本發(fā)明涉及燃燒器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種底部分級燃燒低nox氣體燃燒器及其燃燒方法。

背景技術(shù)：

隨著大氣環(huán)境問題日益凸顯，環(huán)保法規(guī)不斷提出更高的要求。追求更低的氮氧化物的排放是新型工業(yè)燃氣燃燒器的趨勢。對于燃氣燃燒器來說，氮氧化物主要是熱力型no和快速型no，其中熱力型no占到90％。工程上一般通過抑制熱力型no的生成來達到低氮氧化物生成的效果。目前，低氮氧化物燃燒技術(shù)中燃料分段燃燒技術(shù)和煙氣循環(huán)技術(shù)最為經(jīng)濟有效，但是如果燃料與空氣摻混過程組織得不合理，實際工程應(yīng)用中容易出現(xiàn)溫度場不均勻、火焰不穩(wěn)定、燃燒不完全等問題。現(xiàn)有技術(shù)解決以上問題采用逐個擊破的方法。針對火焰穩(wěn)定性問題，通常采取加裝火焰穩(wěn)定盤、提高燃氣溫度等手段；針對火焰剛性不足的問題，通常采取改變噴孔角度、增加火道收縮段等手段。但是在實際工程應(yīng)用中，一方面考慮到燃燒器的可靠性和日常維護問題，燃燒器不宜過度復(fù)雜；另一方面由于各種技術(shù)問題相互影響，單一手段解決一個問題可能會帶來新的問題，最終現(xiàn)有技術(shù)對于上述技術(shù)問題的改進程度有限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的一個目的是提供一種底部分級燃燒低nox氣體燃燒器，該底部燃燒器能夠有效降低氮氧化物的排放，且避免了溫度場不均勻、火焰不穩(wěn)定、燃燒不完全等問題。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種底部分級燃燒低nox氣體燃燒器的燃燒方法。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種底部分級燃燒低nox氣體燃燒器，包括風(fēng)箱、引射器、耐火磚和燃料槍，耐火磚置于爐底，內(nèi)部空心處為空氣流道，其中，所述引射器穿過所述風(fēng)箱，并伸入到所述耐火磚的空氣流道內(nèi)；在所述耐火磚和所述爐底之間設(shè)置有孔道，所述燃料槍依次穿過所述風(fēng)箱、所述耐火磚和所述爐底之間的孔道伸入爐膛內(nèi)；在所述燃料槍的末端設(shè)置有燃料噴頭，在所述耐火磚與所述燃料噴頭對應(yīng)的位置處設(shè)置有通孔，所述燃料槍內(nèi)的燃料經(jīng)該燃料噴頭向兩個方向噴射，一個方向是經(jīng)所述耐火磚上的通孔噴射到所述耐火磚的空氣流道內(nèi)，另一個方向是平行于所述耐火磚的側(cè)壁外表面噴射到所述耐火磚的出口處；在所述風(fēng)箱上內(nèi)設(shè)置有隔板，該隔板將所述風(fēng)箱分割成風(fēng)箱上部和風(fēng)箱下部，在所述風(fēng)箱下部設(shè)置有一次風(fēng)門，在所述風(fēng)箱上部設(shè)置有二次風(fēng)門，且所述引射器的進風(fēng)口位于所述風(fēng)箱下部，所述引射器的引射比為25-41。

其中，所述耐火磚包括空氣入口段和與空氣入口段相連通的空氣出口段，其中，所述空氣入口段是一個橫截面積不變的平直流道，所述空氣出口段是一個橫截面積逐漸變小的空氣收縮流道。

其中，在所述風(fēng)箱上設(shè)置有空氣入口，在所述風(fēng)箱內(nèi)的所述隔板延伸至所述空氣入口內(nèi)，并將所述空氣入口分割成上部空氣入口和下部空氣入口，所述一次風(fēng)門由所述上部空氣入口形成，所述二次風(fēng)門由所述下部空氣入口形成。

