一種低NOx氣體燃料燃燒器和燃燒方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種低NOx干氣燃燒器和燃燒方法，一種工業加熱爐的所使用的燃燒器和燃燒方法，是一種使用工業副產品作為燃料的燃燒器和燃燒方法。
【背景技術】
[0002]在石化、能源等工業生產過程中，涉及到一種副產品氣體生產，稱之為干氣。干氣主要可分為焦爐煤氣、水煤氣、機械發生爐煤氣等，其主要成分為乙烯、丙烯、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氫氣、一氧化碳。對于生產中過剩的干氣現有兩種處理方法:一是將干氣直接經火炬燃燒掉，既浪費能源，又污染環境；二是將干氣送入瓦斯管網作為增熱原料應用于生產工藝中，不但在一定程度上緩解了原料緊張的問題，而且收到了很好的經濟效應。但由于干氣是一種成分復雜的燃氣，如果使用普通的燃燒器，在燃燒過程中往往不能使干氣中的各種成分完全的燃燒，結果形成較高NOx的排放量，難于符合環保的要求。
【發明內容】
[0003]為了克服現有技術的問題，本發明提出了一種低NOx干氣燃燒器和燃燒方法。所述燃燒器和燃燒方法采取將空氣沿徑向分級送入方式，并將干氣沿徑向分級輸送至一次空氣和二次空氣周圍，在低氧的環境下保證干氣燃燒充分完全，盡可能降低NOx的生成量，而已生成的NOx又能在還原區被還原。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:一種低NOx干氣燃燒器，包括:一次空氣通道，位于燃燒器的中心通道，所述的一次空氣通道沿徑向向外是環形二次空氣通道，在一次空氣通道和二次空氣通道之間設置多個燃燒噴嘴，每組噴嘴設有多個噴口。
[0005]進一步的，所述的一次空氣通道和二次空氣通道的空氣進入端分別設置調節風門。
[0006]進一步的，所述的燃氣噴嘴包括:環繞在一次空氣通道出口外緣周圍的一級燃氣噴嘴，環繞所述的二次空氣通道內緣設置二級燃氣噴嘴，環繞所述的二次空氣通道外緣設置三級燃氣噴嘴。
[0007]進一步的，各組所述的燃氣噴嘴的各個噴口環繞一次空氣通道和二次空氣通道的出口均勻分布，各個所述噴口是直徑相同的喇叭形。
[0008]進一步的，所述的一、三級燃氣噴口沿軸心向內傾斜角為60°?80°，二級燃氣噴口沿軸心向外傾斜角為60°?80°，所述的一級燃氣噴口、二級燃氣噴嘴的噴口交錯布置。
[0009]進一步的，所述的多個燃氣噴嘴設置在一個與一次空氣通道和二次空氣通道的出口相配合的圓盤上。
[0010]進一步的，所述的圓盤上的各組燃氣噴嘴的各個噴口垂直于噴嘴面。
[0011]進一步的，所述的圓盤上的一、二、三級燃氣噴嘴的各個噴口通過各自的直立短管與燃氣分流管連接，所述的分流管通過直立細長管與燃氣環形管連接。
[0012]進一步的，所述的一次空氣通道中設有長明燈。
[0013]一種使用上述燃燒器的低NOx干氣燃燒方法，所述方法的步驟如下:
利用一次空氣通道和二次空氣通道將進入燃燒器的空氣分為兩股:位于中心通道的一次空氣和沿徑向向外的環形二次空氣，并通過兩個空氣通道上的調節風門對各次進風量進行靈活調節；
燃氣沿徑向分三級燃燒，沿徑向從內向外分別按一、二、三級燃氣噴嘴，燃氣從各級燃氣噴嘴的噴口中噴出與空氣混合燃燒:
一級燃氣噴口噴出的燃氣與一次空氣通道吹出的空氣混合并燃燒，形成內火盤；二級燃氣噴口噴出的燃氣與部分一次空氣通道吹出的空氣以及部分二次空氣通道吹出的空氣混合，并被一級燃氣燃燒生成的高溫煙氣引燃形成外火盤；
三級燃氣噴口噴出的燃氣與部分二次空氣通道吹出的空氣混合并燃燒，在燃燒過程中將主燃燒區燃燒形成的NOx進行還原，同時捕捉逃逸的助燃空氣，實現低氧燃燒，以此降低NOx低排放，并提高氣體燃料的燃燒效率。
