一种超低氮氧化物的燃烧方法及匹配的燃烧头和燃烧装置制造方法及图纸

一种超低氮氧化物的燃烧方法，为多级复合射流低温燃烧，燃烧头内采用燃气多级射流、空气多级射流的形式，形成多级复合引射来巻吸烟气，通过不同的通道、不同的分配比例、不同的速度和梯度，按规律将燃气、空气和烟气组织在一起，最后通过燃烧头将混合气流直接喷入炉膛进行燃烧。可实现直燃式超低氮燃烧，其技术性能优良，结构简单、经济性好；实现超低排放的同时，实现现场工艺简单，运行安全性高，投资少、无运行费用，燃烧效率高，输出功率宽的新技术和装置。

【技术实现步骤摘要】
一种超低氮氧化物的燃烧方法及匹配的燃烧头和燃烧装置
本专利技术涉及一种燃烧方法，具体地说是超低氮氧化物燃烧方法及匹配的燃烧头和燃烧装置。
技术介绍
近年来，以PM2.5为代表的大气污染问题已成为全国舆论及民众关注的焦点，空气重污染现象大范围同时出现的频次日益增多，严重制约社会经济的可持续发展，威胁人民群众身健康。目前燃烧产生的大气污染物主要由烟尘、二氧化硫、氮氧化物三种。与烟尘、二氧化硫有所不同，目前气体燃气和液体燃气锅炉氮氧化物控制技术仍处于发展阶段，相对较为成熟的锅炉除尘、脱硫技术，低氮氧化物燃烧技术还不成熟，尤其现有的超低氮氧化物燃烧技术在实际应用过程中，还存在很对尚未解决的突出问题，如：表面燃烧技术的安全性问题和高空气过剩系数问题。烟气回燃技术（FGR）的冷凝水的问题，震动的问题，耗能大的问题，成本高的问题。这都是现有技术普遍存在的问题和亟待解决的问题。低氮氧化物燃烧技术现状分析
技术实现思路
本专利技术针对
技术介绍
中提及的技术缺陷，一是提供一种超低氮氧化物燃烧的燃烧方法，二是提供了应用了这种燃烧方法中的燃烧头，三是提供了基于这种燃烧头的燃烧装置。本专利技术所公开的这种燃烧头、装置及方法主要应用于超低氮氧化物燃烧，为直燃式超低氮氧化物燃烧装置，其理论依据如下：一、燃烧NOX生成机理燃烧理论将NOx的生成分为热力型NOx（ThermalNOx），快速型NOx（PromptNOx）和燃气型NOx（FuelNOx）1）燃热力型NOx（ThermalNOx）O+N2=NO+NN+O2=NO+O热力型NOx是指燃烧用空气中的N2在高温下氧化生成NOx。关于热力型NOx的生成机理一般采用捷里道维奇机理：当温度低于1500℃时，热力NOx的生成量很少；高于1500℃时，温度每升高100℃，反应速度将增大6~7倍。在实际燃烧过程中，由于燃烧室内的温度分布是不均匀的，如果有局部高温区，则在这些区域会生成较多的NOx，它可能会对整个燃烧室内的NOx生成起关键性的作用。2）快速型NOx（PromptNOx）CH+N2=HCN+NHCN+O2=NO+HCO快速型NOx在碳氢燃气燃烧且富燃气的情况下，反应区会快速生成NOx。3）燃气型NOx（FuelNOx）燃气型天然气中含氮量较低，因此，燃气型NOx不是其主要的控制类型。在实际的燃烧过程中各种因素都是不断变化的，炉膛的温度、燃气和空气的混合程度、烟气在炉内停留时间等这些因素都直接影响着对NOx的生成。二、直燃式超低氮氧化物燃烧技术路线在深入研究燃烧理论及NOx生成机理的基础上形成其核心—多级复合射流低温燃烧技术，该技术可有效的实现高热值燃气的低温燃烧，通过多级复合射流实现降低燃气当量热值和低氧燃烧，通过多级流速复合，实现火焰温度场的均匀分布，综合运用形成超低氮氧化物燃烧方法和装置。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种超低氮氧化物的燃烧方法，所述的燃烧方法为多级复合射流低温燃烧，燃烧头内采用燃气多级射流、空气多级射流的形式，形成多级复合引射来巻吸烟气，通过不同的通道、不同的分配比例、不同的速度和梯度，按规律将燃气、空气和烟气组织在一起，最后通过燃烧头将混合气流直接喷入炉膛进行燃烧。