[发明专利]偏离当量比超低氮燃烧装置及燃烧方法

说明书

本发明涉及一种偏离当量比超低氮燃烧装置及方法，该装置包括：一次燃料通道，位于偏离当量比超低氮燃烧装置的中心位置；一次空气通道，围绕一次燃料通道且与一次燃料通道共轴设置；二次空气通道，位于一次空气通道的径向外侧且与一次空气通道共轴设置；二次燃料通道，包括设置于二次空气通道中并且围绕一次燃料通道均匀分布的若干管道；一次燃料通道和一次空气通道设置成一次空气流量相对于一次燃料喷射量过量，从而燃烧生成低氧浓度助燃空气；二次燃料通道和二次空气通道设置成二次燃料喷射量相对于二次空气流量过量，从而燃烧生成低热值次生燃料；该装置还设置有供低氧浓度助燃空气和低热值次生燃料混合燃烧的燃尽区。

技术领域

本发明涉及燃气洁净燃烧技术领域，具体涉及一种偏离当量比超低氮燃烧装置及燃烧方法。

背景技术

燃气燃烧过程中产生的氮氧化物NOx是主要的大气污染物之一，国家对氮氧化物的排放限值日趋收紧。近年主流的烟气外循环型(FGR)低氮燃烧器基本能满足排放30mg/Nm³的排放要求，但烟气外循环型低氮燃烧器需要烟气外循环量约占总烟气量的15-20％，使锅炉效率降低2％-4％，造成能源浪费，且已经没有进一步降低氮氧化物的能力，无法适应国家政策的收紧预期。烟气内循环型(FIR)低氮燃烧器近两年也得到了一定的发展，主要是通过空气和燃气的高速射流实现对炉内烟气的卷吸，从而降低助燃空气的氧浓度和燃料的热值，实现氮氧化物的生成量降低，但需要大幅增加风机功率和燃气压力，且负荷变化对引射烟气的能力影响较大，氮氧化物的排放不稳定，难以降到30mg/Nm³以下。

上述烟气外循环型低氮燃烧器和烟气内循环型低氮燃烧器的核心理念都是通过混入已有的烟气来稀释空气和燃料，从而降低空气氧浓度或燃料热值，实现火焰峰值温度的降低和氮氧化物的减排。这两种处理方式要么引起锅炉效率的降低，要么引起风机功耗增加和对燃气压力要求的增加。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种偏离当量比超低氮燃烧装置及燃烧方法，通过空气和燃料的分级和当量比不对等配置，使一次燃烧过程分别在空气极度过量和燃料极度过量的情况下低温燃烧，并分别生成低氧浓度的次生助燃空气和低热值的次生燃料，再进行扩散混合二次燃烧，整个燃烧过程都没有形成高温火焰区域，使氮氧化物排放量极大降低。

根据本发明的一方面，提供了一种偏离当量比超低氮燃烧装置，包括：

一次燃料通道，其位于所述偏离当量比超低氮燃烧装置的中心位置；

一次空气通道，其围绕所述一次燃料通道且与所述一次燃料通道共轴设置；

二次空气通道，其位于所述一次空气通道的径向外侧且与所述一次空气通道共轴设置；

二次燃料通道，其包括设置于所述二次空气通道中并且围绕所述一次燃料通道均匀分布的若干管道；

所述一次空气通道末端设置一次燃料燃烧区，所述一次燃料通道和所述一次空气通道设置成一次空气流量相对于一次燃料喷射量过量，使得一次燃料燃烧区燃烧生成低氧浓度助燃空气；

所述二次空气通道末端设置二次燃料燃烧区，所述二次燃料通道和所述二次空气通道设置成二次燃料喷射量相对于二次空气流量过量，使得二次燃料燃烧区燃烧生成低热值次生燃料；

所述偏离当量比超低氮燃烧装置还设置有供经一次燃料燃烧生成的低氧浓度助燃空气和经二次燃料燃烧生成的低热值次生燃料混合燃烧的燃尽区，所述第一空气通道经由所述一次燃料燃烧区与所述燃尽区连通，所述第二空气通道经由所述二次燃料燃烧区与所述燃尽区连通。

优选地，所述一次燃料通道末端面开设有若干喷射孔，并在末端处设置有径向向外延伸且等角度间隔开的多个分支管，各个分支管均开设有朝向轴向方向和朝向径向方向的若干喷射孔。

优选地，所述一次燃料通道在所述多个分支管的上游处设置有旋流盘。