利用燃燒氣體的內(nèi)部再循環(huán)的超低氮氧化物燃燒設備及其運轉(zhuǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及利用燃燒氣體的內(nèi)部再循環(huán)的超低氮氧化物燃燒設備，更詳細地涉及 應用了內(nèi)部再循環(huán)技術(shù)的超低氮氧化物燃燒設備，所述內(nèi)部再循環(huán)技術(shù)在沒有其它設備的 情況下，將在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的燃燒氣體傳遞到燃燒室的內(nèi)部而并非該燃燒室的外部連接通 路。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，人類的主要能源為烴類的化石燃料。但是，由這種化石燃料燃燒后的產(chǎn)物帶 來的環(huán)境污染問題被嚴肅地提及。作為主要的環(huán)境污染源，除了氮氧化物（NOx)、二氧化碳 (CO 2)以外，還有由于燃料的不完全燃燒而生成的一氧化碳（CO)或煙灰（soot)等。
[0003] 使用現(xiàn)有的化石燃料的燃燒器無法避免由于燃燒時的化學反應而產(chǎn)生的具有NO 和NO2的化學式的氮氧化物（NOx)。發(fā)展用于抑制其產(chǎn)生的低NOx燃燒技術(shù)，通過燃料與空 氣的混合形態(tài)、空氣燃料比等燃燒器的結(jié)構(gòu)改善來實現(xiàn)上述目的。燃燒過程中產(chǎn)生的氮氧 化物與大氣中的其它氧氣反應，產(chǎn)生煙霧和大氣的臭氧增加等環(huán)境問題。特別是在上述燃 燒過程中產(chǎn)生排放物（emission)的情況下會給環(huán)境和人體的健康帶來危害，因此各國以 越來越嚴格的標準加強控制。
[0004] 氮氧化物的種類根據(jù)產(chǎn)生原因可分類為熱型氮氧化物（Thermal NOx)、快速型氮 氧化物（Prompt NOx)、以及燃料型氮氧化物（Fuel NOx)。熱型氮氧化物是空氣中的氮氣與 氧氣在1600°C以上的高溫下反應而生成的氮氧化物；快速型氮氧化物是在烴類燃料的燃 燒時，在燃燒初期生成的氮氧化物；燃料型氮氧化物是通過燃料中包含的氮氣成分的反應 而生成。在這種氮氧化物的對策中，由于天然氣等氣體燃料中不包含氮氣成分，因此能夠有 效控制與熱型NOx以及快速型NOx相關(guān)的事項。
[0005] 已知氮氧化物是光化學煙霧和酸雨的原因，給動植物帶來嚴重的影響，長期以來， 許多研究人員研究降低NOx的多種方法。
[0006] 由此，作為目前正在嘗試的低NOx方法有廢氣的再循環(huán)、水或蒸汽噴射、空氣和燃 料的多級燃燒、選擇性非催化還原反應（SNCR，selective non-catalytic reduction)、選 擇性催化還原反應（SCR, selective catalytic reduction)等。最近，發(fā)達國家嘗試在后 燃區(qū)域中去除NOx的再燃燒方法，在NOx的降低率或經(jīng)濟性上具有高效性。
[0007] 作為如上所述的用于降低NOx的現(xiàn)有方法，可以舉出韓國公開專利公報第 10-2005-0117417號作為例子。在上述第10-2005-0117417號中提供液體及氣體用廢氣再 循環(huán)3級燃燒器，其為了降低氮氧化物（NOx)的產(chǎn)生量，將燃燒用空氣與普通空氣和廢氣混 合并分成3級供給，通過使各級的混合比各不相同，使多級燃燒導致的局部高溫域的產(chǎn)生 降到最低，并擴大燃燒區(qū)域以進行鍋爐內(nèi)部的均勻加熱。
[0008] 而另一方面，在上述引用文獻中，作為用于使廢氣再循環(huán)的部件，通過具有多個廢 氣供給管、再循環(huán)導管、以及擋板等其它設備，使廢氣重新流入燃燒爐內(nèi)，但必須在上述燃 燒爐的外部另行安裝上述部件，因此存在需要空間大的缺點。
