本發(fā)明涉及工業(yè)鍋爐低氮燃燒技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種中高溫?zé)煔庋h(huán)式低氮分級燃燒器及工藝。
背景技術(shù)：
隨著北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》DB 11/139-2015的發(fā)布，以北京市為代表的地區(qū)對工業(yè)鍋爐的氮氧化物排放更加嚴(yán)格，現(xiàn)行的燃燒器很難滿足苛刻的污染物排放要求。因此，使用超低氮燃燒器是工業(yè)鍋爐解決氮氧化物排放的最直接、最有效的解決方法之一。
目前，在燃燒器側(cè)進(jìn)行氮氧化物的控制主要通過空氣分級、燃?xì)夥旨?、煙氣再循環(huán)等方式。單獨(dú)使用空氣或燃?xì)夥旨?，其效果有限，且一、二次空氣的配比難以在鍋爐運(yùn)行時(shí)調(diào)控，燃?xì)夥旨壱矘O易導(dǎo)致燃燒器火焰在低溫狀態(tài)下的不穩(wěn)定。煙氣再循環(huán)是目前使用較多的氮氧化物控制手段之一，其主要有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種方式。煙氣內(nèi)循環(huán)主要是通過燃燒器中高速射流卷吸火焰附近的高溫?zé)煔猓跔t膛內(nèi)將助燃空氣的氧氣濃度降低或?qū)⑷細(xì)獾目扇汲煞譂舛认♂?，從而降低氮氧化物的生產(chǎn)；但因尺寸限制，其煙氣的卷吸量和與空氣的混合效果不是很理想。煙氣外循環(huán)則是用使用風(fēng)機(jī)將鍋爐出口的低溫?zé)煔馑腿肴紵魍膺M(jìn)行混合，需要額外布置煙氣管道、引風(fēng)機(jī)以及煙氣調(diào)節(jié)擋板等設(shè)施，面臨成本高、占地面積大等問題。同時(shí)，卷吸低溫?zé)煔馀c助燃空氣混合將增加火焰的不穩(wěn)定性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種煙氣、空氣和燃?xì)饣旌暇鶆?、排放其中氮氧化物濃度極低的中高溫?zé)煔庋h(huán)式低氮分級燃燒器及工藝。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種中高溫?zé)煔庋h(huán)式低氮分級燃燒器，所述燃燒器包括分級燃燒器本體、設(shè)置在分級燃燒器本體前端的空氣-煙氣混合腔、設(shè)置在分級燃燒器本體后端的后回?zé)熓摇⑼ㄟ^回程管與后回?zé)熓疫B通的前回?zé)熓乙约盁煔獬隹?，所述前回?zé)熓遗c空氣-煙氣混合腔連通，且前回?zé)熓彝ㄟ^出煙管與煙氣出口連通；
利用高速氣流直接卷吸鍋爐前回?zé)熓业闹懈邷責(zé)煔?，使助燃空氣能夠獲得適當(dāng)煙氣量的同時(shí)，提高混合助燃空氣的溫度，也避免了使用煙氣外循環(huán)需要額外布置引風(fēng)機(jī)和較長的煙氣管道的弊端?？諝?煙氣混合腔中，助燃空氣、中高溫?zé)煔夂腿細(xì)饽軌蛴凶銐虻目臻g和時(shí)間進(jìn)行充分混合，且通過調(diào)節(jié)其中的燃?xì)饬靠梢苑奖愕貙⒋瞬糠只旌蠚怏w控制在燃?xì)獾呢毴冀缦抟陨?，避免預(yù)混火焰可能出現(xiàn)的回火現(xiàn)象。高速氣體通過分級的燃燒器后能夠形成彌散火焰，充分?jǐn)U大火焰體積，降低火焰最高溫度，從而顯著降低氮氧化物的生成。
所述的燃燒器本體采用的燃燒形式包括空氣分級燃燒或燃?xì)夥旨壢紵械囊环N。使用空氣分級燃燒或燃?xì)夥旨壢紵?，可以有效地時(shí)燃?xì)馊紵耆瑴p少氮氧化物的排放。
所述的燃燒器本體包括噴頭及爐膛，所述噴頭與空氣-煙氣混合腔連接，所述噴頭將預(yù)混氣噴入爐膛中進(jìn)行燃燒，所述爐膛與后回?zé)熓疫B通。
所述的前回?zé)熓遗c空氣-煙氣混合腔通過引射裝置連通，利用高速空氣卷吸前回?zé)熓抑械闹懈邷責(zé)煔膺M(jìn)入空氣-煙氣混合腔與空氣、燃?xì)饣旌稀?/p>
一種采用如上所述燃燒器的中高溫?zé)煔庋h(huán)式低氮分級燃燒工藝，燃燒器工作時(shí)，高速空氣進(jìn)入空氣-煙氣混合腔，卷吸前回?zé)熓覂?nèi)的中高溫?zé)煔猓⒑腿細(xì)忸A(yù)混形成預(yù)混氣，進(jìn)入分級燃燒器本體中進(jìn)行燃燒，得到的高溫?zé)煔膺M(jìn)入后回?zé)熓遥邷責(zé)煔庠谒龌爻坦苤薪禍氐玫街懈邷責(zé)煔膺M(jìn)入前回?zé)熓?，前回?zé)熓抑械牟糠种懈邷責(zé)煔庠诔鰺煿苤薪禍氐玫降蜏責(zé)煔?，?jīng)煙氣出口排出。