[0014]本發明產生的有益效果是:本發明所述的燃燒器采用空氣分為一次空氣和二次空氣進風方式，且各次進風量分別或按比例靈活調節。燃氣沿徑向分三級燃燒，從內向外分別設計一、二、三級燃氣噴嘴，各級燃氣噴嘴上面沿圓周均勻布置若干噴嘴。其中一、二級燃氣燃燒形成主內火盤，三級燃氣燃燒形成外火盤。外火盤將內火盤燃燒形成的NOx進行還原，同時捕捉逃逸的助燃空氣，易于實現低氧運行，這樣既能保證燃燒后NOx低排放，又能提高氣體燃料的燃燒效率。
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0016]圖1是本發明的實施例一所述燃燒器的結構示意圖；
圖2是本發明的實施例二、三所述燃燒器的結構示意圖；
圖3是本發明的實施例四所述噴口形狀的示意圖；
圖4是本發明的實施例五、六、七所述噴嘴的結構示意圖；
圖5是本發明的實施例八所述的燃氣供應管路的結構示意圖；
圖6是本發明的實施例九所述的帶有長明燈的燃燒爐結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]實施例一:
本實施例是一種低NOx干氣燃燒器，如圖1所示。本實施例包括:一次空氣通道3，位于燃燒器的中心通道，所述的一次空氣通道沿徑向向外是環形二次空氣通道2，在一次空氣通道和二次空氣通道之間設置多個燃燒噴嘴I (圖1中網格代表噴嘴)，每個燃燒噴嘴設有多個噴口。
[0018]本實施例所述的一次空氣通道可以是圓筒形或方筒形或其他多邊筒形構成，即:一次空氣通道的截面形狀(與空氣流動方向垂直的截面)可以是圓形、矩形，多邊形。二次空氣通道則應當是與一次空氣通道截面形狀相配合的外形。如:一次空氣通道的截面形狀為圓形時，則二次空氣通道則是圓環形，環繞在一次空氣通道的周圍。或者，一次空氣通道是矩形，則二次空氣通道則是“回”字形，環繞在一次空氣通道周圍。其他正多邊形的空氣通道余此類推。
[0019]在一次空氣通道和二次空氣通道上可以分別安裝調節進風量的調節風門，分別調節一次空氣通道和二次空氣通道的進風量。分別調節的好處在于可以根據燃燒的狀況，隨機調節一次空氣通道或二次空氣通道進風量，而不考慮兩者之間的關系。也可以根據燃燒規律，按比例聯動調節一次空氣通道或二次空氣通道進風量，以提高控制的效率。
[0020]本實施例所述的燃燒噴嘴是環繞在空氣通道周圍的一組噴口的總稱。燃燒噴嘴設置在空氣通道出口處的周圍。噴嘴即可以在一個塊材料上設置一組噴口(對于截面為圓形的空氣通道出口，用圓環材料制作盤形噴嘴)，再將多個噴嘴組合(多個直徑不同的圓盤環，根據空氣通道出口的直徑大小配合)，之后安裝到空氣通道的出口處，形成多個噴嘴的組合。也可以在一塊材料上，通過開口的方式留出空氣通道出口的位置，在空氣通道邊緣的環帶上設置多組噴口，形成多個噴嘴。
[0021]本實施例由于有兩個空氣通道，并且兩個空氣通道的出口形成兩個環帶，因此可以在兩個環帶上分別設置幾個噴嘴(幾組噴口)。
[0022]噴嘴的各個噴口即可以均勻的分布在空氣通道的周圍，如在圓形截面的空氣通道出口可以按照等分圓的方式，在等分的角度上設置噴口。也可以根據燃燒的需要或氣體燃料的需要而不均勻的分布，如在截面形狀為矩形的長邊上設置較多的噴口，而在短邊上設置較少的噴口等。
[0023]噴口的形式可以有多種，如采用直孔，喇叭口、收縮孔等。所述的直孔噴口是指噴口的直徑一直維持相同，不做任何變化，燃氣在沖出噴口時維持一定相同的流速和流量。喇叭口則是一種由內向外逐漸擴大的形狀，燃氣在沖出噴口時，流速由于擴口而降低。在實際加工中，喇叭口可以使用擴孔鉆簡單的加工成型，而不是真正的喇叭形曲面形狀。收縮孔可以說一種反向的喇叭口，即由內向外逐漸縮小