟气再循环方法通过将烟气从炉膛尾部引出加入到助燃空气中，降低氧分压，降低燃烧温度，从而降低NO_x。但其容易造成燃烧不稳定，产生较大的噪声和振动，是限制烟气再循环技术发展的主要原因。

采用烟气内循环高速引射成为低氮燃烧器采用的热门方法。在这种燃烧器中，周向风和主燃料都有较高的速度，造成两级引射效果，分别将主燃料和空气稀释，从而延缓燃烧，降低氮氧化物。然而，这种燃烧器通常容易受到炉膛限制，易受炉膛内压力波动影响。通常需要较大的炉膛直径，以获得充足的内循环烟气量，也使得其对炉膛的适应性较差。

由此可见，现有技术存在的主要问题是降低氮氧化物和燃烧稳定性的矛盾，以及炉膛适应度差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料侧烟气再循环预混燃烧器及其燃烧方法，利用烟气内循环降低氮氧化物，实现不同循环烟气与燃料的分区混合，同时提高燃烧稳定性，实现NO_x排放小于15mg/Nm³(@3.5％O₂)。

本发明通过以下技术方案实现：

一种燃料侧烟气再循环低氮燃烧器，包括由里到外依次同轴设置的值班燃料管、空气流道和主燃料混合通道，以及燃料分配环管和再循环烟气分配环管；所述主燃料混合通道入口端封闭；所述燃料分配环管环绕着设置在空气流道外且位于所述主燃料混合通道入口端一侧；所述燃料分配环管设置有值班燃料分配管和若干主燃料分配管，分别与值班燃料管和主燃料混合通道连通，且所述值班燃料分配管穿过所述空气流道与所述值班燃料管相连，所述主燃料分配管呈轴向通入所述燃料混合通道；

所述再循环烟气分配环管环绕着设置在所述燃料混合通道入口端外侧，且其内侧沿径向设置有若干烟气连通管通入所述燃料混合通道；以燃料喷出方向为前，所述主燃料混合通道内前部设置有若干旋流片且在所述旋流片的前端形成旋流混合区；

所述值班燃料管前端封闭，且其前部壁面环绕着设置有若干值班燃料口；

所述值班燃料管前部设置有值班燃料预混腔，且所述值班燃料管探入所述值班燃料预混腔一端呈“凸”设置使得所述值班燃料口位于所述值班燃料预混腔中；所述值班燃料预混腔一侧还设置有中心空气口，且若干中心空气口环绕所述值班燃料管布置；所述值班燃料预混腔出口端设置有旋流盘；