[0009] 另一方面，根據(jù)本發(fā)明人在先申請的韓國登錄專利公報第1203189號提供內(nèi)部再 循環(huán)技術(shù)，其在沒有其它設備的情況下，將在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的燃燒氣體傳遞到燃燒室的內(nèi) 部而并非該燃燒室的外部連接通路，但存在以下局限性，即，對用于在燃燒爐的中心部形成 稀薄火焰的具體結(jié)構(gòu)或能夠減少氮氧化物的形成的具體因素的相關(guān)說明不足。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0011] 專利文獻
[0012] 專利文獻1韓國公開專利公報第10-2005-0117417號
[0013] 專利文獻2韓國登錄專利公報第10-1203189號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0015] 于是，本發(fā)明為了解決上述的問題，以提供應用了內(nèi)部再循環(huán)技術(shù)的超低氮氧化 物燃燒設備為目的，該內(nèi)部再循環(huán)技術(shù)將氧化劑供給至燃燒爐的中心區(qū)域，同時，在沒有其 它設備的情況下，將在形成有多重火焰處的燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的燃燒氣體傳遞到燃燒室的內(nèi)部 而并非該燃燒室的外部連接通路。
[0016] 此外，本發(fā)明通過由供給主燃料的主燃料噴射體和供給輔助燃料的副燃料噴射體 構(gòu)成的多級燃料供給噴嘴結(jié)構(gòu)，達到形成高效率和低公害結(jié)構(gòu)的火焰處的目的。
[0017] 解決技術(shù)問題所需手段
[0018] 為了解決上述課題，本發(fā)明的超低氮氧化物燃燒設備的特征在于，包括：主燃料噴 射體，向燃燒爐的內(nèi)部供給主燃料；副燃料噴射體，在所述主燃料噴射體的周圍配置有至少 一個以上，并配置為其前端進入所述燃燒爐的內(nèi)部；再循環(huán)誘導部，通過流體力學的力使所 述燃燒爐中產(chǎn)生的燃燒氣體在所述燃燒爐中再循環(huán)；燃料供給部，向所述主燃料噴射體和 副燃料噴射體供給燃料；氧化劑供給部，向所述主燃料噴射體和所述副燃料噴射體之間的 空間供給氧化劑；以及空氣多級套管，配置為環(huán)繞所述主燃料噴射體以用于使空氣形成多 級，從所述氧化劑供給部供給的氧化劑經(jīng)過所述空氣多級套管的內(nèi)外部被多級地供給。
[0019] 當將所述主燃料噴射體的噴出口的直徑設為B、所述空氣多級套管的直徑設為D、 所述再循環(huán)誘導部的內(nèi)部直徑設為C時，表示預混合強度的第1性能指數(shù)111優(yōu)選地由下 述式確定，
【主權(quán)項】
1. 超低氮氧化物燃燒設備，其特征在于，包括： 主燃料噴射體，向燃燒爐的內(nèi)部供給主燃料； 副燃料噴射體，在所述主燃料噴射體的周圍配置有至少一個以上，并配置為其前端進 入所述燃燒爐的內(nèi)部； 再循環(huán)誘導部，通過流體力學的力使所述燃燒爐中產(chǎn)生的燃燒氣體在所述燃燒爐中再 循環(huán)； 燃料供給部，向所述主燃料噴射體和副燃料噴射體供給燃料； 氧化劑供給部，向所述主燃料噴射體和所述副燃料噴射體之間的空間供給氧化劑； 中心氧化劑噴射部，將從所述氧化劑供給部供給的氧化劑沿著所述主燃料噴射體的內(nèi) 部輸送至所述燃燒爐內(nèi)；以及 空氣多級套管，配置為環(huán)繞所述主燃料噴射體以用于使空氣形成多級， 從所述氧化劑供給部供給的氧化劑經(jīng)過所述空氣多級套管的內(nèi)外部被多級地供給。
2. 如權(quán)利要求1所述的超低氮氧化物燃燒設備，其特征在于， 當將所述主燃料噴射體的噴出口的直徑設為B、所述空氣多級套管的直徑設為D、所述 再循環(huán)誘導部的內(nèi)