低 NOx 燃烧器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于通过燃烧燃料产生火焰的燃烧器，尤其是低NO

Low NOx burner

The present invention relates to a burner for producing a flame by burning fuel, especially a low NO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低NOx燃烧器
本专利技术涉及一种具有权利要求1所述特征的燃烧器、以及一种根据权利要求12所述的使用这种燃烧器产生火焰的方法。
技术介绍
这种通过燃烧燃料产生火焰的燃烧器尤其是低NOx燃烧器通常包括环绕例如瓦(tile)的中心开口的第一(周向延伸)耐火瓦，该开口沿着燃烧器轴线延伸，其中瓦还包括前侧和背离所述前侧的后侧，并且其中所述后侧包括与所述开口流通连接的空气进口以将空气供给进入所述开口，并且其中所述前侧包括与所述开口流通连接的排放口以将燃烧器产生的火焰排放到周围环境，尤其进入(如熔炉的)燃烧室中。并且，所述瓦包括朝着所述开口的内侧以及背离所述开口/内侧的外侧。例如，这些燃烧器用于石油工业并且根据APIRP535进行设计("BurnersforFiredHeatersinGeneralRefineryServices",API工业标准535,第二版,2006年1月)。特别地，这些低NOx燃烧器是燃料或空气分段的以管控减少热氮氧化物(NOx)的火焰最高温度。在上述类型的燃烧器中进行的燃烧过程中，氮氧化物(NOx)的产生可具有不同的起因。首先，NOx可在所谓的瞬间或即时转换中从N2产生，其中在燃烧过程初期NOx通过烃类游离基机理从N2产生，即N2与游离基、如来自燃料的C、CH、和CH2片段进行反应。在燃烧的初期，这会引起氮的固定种类的形成，例如NH,HCN,H2CNandcyano(CN-)游离基，其可以氧化生成NO。另外，在所谓的作为与温度有关的N2至NOx氧化的热转换(其由高温所促进)中，产生NOx的以下反应可根据扩展的Zeldovich机制发生：N2+O→NO+NN+O2→NO+O,和N+OH→NO+H最后，还发生所谓的燃料固有氮转化，其中燃料中的氮化合物转化为NOx。在此，在燃烧期间，燃料中固有的氮可作为自由基被释放，并且可最终形成N2或NO。因此，通过降低火焰温度限制热NOx的生成。这将会减少形成的NOx，这是因为高温促成了相应的反应。燃料NOx为燃料成分的函数。燃料中化学固有氮越高，NOx排放物将越多。最后，瞬时NOx通常仅产生少量的生成NOx，然而在采用降低总NOx的低NOx燃烧器时这又会是总NOx中相当大的一部分。
技术实现思路
基于上述现有技术，本专利技术要解决的问题在于提供一种改进的能够产生更少NOx的燃烧器、以及一种使用这种燃烧器产生火焰的相应方法。具有权利要求1所述特征的燃烧器解决了上述问题。从属权利要求记载了优选的实施例。根据权利要求1，燃烧器还包括在瓦的第一单独凹部中沿着燃烧器轴线延伸的至少一个氧气喷枪，其中所述至少一个氧气喷枪在所述至少一个氧气喷枪的端部区域具有设计成用于喷射氧气、尤其为喷射纯氧或富氧空气的喷嘴，这特别使得所述氧气首先喷入所述燃烧器产生的相对较热的火焰周围的较冷烟气(fluegas)区域中。用于容纳所述至少一个氧气喷枪的所述第一凹部形成为在所述瓦的外侧形成在所述瓦中的槽口。特别地，所述槽口为敞开槽口，即形成为凹槽。另外，所述第一凹部/槽口尤其平行于所述燃烧器轴线延伸。特别地，所述至少一个氧气喷枪连接到氧气源上，以至于纯氧或富氧空气能从所述氧气源流入所述氧气喷枪，从而通过所述氧气喷枪喷射氧气。特别地，所述燃烧器设计成通过所述喷枪以150m/s至400m/s、尤其是200m/s至400m/s范围内的速度喷射氧气。所述氧气以0.8barg至8.0barg、优选2.0barg至6.0barg范围内的压力喷入。有利地，所述至少一个氧气喷枪允许邻近产生的火焰喷射氧气，从而能够增强流回火焰的烟气的再循环，该烟气通过一次空气中的氧气来燃烧燃料而产生。在此，根据本专利技术，由于根据本专利技术的氧气喷射邻近所述至少一个氧气喷枪产生了使得燃烧器的燃烧室/周围环境中的烟气再循环入燃烧器的火焰中的低压，因此烟气再循环特别得到增强，这由于惰性烟气冷却了火焰从而降低烟气中的NOx含量、并且还降低氧(O)分压。