其中，在所述一次風(fēng)門處設(shè)置有用于調(diào)節(jié)助燃空氣流量的第一助燃空氣調(diào)節(jié)擋板。

其中，在所述二次風(fēng)門處設(shè)置有用于調(diào)節(jié)助燃空氣流量的第二助燃空氣調(diào)節(jié)擋板。

其中，在所述燃料噴頭上設(shè)置有用于噴射到耐火磚的空氣流道內(nèi)的第一噴孔和噴射到耐火磚的出口處的第二噴孔。

其中，所述引射器的噴嘴采用1mm-1.5mm的縫隙。

其中，還包括集氣筒，所述集氣筒設(shè)置有燃料入口以及與所述燃料槍連通的出口。

其中，所述燃燒槍的數(shù)量為6-8個。

本發(fā)明還公開了一種如上所述的底部分級燃燒低nox氣體燃燒器的燃燒方法，其包括以下步驟：

s1：將一級燃料噴入引射器中，助燃空氣經(jīng)一次風(fēng)門進入引射器并與一級燃料進行混合，形成空氣過剩系數(shù)為1.3～1.4的預(yù)混混合氣，該預(yù)混混合氣從引射器的出口噴出，并在耐火磚內(nèi)的空氣流道內(nèi)進行一次貧燃燃燒；

s2：助燃空氣通過二次風(fēng)門進入風(fēng)箱，然后通過耐火磚的空氣流道進入爐膛，二級燃料通過燃燒槍的第一噴孔噴出，經(jīng)耐火磚上的通孔噴入耐火磚內(nèi)的空氣流道內(nèi)，并與一次燃燒的煙氣和剩余的燃燒用空氣混合，進行二次燃燒；

s3：三級燃料通過燃燒槍的第三噴孔噴出，在耐火磚的出口處與一次燃燒和二次燃燒的煙氣混合，進行三次燃燒。

(三)有益效果

本發(fā)明提供的底部分級燃燒低nox氣體燃燒器及其燃燒方法通過采用貧燃預(yù)混技術(shù)和分級燃燒技術(shù)，能夠有效降低氮氧化物的排放，此外，還能夠同時滿足火焰形態(tài)、熱流密度、火焰穩(wěn)定性以及日常維護等要求。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一種底部分級燃燒低nox氣體燃燒器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是示出了圖1中的底部分級燃燒低nox氣體燃燒器的燃料和空氣的流動方向。

圖中，1：風(fēng)箱；2：引射器；3：耐火磚；4：燃料槍；5：爐底；6：燃料噴頭；7:隔板；8：第一助燃空氣調(diào)節(jié)擋板；9：第二助燃空氣調(diào)節(jié)擋板；10：集氣筒；11：空氣入口；12：燃料入口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種底部分級燃燒低nox氣體燃燒器的一個優(yōu)選實施例。如圖1所示，該燃燒器包括風(fēng)箱1、引射器2、耐火磚3和燃料槍4，耐火磚3置于爐子底部，內(nèi)部空心處為空氣流道，其中，引射器2穿過風(fēng)箱1，并伸入到耐火磚3的空氣流道內(nèi)，在耐火磚3和爐底之間設(shè)置有孔道，燃料槍4依次穿過風(fēng)箱1、耐火磚3和爐底5之間的孔道伸入爐膛內(nèi)，在燃料槍4的末端設(shè)置有燃料噴頭6，在耐火磚3與燃料噴頭6對應(yīng)的位置處設(shè)置有通孔，燃料槍4內(nèi)的燃料經(jīng)該燃料噴頭6向兩個方向噴射，一個方向是經(jīng)耐火磚3上的通孔噴射到耐火磚3的空氣流道內(nèi)，另一個方向是平行于耐火磚3的斜壁外表面噴射到耐火磚3的出口處。此外，風(fēng)箱1內(nèi)設(shè)置有隔板7，該隔板7將風(fēng)箱1分割成風(fēng)箱上部和風(fēng)箱下部，在風(fēng)箱下部設(shè)置有一次風(fēng)門，在風(fēng)箱上部設(shè)置有二次風(fēng)門，且引射器2的進風(fēng)口位于風(fēng)箱下部。其中，引射器2的引射比為25-41，具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)燃料成分進行計算，以形成空氣過剩系數(shù)為1.3～1.4的預(yù)混混合氣。例如在燃料采用天然氣的情況下，引射比應(yīng)等于30，以實現(xiàn)40％的天然氣將70％的燃燒所需空氣引射進引射器2。

由于高引射比引射器2存在回火的風(fēng)險，另外高引射比燃燒器不易點火，因此優(yōu)選引射器的噴嘴采用1mm-1.5mm的窄型縫隙。并優(yōu)選引射器2的出口采用10mm以上厚度的2520耐高溫不銹鋼，以防止回火，并且利于穩(wěn)定火焰燃燒。

