[发明专利]一种管冷式燃气预混超低氮燃烧器与预混方法

说明书

一种管冷式燃气预混超低氮燃烧器，包括燃烧器本体，燃烧器本体上设有燃气入口和助燃气入口，燃烧器本体的内部有内腔，内腔沿气流方向依次分为预混腔、管冷混合室和燃烧室；燃气入口和助燃气入口分别与预混腔连通，助燃气入口内设有均流板；管冷混合室内设有冷却管束，冷却管束包括多个冷却管，相邻冷却管之间具有间隙，间隙形成预混气体通道，预混气体通道连通预混腔与燃烧室。本发明还提供一种管冷式燃气预混超低氮燃烧器的预混方法。本发明集控制燃气回燃、燃气与助燃气完全混合2个低氮预混燃烧器关键要素，燃气和助燃气体二级混合、管内介质冷却，混合特性好，环境温度较低，气流流速较高，安全无回火，燃烧充分超低氮排放。

技术领域

本发明涉及燃气超低氮排放燃烧器，尤其涉及一种管冷式燃气预混超低氮燃烧器与预混方法。

背景技术

燃烧产生的氮氧化物溶于水后会生成为酸雨，酸雨会对环境带来广泛的危害，造成巨大的经济损失。2015年，北京市环境保护局颁布了《锅炉大气污染物排放标准》，其中规定：2017年4月1日起，新建锅炉氮氧化物排放量不得高于30mg/m³，在用锅炉氮氧化物排放量不得高于80mg/m³。目前低氮燃烧器主要有燃料分级燃烧器、空气分级燃烧器、烟气再循环燃烧器、高温空气燃烧器、多孔介质燃烧器与复合型燃烧器。对于燃用燃气的锅炉，实现低氮燃烧的技术主要有三种，分别为烟气再循环技术、全预混表面燃烧技术和水冷预混燃烧技术。其中烟气再循环与全预混表面燃烧技术对于燃烧效率均有影响。而水冷预混燃烧技术能实现低氮燃烧而不降低燃烧效率。

在现有技术中，相似专利有公告日为2015年4月29日，公布号为CN104566472A的中国发明专利《水冷式完全预混燃烧器》，另外还有2019年12月13日，公告号为CN110566947A的中国发明专利《一种超低氮预混燃气燃烧器及其燃烧方法》，两者都为水冷低氮燃烧技术，且都是一种低氮排放燃烧技术。但前者体积较大，结构相对较复杂。后者在喷嘴中加入了实心的钝体，结构亦相对较复杂，且小型化相对困难。两者的结构特点都是预混气在管道内流动，冷却介质在管外的壳体内流动，预混气体在离开管道后燃烧，是典型的火管锅炉形式。燃烧区与冷却区为独立的两个区域，管内不具备燃气助燃气混合的增强功能。

与火管(管内流动高温烟气)不同，本发明类似水管锅炉(管内流动低温介质)，冷却介质在冷却管束的管内流动，管外为预混气体通道，燃气和助燃气在预混腔中进行一次混合后，通过冷却管束时进行二次混合，不仅温度受到控制，而且其混合程度亦得到大力增强。对于预混低氮燃烧器，控制燃气的回燃、燃气与助燃气的完全混合是实现低氮预混燃烧的2个关键要素。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种运行安全、燃烧效率高、氮氧化物超低排放的管冷式燃气预混超低氮燃烧器与预混方法。

本发明的第一个方面提供一种管冷式燃气预混超低氮燃烧器，包括燃烧器本体，燃烧器本体上设有燃气入口(1)和助燃气入口(2)，燃烧器本体的内部有内腔，内腔沿气流方向依次分为预混腔(4)、管冷混合室(5)和燃烧室(6)；所述燃气入口(1)和助燃气入口(2)分别与预混腔(4)连通，助燃气入口(2)内设有均流板(3)，均流板(3)封闭助燃气入口(2)，均流板(3)上设有若干均流孔，均流孔贯通助燃气入口(2)和预混腔(4)；所述管冷混合室(5)内设有冷却管束(14)，冷却管束(14)包括多个相互平行的冷却管(15)，相邻冷却管(15)之间具有间隙，间隙形成预混气体通道，预混腔(4)通过所述预混气体通道与燃烧室(6)连通，燃烧室(6)内设有点火电极(7)；冷却管(15)内设有冷却介质，冷却管(15)的两端分别与冷却介质进口集箱(9)、冷却介质出口集箱(10)连通，冷却介质进口集箱(9)、冷却介质出口集箱(10)分别连接有冷却介质进口管(8)和冷却介质出口管(11)。

进一步，所述冷却管束(14)包括多个与气流方向垂直的冷却管(15)，多个冷却管(15)沿气流方向间隔分层布置，不同层的冷却管(15)错列排布或顺列排布，相邻两层冷却管(15)之间的间距相等或沿气流方向逐渐减小。