特别地，所述燃烧器配置成通过所述至少一个氧气喷枪以小于、等于或大于烟气中的氧气过量流速的流速喷射氧气，从而在所述瓦的开口中产生化学当量的或次化学当量的燃烧，其中氧气通过所述至少一个氧气喷枪喷入所述烟气中。通常，起始点为仅有空气的模式。燃烧器借助与过剩氧气相应的过量空气运行。常规的做法为用烟气中的一些氧气使熔炉或锅炉运行，通常为存量的3％O2。二次空气通常提供空气分级燃烧器中的过剩氧气。根据本专利技术的优选实施例，所述至少一个氧气喷枪安装成使得其喷嘴沿着所述燃烧器轴线的位置是可调节的，尤其在最高位置和最低位置之间是可调节的。特别地，在最高和最低位置之间存在所述喷嘴的起始位置(zero-position)，其中在所述起始位置，所述至少一个氧气喷枪的喷嘴尤其位于被所述瓦的前侧跨越的平面中。因而，在最高位置，所述至少一个氧气喷枪的喷嘴沿着燃烧器轴线(即在喷射反应媒介的方向上)伸出超过所述平面，而在最低位置，所述喷嘴沿着燃烧器轴线尤其位于所述平面的前面并且没有沿着燃烧器轴线伸出越过所述平面。特别地，相对于所述起始位置的调节范围为±50mm，即在最高位置以及最低位置，所述喷嘴沿着燃烧器轴线与所述平面尤其相隔50mm。根据本专利技术的另一优选实施例，所述至少一个氧气喷枪的喷嘴设计成以相对于所述至少一个氧气喷枪的中心线的喷射角度尤其以射流的形式喷射氧气，其中所述喷射角度尤其相对于所述中心线在-30°至30°之间变化。所述射流的轴线可朝着所述燃烧器倾斜从而将氧气喷入火焰或更靠近火焰，其中所述射流沿着该轴线延伸并且该轴线相对于所述中心线包封所述角度。进一步地，所述射流的轴线可以远离所述燃烧器/火焰倾斜，从而主要远离火焰射入氧气或将氧气射入火焰周围的区域(即烟气区域)。根据本专利技术的一个实施例，所述至少一个氧气喷枪也配置成以促进沿着所述瓦的前侧的平面产生氧气旋流的方式喷射氧气。特别地，例如取决于特定情形的气体喷枪可设计成具有一个或两个喷嘴。当必须要产生旋流时，尤其使用具有两个或多个喷嘴的喷枪(见下文)。根据本专利技术的一个实施例，所述至少一个氧气喷枪包括至少两个喷嘴。其中，第一喷嘴如上文描述的那样喷射氧气，另一喷嘴设计成沿着所述瓦的周边喷射氧气(例如沿着平行于所述周边的相应切线的方向)，从而特别促进沿着所述瓦的前侧的平面产生氧气旋流。特别地，为了产生上述氧气旋流，所述燃烧器/瓦包括多个这种氧气喷枪(例如具有所述两个喷嘴，并且例如沿着瓦的周边等距地分布)，在所述氧气旋流中氧气沿着所述瓦的周边并且沿着所述瓦的前侧的平面流动。根据本专利技术的另一实施例，所述燃烧器包括布置在所述瓦的开口中的旋流装置，所述旋流装置设计成使得通过所述旋流装置进入所述瓦的开口的空气偏转，从而产生空气在其中沿着所述瓦的周边流动的空气旋流。根据本专利技术的一个实施例，所述至少一个氧气喷枪或所述多个氧气喷枪如此配置使得(一个或多个)氧气喷枪产生的氧气旋流在空气旋流的方向上或相反方向上流动。根据本专利技术的另一优选实施例，所述槽口终止于所述瓦的在所述瓦的周向延伸的上部区域中形成在所述瓦的外侧的第二凹部中，所述瓦的上部区域界定了所述排放口，使得所述至少一个氧气喷枪的端部区域从所述槽口伸进所述第二凹部。特别地，所述第二凹部包括尤其平行于燃烧器轴线延伸的平坦侧表面，所述平坦侧表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过燃烧燃料产生火焰的燃烧器，包括：围成开口(2,2a,2b)的瓦(15,15a,15b)，所述瓦(15,15a,15b)的所述开口沿着燃烧器轴线(12)延伸，所述瓦(15,15a,15b)还包括前侧(20)和背离所述前侧(20)的后侧(21)，其中，所述后侧(21)包括连接至所述开口以将空气(A,A',A")供给进所述开口(2,2a,2b)的空气进口(10,10a,10b)，并且其中，所述前侧(20)包括连接至所述开口(2,2a,2b)以将所述燃烧器(1)产生的火焰(30)排放到周围区域(S)的排放口(9,9a,9b)，并且其中，所述瓦(15,15a,15b)还包括面向所述开口(2,2a,2b)的内侧(22)和背离所述开口(2,2a,2b)的外侧(23)，所述燃烧器(1)还包括在所述瓦(15,15a,15b)的第一凹部(17)中沿着所述燃烧器轴线(12)延伸的至少一个氧气喷枪(5)，所述至少一个氧气喷枪(5)在所述至少一个氧气喷枪(5)的端部区域具有喷嘴(6)以用于喷射氧气(O)，其特征在于，用于容纳所述至少一个氧气喷枪(5)的所述第一凹部(17)形成为在所述瓦(15,15a,15b)的外侧(23)中形成的槽口。