作为优选方案：所述的混合气体喷入炉膛进行燃烧之前，在燃烧头内实现多级预混；所述燃烧头内设置多个气体通道，各通道由中心燃气枪、整流罩、整流体、导流罩、分支燃气枪和外燃气枪构成：中心燃气枪和分支燃气枪组成内燃气枪，置于燃烧头内部中央，中心燃气枪所在通道为第一通道；中心燃气枪外围套装整流罩，中心燃气枪与整流罩之间为第二通道；第二通道端口正对着整流体中央的为第三通道；第二通道的壁面沿圆周方向设置的若干窗口为第四通道；外燃气枪端口正对着整流体外环为第五通道；分支燃气枪置于第一通道和第二通道之间；整流罩和整流体之间的空隙为第六通道。作为优选方案：射流形成方法中心燃气枪在第一通道内喷出燃气形成一次射流；第二通道内的助燃空气、第一通道内喷出的中心火焰、第四通道进入第二通道的烟气混合后形成二次射流；第二通道喷出的火焰、第六通道巻吸进的烟气混合后形成三次射流；外燃气枪喷出燃气形成四次射流；外燃气枪喷出的燃气、第五通道内卷吸进的烟气混合后形成五次射流；其中：一次射流预混助燃空气，预混系数为1.0-3.0；二次射流预混烟气，预混系数为0.3-1.0；三次射流预混烟气，预混系数0.4-0.5；四次射流预混烟气，预混系数0.4-1.0；五次射流为自由射流。作为优选方案：所述燃烧方法中，燃气和助燃用的空气均采用多级复合射流的形式与烟气混合；燃气分级方法燃气按照流动方向分三级：中心燃气枪为一级燃气、分支燃气枪为二级燃气、外燃气枪为三级燃气，各级燃气按照（1-4）：（1-4）（2-8）的体积流量比进行分配；燃气按照燃烧头径向分四级：中心燃气枪壁面上的通孔由内向外喷射的燃气为一级、分支燃气枪壁面上分设有正反方向的燃气喷孔分别向内向外喷射的燃气作为二级和三级、外燃气枪向整流体内喷射的燃气为四级，各级燃气按照（1-4）：（1-4）：（1-4）：（3-12）的体积流量比进行分配；空气分级方法空气跟随燃气流动方向：由第二通道流进，流经稳焰盘的空气为一级空气、经稳焰盘外流过的空气为二级空气，各级空气按照（1-4）：（1-6）的体积流量比进行分配；烟气按照整个燃烧头径向分三级：第四通道、第六通道和第五通道卷吸进的烟气分别为一级、二级和三级，各级烟气按照1:2:2的体积流量比进行分配。作为优选方案：所述燃气按照燃烧头径向分五级：中心燃气枪壁面上的通孔由内向外喷射为一级；分支燃气枪壁面上分设有正反方向的喷孔，分别向内向外喷射为二级和三级；外燃气枪向整流体内喷射为四级；外燃气枪内侧设置的辅助燃气枪向流体内喷射的燃气为五级；各级燃气按照（1-3）：（1-3）：（1-3）：（1-3）：（3-11）的体积流量比进行分配。一种应用于所述超低氮氧化物燃烧的燃烧头，包括燃烧风筒、内燃气枪、外燃气枪、整流体、导流罩、整流罩、燃气外环、燃气内环；燃烧风筒的一端与风机通过连接件连接；燃烧风筒的中部外围套设有炉体连接法兰；燃烧风筒的中部外围配设有燃气内环管路和燃气外环管路，燃气内环管路与内燃气枪连通、燃气外环管路与外燃气枪连接；燃烧风筒的另一端与整流罩通过连接件连接，整流罩套设在整流体上游且用连接件连接；内燃气枪置于燃烧风筒、整流体内部，外燃气枪置于整流罩缩口外部，外燃气枪外部套设有导流罩，导流罩前端有导流叶片；内燃气枪和外燃气枪的出口端置于炉体连接法兰的近炉腔侧。作为优选方案：所述内燃气枪包括中心燃气枪和分支燃气枪，中心燃气枪前端外圆周上套装有稳焰盘，多个分支燃气枪以中心燃气枪为中心沿圆周方向均布于稳焰盘外径上；内燃气枪的外部套装有整流罩。作为优选方案：内燃气枪和外燃气枪在燃烧风筒内构成射流枪；其中：中心燃气枪构成一级射流枪、分支燃气枪构成二级射流枪、外燃气枪构成三级射流枪；一级射流枪和二级射流枪由燃气内环供气，三级射流枪由燃气外环供气，燃气内环和燃气外环分别与燃气供气系统通过管路相连。对于功率大于5000kw以上机型，在二级射流枪分度圆和三级射流枪分度圆之间再设置一圈辅助射流枪。一种应用所述燃烧头的超低氮氧化物燃烧装置，包括燃烧头、燃气供给系统、助燃风本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低氮氧化物的燃烧方法，其特征在于：所述的燃烧方法为多级复合射流低温燃烧，燃烧头内采用燃气多级射流、空气多级射流的形式，形成多级复合引射来巻吸烟气，通过不同的通道、不同的分配比例、不同的速度和梯度，按规律将燃气、空气和烟气组织在一起，最后通过燃烧头将混合气流直接喷入炉膛进行燃烧。