耐火磚3包括空氣入口段和與空氣入口段相連通的空氣出口段，其中，空氣入口段是一個橫截面積不變的平直流道，空氣出口段是一個橫截面積逐漸變小的空氣收縮流道，以助燃空氣不斷增速，因此耐火磚的空氣出口段是一個相對于空氣入口段長寬比更大的矩形截面，以便與扁平長火焰相適應(yīng)。優(yōu)選地，耐火磚3的空氣出口段的側(cè)壁外表面與水平面的夾角為55°至65°。

在該實施例中，在風(fēng)箱1上設(shè)置有空氣入口11，在風(fēng)箱1內(nèi)的隔板7延伸至該空氣入口11內(nèi)，并將該空氣入口11分割成上部空氣入口和下部空氣入口，其中一次風(fēng)門由該上部空氣入口形成，二次風(fēng)門由該下部空氣入口形成。優(yōu)選地，在一次風(fēng)門處設(shè)置有用于調(diào)節(jié)助燃空氣流量的第一助燃空氣調(diào)節(jié)擋板8。在二次風(fēng)門處設(shè)置有用于調(diào)節(jié)助燃空氣流量的第二助燃空氣調(diào)節(jié)擋板9。

此外，為了實現(xiàn)燃料槍4內(nèi)的燃料經(jīng)燃料噴頭6向兩個方向噴射，優(yōu)選在燃料噴頭6上設(shè)置有用于噴射到耐火磚3的空氣流道內(nèi)的第一噴孔和噴射到耐火磚3的出口處的第二噴孔，以使得從第一噴孔噴出的燃料噴射到耐火磚3的空氣流道內(nèi)進行燃燒，從第三噴孔噴出的燃料噴射到耐火磚3的出口處進行燃燒。由于燃料分級燃燒，燃燒時火焰峰值溫度就會降低，從而降低了氮氧化物的排放。

該燃燒器還包括集氣筒10，該集氣筒10設(shè)置有燃料入口12以及與燃料槍4連通的出口。在該實施例中，雖然示出了兩個燃料槍4，然而在本發(fā)明的其它一些實施例中，也可設(shè)置其它數(shù)量的燃料槍4，優(yōu)選燃料槍4的數(shù)量為6-8個。

進一步地，在耐火磚3和爐底5之間設(shè)置有隔熱材料，在耐火磚3和隔熱材料之間設(shè)置有孔道，燃燒槍5穿過耐火磚3和隔熱材料之間的孔道伸入爐膛內(nèi)。

本發(fā)明還公開了一種如上所述的燃燒器的燃燒方法，其包括以下步驟：

s1：將一級燃料噴入引射器2中，助燃空氣經(jīng)一次風(fēng)門進入引射器2并與一級燃料進行混合，形成空氣過剩系數(shù)為1.3～1.4的預(yù)混混合氣，該預(yù)混混合氣從引射器2的出口噴出，并在耐火磚1內(nèi)的空氣流道內(nèi)進行一次貧燃燃燒；

s2：助燃空氣通過二次風(fēng)門進入風(fēng)箱1，然后通過耐火磚3的空氣流道進入爐膛，二級燃料通過燃燒槍5的第一噴孔噴出，經(jīng)耐火磚3上的通孔噴入耐火磚3內(nèi)的空氣流道內(nèi)，并與一次燃燒的煙氣和剩余的燃燒用空氣混合，進行二次燃燒；

s3：三級燃料通過燃燒槍5的第三噴孔噴出，沿平行于耐火磚3的側(cè)壁外表面噴射到耐火磚3的出口處，在耐火磚3的出口處與一次燃燒和二次燃燒的煙氣混合，進行三次燃燒(如圖2所示)。

本發(fā)明所提供的燃燒器及其燃燒方法采用貧燃預(yù)混技術(shù)和分級燃燒技術(shù)，能夠有效降低氮氧化物的排放，此外，還能夠同時滿足火焰形態(tài)、熱流密度、火焰穩(wěn)定性以及日常維護等要求。根據(jù)工程現(xiàn)場的測量結(jié)果，該底部燃燒器的爐溫為1100-1200℃，氧含量控制在3％時，氮氧化物排放為34-37ppm。對比改造前的61-70ppm，氮氧化物排放得到顯著改善。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。