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.02 EP 14003024.81.一种通过燃烧燃料产生火焰的燃烧器，包括：围成开口(2,2a,2b)的瓦(15,15a,15b)，所述瓦(15,15a,15b)的所述开口沿着燃烧器轴线(12)延伸，所述瓦(15,15a,15b)还包括前侧(20)和背离所述前侧(20)的后侧(21)，其中，所述后侧(21)包括连接至所述开口以将空气(A,A',A")供给进所述开口(2,2a,2b)的空气进口(10,10a,10b)，并且其中，所述前侧(20)包括连接至所述开口(2,2a,2b)以将所述燃烧器(1)产生的火焰(30)排放到周围区域(S)的排放口(9,9a,9b)，并且其中，所述瓦(15,15a,15b)还包括面向所述开口(2,2a,2b)的内侧(22)和背离所述开口(2,2a,2b)的外侧(23)，所述燃烧器(1)还包括在所述瓦(15,15a,15b)的第一凹部(17)中沿着所述燃烧器轴线(12)延伸的至少一个氧气喷枪(5)，所述至少一个氧气喷枪(5)在所述至少一个氧气喷枪(5)的端部区域具有喷嘴(6)以用于喷射氧气(O)，其特征在于，用于容纳所述至少一个氧气喷枪(5)的所述第一凹部(17)形成为在所述瓦(15,15a,15b)的外侧(23)中形成的槽口。2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述至少一个氧气喷枪(5)安装成使得其喷嘴(6)沿着所述燃烧器轴线(12)的位置是可调节的，尤其在最高位置(8a)和最低位置(8b)之间是可调节的，尤其经过所述最高位置(8a)和所述最低位置(8b)之间的起始位置(8)是可调节的，其中在所述起始位置(8)，所述至少一个氧气喷枪(5)的喷嘴(6)位于由所述瓦(15,15a,15b)的前侧(20)所跨越的平面中，并且其中，尤其在所述最高位置(8a)，所述至少一个氧气喷枪(5)的喷嘴(6)沿着所述燃烧器轴线(12)伸出超过所述平面，并且其中，尤其在所述最低位置(8b)，所述喷嘴(6)沿着所述燃烧器轴线(12)位于所述平面的前面并且没有沿着所述燃烧器轴线(12)伸出越过所述平面。3.根据权利要求1或2所述的燃烧器，其特征在于，所述至少一个氧气喷枪(5)的喷嘴(6)设计成以相对于所述至少一个氧气喷枪(5)的中心线(7a)的喷射角度(11)喷射氧气(O)，其中所述喷射角度(11)尤其相对于所述中心线(7a)范围在-30°至30°之间。4.根据上述权利要求中任一项所述的燃烧器，其特征在于，所述槽口(17)终止于所述瓦(15,15a,15b)的第二凹部(4)中，所述第二凹部在所述瓦(15,15a,15b)的上部区域(19)中形成于所述瓦(15,15a,15b)的外侧(23)中，所述瓦(15,15a,15b)的所述上部区域(19)界定了所述排放口(9,9a,9b)，使得所述至少一个氧气喷枪(5)的端部区域伸出所述槽口(17)进入所述第二凹部(4)。5.根据权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述第二凹部(4)包括平坦侧表面(4a)，所述平坦侧表面尤其平行于所述燃烧器轴线(12)延伸，所述平坦侧表面(4a)与所述凹部的底表面(4b)交会，所述槽口(17)终止于该底表面，所述底表面(4b)尤其包括凹的弯曲部。6.根据上述权利要求中任一项所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器(1)的所述瓦(15,15a,15b)设计成安装在熔炉的壁(18)中，使得所述槽口(17)终止于所述壁的面向所述熔炉的内部空间的内侧(18a)、或在所述壁(18)的内侧(18a)上方终止，从而所述槽口(17)沿着所述燃烧器轴线(12)延伸超过所述内侧(18a)并进入所述内部空间。7.根据上述权利要求中任一项所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器(1)包括主燃气喷枪(5a)，所述主燃气喷枪在该主燃气喷枪(5a)的端部区域包括喷嘴(6a)，所述主燃气喷枪(5a)的喷嘴(6a)设计成喷射主燃气(G...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·施赖纳，L·朗马克，T·埃克曼，A·吉斯贝蒂，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE