[发明专利]一种包含烟气内循环的多级旋流超低氮燃气燃烧器

说明书

本发明公开了一种包含烟气内循环的多级旋流超低氮燃气燃烧器，中心风筒与中心气体燃料喷枪之间形成中心风区域，中心风筒与旋流‑射流风筒之间形成第一旋流风区域及第二旋流风区域，其中，第一旋流风区域及第二旋流风区域均呈环形结构，且第一旋流风区域及第二旋流风区域由内到外依次分布，旋流‑射流风筒与燃烧器外筒之间形成环形的射流烟混风区域，燃烧器外筒的侧面设有主燃气管道；中心气体燃料喷枪的枪头穿过中心风区域，中间层气体燃料喷枪的枪头穿过第一旋流风区域，外层气体主燃料喷枪的枪头穿过第二旋流风区域，该燃烧器采用烟气再循环技术，且燃烧稳定，具有较高燃烧效率及低氮氧化物排放的特点。

技术领域

本发明属于燃气清洁低氮燃烧技术领域，涉及一种包含烟气内循环的多级旋流超低氮燃气燃烧器。

背景技术

氮氧化物是大气主要污染物之一，是造成PM2.5的罪魁祸首。在可燃气体燃烧过程中，助燃空气中的氮气由于高温会生成大量的氮氧化物(NO_x)。随着国家环保力度不断加大，国内多个省市相继出台了更为严苛的大气污染物排放标准，要求工业燃气锅炉的NO_x排放浓度控制标准降低为30mg/m³(标态，3.5％O₂，下同)。现役的燃气燃烧器难以满足最新的排放要求，新型超低氮燃气燃烧器的开发势在必行。

当前低氮燃烧器采用的主流降氮技术为分级燃烧和旋流燃烧技术。分级燃烧技术主要分为空气分级和燃料分级，即将助燃空气或燃料气分成两到三部分，分别送入不同的燃烧区域进行燃烧反应。本质上是通过人为地组织，使燃烧过程在偏离化学当量比下分别进行，有效避免局部高温区的产生及实现部分NO_x还原，从而减少NO_x的生成。旋流燃烧技术是通过结构使空气或者燃气产生旋流，使得燃料与空气进行剧烈混合，产生的回流区还会卷吸部分热烟气，加热未燃的混合气。保持了火焰的稳定，减少了局部高温区的产生。烟气再循环技术一般配合燃烧器一起使用，可分为烟气外循环和烟气内循环。原理都是通过将燃烧后的尾部烟气与助燃空气混合后再次参与燃烧，高温烟气与助燃空气混合后，一方面提高了空气温度，另一方面降低了参与燃烧的氧浓度，从而降低燃烧过程中的NO_x排放浓度。但是烟气外循环技术存在凝结水腐蚀设备、使炉内燃烧不稳定等问题。

从目前的应用情况看，单一燃烧技术的应用难以满足最新的环保要求，有些氮氧化物降低幅度大的技术实际应用还存在不少的困难，而实际应用广泛的技术大都氮氧化物降低幅度较小，多种低氮燃烧技术结合才是有效控制氮氧化物生成的主要方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种包含烟气内循环的多级旋流超低氮燃气燃烧器，该燃烧器采用烟气再循环技术，且燃烧稳定，具有较高燃烧效率及低氮氧化物排放的特点。

为达到上述目的，本发明所述的包含烟气内循环的多级旋流超低氮燃气燃烧器包括中心风筒、旋流板、旋流盘、旋流-射流风筒、燃烧器外筒、中心气体燃料喷枪、中间层气体燃料喷枪、外层气体主燃料喷枪及主燃气管道；

中心风筒、旋流板、旋流盘、旋流-射流风筒及燃烧器外筒由内到外依次布置，其中，中心风筒与中心气体燃料喷枪之间形成中心风区域，中心风筒与旋流-射流风筒之间形成第一旋流风区域及第二旋流风区域，其中，第一旋流风区域及第二旋流风区域均呈环形结构，且第一旋流风区域及第二旋流风区域由内到外依次分布，旋流-射流风筒与燃烧器外筒之间形成环形的射流烟混风区域，燃烧器外筒的侧面设有主燃气管道；

中心气体燃料喷枪的枪头穿过中心风区域，中间层气体燃料喷枪的枪头穿过第一旋流风区域，外层气体主燃料喷枪的枪头穿过第二旋流风区域，燃烧器外筒的内侧设有气体燃料环形集箱，气体燃料环形集箱与中心气体燃料喷枪的入口、中间层气体燃料喷枪的入口及外层气体主燃料喷枪的入口相连通，主燃气管道与中心气体燃料喷枪及中间层气体燃料喷枪相连通。

中心气体燃料喷枪的枪头沿周向以5°-85°的角度倾斜回喷燃料。