所述前回?zé)熓抑械闹懈邷責(zé)煔夥謩e進(jìn)入空氣-煙氣混合腔和出煙管，進(jìn)入空氣-煙氣混合腔和出煙管的體積比為(5％～20％)：1，能夠充分提高混合氣體的溫度，穩(wěn)定火焰形狀，并滿足不同負(fù)荷所需，當(dāng)體積比超過20％后，將影響火焰穩(wěn)定性。
所述高速空氣的流速為40～150m/s，能夠有效卷吸中高溫?zé)煔?，通過控制高速空氣進(jìn)而調(diào)節(jié)卷吸煙氣量。
上述高溫?zé)煔獾臏囟葹?00℃以上，中高溫?zé)煔獾臏囟葹?00～600℃，低溫?zé)煔獾臏囟葹?20℃以下。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾方面：
(1)通過高速空氣將前回?zé)熓覂?nèi)的中高溫?zé)煔饩砦缈諝?煙氣混合腔內(nèi)，完成煙氣的外循環(huán)，同時(shí)避免了額外布置引風(fēng)機(jī)和較長的煙氣管道，減小占地面積；
(2)將空氣、燃?xì)夂蜔煔獍幢壤鶆蚧旌虾笏腿敕旨壢紵鳎ㄟ^控制進(jìn)入混合腔的燃?xì)饬?，能夠方便地將此部分混合氣體控制在燃?xì)獾呢毴冀缦抟陨?，避免預(yù)混火焰可能出現(xiàn)的回火現(xiàn)象；
(3)利用高速高溫低氧空氣配合空氣、燃?xì)夥旨壢紵鲗?shí)現(xiàn)彌散燃燒的技術(shù)，其目的是充分?jǐn)U大火焰體積，降低火焰的最高溫度，顯著減少高溫燃燒產(chǎn)生的氮氧化物濃度。
附圖說明
圖1為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1為空氣-煙氣混合腔，2為噴頭，3為爐膛，4為后回?zé)熓遥?為前回?zé)熓遥?為回程管，7為出煙管，8為煙氣出口。
具體實(shí)施方式
下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
一種中高溫?zé)煔庋h(huán)式低氮分級燃燒器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，本實(shí)施例中的高溫?zé)煔庋h(huán)式低氮分級燃燒器呈臥式燃?xì)忮仩t形式，該燃燒器包括分級燃燒器本體、設(shè)置在分級燃燒器本體前端的空氣-煙氣混合腔1、設(shè)置在分級燃燒器本體后端的后回?zé)熓?、通過回程管6與后回?zé)熓?連通的前回?zé)熓?以及煙氣出口8，前回?zé)熓?與空氣-煙氣混合腔1連通，且前回?zé)熓?通過出煙管7與煙氣出口8連通；
本實(shí)施例具體包括利用中高溫?zé)煔饧訜嶂伎諝獾募夹g(shù)、利用高速空氣卷吸中高溫?zé)煔饧夹g(shù)及高速高溫空氣配合空氣、燃?xì)夥旨壢紵鲗?shí)現(xiàn)彌散火焰的技術(shù)。
爐膛3中因燃燒反應(yīng)生成的高溫?zé)煔馔ㄟ^后回?zé)熓?后流經(jīng)回程管6成為前回?zé)熓?中的中高溫?zé)煔?。絕大部分煙氣將繼續(xù)沿出煙管7流動直至成為低溫?zé)煔夂髲臒煔獬隹?被排出鍋爐，少部分將被抽取進(jìn)入空氣-煙氣混合腔1。
空氣-煙氣混合腔1高速空氣流動，前回?zé)熓?中部分中高溫?zé)煔庠诟咚倏諝獾木砦饔孟逻M(jìn)入到空氣-氣混合腔1中與空氣、燃?xì)饣旌?，形成高溫、高速、低氧濃度的貧預(yù)混氣流，通過噴頭2進(jìn)入爐膛3。
燃燒器本體采用的燃燒形式為燃?xì)夥旨壢紵慈細(xì)夥旨壏侄芜M(jìn)入爐膛3，形成彌散火焰。使用燃?xì)夥旨壢紵?，可以有效地時(shí)燃?xì)馊紵耆瑴p少氮氧化物的排放。
燃燒器本體包括噴頭2及爐膛3，噴頭2與空氣-煙氣混合腔1連接，噴頭2將預(yù)混氣噴入爐膛3中進(jìn)行燃燒，爐膛3與后回?zé)熓?連通，爐膛3的外壁呈波紋型。
前回?zé)熓?中的中高溫?zé)煔夥謩e進(jìn)入空氣-煙氣混合腔1和出煙管7，進(jìn)入空氣-煙氣混合腔1和出煙管7的體積比為(5％～20％)：1。
高速空氣的流速為40～150m/s，采用該流速的空氣，能夠使得卷入空氣-煙氣混合腔1內(nèi)的中高溫?zé)煔獗壤线m。
經(jīng)檢測，煙氣出口8中氮氧化物排放量降至30mg/m3以下，即使用本技術(shù)將有效提高燃?xì)馊紵€(wěn)定性，降低氮氧化物排放量。