【技术特征摘要】
1.一种超低氮氧化物的燃烧方法，其特征在于：所述的燃烧方法为多级复合射流低温燃烧，燃烧头内采用燃气多级射流、空气多级射流的形式，形成多级复合引射来巻吸烟气，通过不同的通道、不同的分配比例、不同的速度和梯度，按规律将燃气、空气和烟气组织在一起，最后通过燃烧头将混合气流直接喷入炉膛进行燃烧。2.根据权利要求1所述的燃烧方法，其特征在于：所述的混合气体喷入炉膛进行燃烧之前，在燃烧头内实现多级预混；所述燃烧头内设置多个气体通道，各通道由中心燃气枪、整流罩、整流体、导流罩、分支燃气枪和外燃气枪构成：中心燃气枪和分支燃气枪组成内燃气枪，置于燃烧头内部中央，中心燃气枪所在通道为第一通道；中心燃气枪外围套装整流罩，中心燃气枪与整流罩之间为第二通道；第二通道端口正对着整流体中央的为第三通道；第二通道的壁面沿圆周方向设置的若干窗口为第四通道；外燃气枪端口正对着整流体外环为第五通道；分支燃气枪置于第一通道和第二通道之间；整流罩和整流体之间的空隙为第六通道。3.根据权利要求2所述的燃烧方法，其特征在于：射流形成方法中心燃气枪在第一通道内喷出燃气形成一次射流；第二通道内的助燃空气、第一通道内喷出的中心火焰、第四通道进入第二通道的烟气混合后形成二次射流；第二通道喷出的火焰、第六通道巻吸进的烟气混合后形成三次射流；外燃气枪喷出燃气形成四次射流；外燃气枪喷出的燃气、第五通道内卷吸进的烟气混合后形成五次射流；其中：一次射流预混助燃空气，预混系数为1.0-3.0；二次射流预混烟气，预混系数为0.3-1.0；三次射流预混烟气，预混系数0.4-0.5；四次射流预混烟气，预混系数0.4-1.0；五次射流为自由射流。4.根据权利要求2所述的燃烧方法，其特征在于：所述燃烧方法中，燃气和助燃用的空气均采用多级复合射流的形式与烟气混合；燃气分级方法燃气按照流动方向分三级：中心燃气枪为一级燃气、分支燃气枪为二级燃气、外燃气枪为三级燃气，各级燃气按照（1-4）：（1-4）（2-8）的体积流量比进行分配；燃气按照燃烧头径向分四级：中心燃气枪壁面上的通孔由内向外喷射的燃气为一级、分支燃气枪壁面上分设有正反方向的燃气喷孔分别向内向外喷射的燃气作为二级和三级、外燃气枪向整流体内喷射的燃气为四级，各级燃气按照（1-4）：（1-4）：（1-4）：（3-12）的体积流量比进行分配；空气分级方法空气跟随燃气流动方向：由第二通道流进，流经稳焰盘的空气为一级空气、经稳焰盘外流过的空气为二级空气，各级空气按照（1-4）：（1-6）的体积流量比进行分配；烟气按照整个燃烧头径向分三级：第四通道、第六通道和第五通道卷吸进的烟气分别为一级、二级和三级，各级烟气按照1:2:2的体积流量比进行分配。5.根据权利要求4所述的燃烧方法，其特征在于：所述燃气按照燃烧头径向分五级：中心燃气枪壁面上的通孔由内向外喷射为一级；分支燃气枪壁面上分设有正反方向的喷孔，分别向内向外喷射为二级和三级；外燃气枪向整流体内喷射为四级；外燃气枪内侧设置的辅助燃气枪向流体内喷射的燃气为五级；各级燃气按照（1-3）：（1-3）：（1-3）：（1-3）：（3-11）的体积流量比进行分配。6.一种应用于权利要求1所述超低氮氧化物燃烧的燃烧头，包括燃烧风筒、内燃气枪、外燃气枪、整流体、导流罩、整流罩、燃气外环、燃气内环；其特征在于：燃烧风筒的一端与风机通过连接件连接；燃烧风筒的中部外围套设有炉体连接法兰；燃烧风筒的中部外围配设有燃气内环管路和燃气外环管路，燃气内环管路与内燃气枪连通、燃气外环管路与外燃气枪连接；燃烧风筒的另一端与整流罩通过连接件连接，整流罩套...

【专利技术属性】
技术研发人员：李观春，
申请(专利权)人：唐山亿昌热能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13