CN107062214A - 一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其包括风箱组件，在风箱组件上方设置烧嘴砖，烧嘴砖的助燃风通道与风箱组件的通道相连通；一次燃气喷枪、惰性气体喷枪、二次燃气喷枪分别固定在风箱组件上，一次燃气喷枪头部带有一次燃气喷嘴，惰性气体喷枪头部带有惰性气体喷嘴，二次燃气喷枪头部带有二次燃气喷嘴；其中，一次燃气喷嘴和惰性气体喷嘴设在烧嘴砖的助燃风通道的内部；二次燃气喷嘴是二次燃气喷枪从烧嘴砖的穿孔伸出进入炉膛内部，二次燃气喷嘴的喷孔设计为多层扇面喷射结构。本发明在裂解炉烧焦等不利于低氮氧燃烧的恶劣条件下，可以实现氮氧化物的超低排放，也可应用于化工、冶金、电力等行业的工艺加热炉。
Description
技术领域
本发明属于燃烧器技术领域，是一种适用于裂解炉底部的超低氮氧化物燃气燃烧器，也可应用于其他石化加热炉。
背景技术
低氮氧燃气燃烧器是为了降低燃烧产物中氮氧化物排放而出现的一类燃烧器，裂解炉的燃烧器由于整个炉膛内空间几乎完全都在高于1100℃高温环境，通常其氮氧化物排放会超过国家环保排放要求。
常规的燃气燃烧器在设计中为了保证充分燃尽大多采用助燃风与燃料气均匀分布快速燃烧的设计方式，而低氮氧燃气燃烧器则是在设计中在要降低火焰温度的同时避免出现局部高温区，是在保证燃尽的同时将燃烧过程尽量延时燃烧，低氮氧燃烧器出现了分级燃烧、烟气回流、浓淡燃烧等多个低氮氧燃烧技术。
目前裂解炉在烧焦工况下，助燃风过剩系数远远高于常规燃烧，一般达到1.5-2以上，使得原有低氮氧分级燃烧技术难以发挥作用，即使采用低氮氧燃烧器，排放折算值按照国家排放标准要折算到3％的干烟气也超过200mg/Nm3，严重的将超过300mg/Nm3，远远超过国家环保标准
发明内容
本发明的目的在于提供一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其在裂解炉烧焦等不利于低氮氧燃烧的恶劣条件下，实现氮氧化物低排放的底部燃气燃烧器。本发明的燃烧器可以在烧焦工况下，实现NOx排放小于80mg/Nm3。
实现本发明目的的技术方案：一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，该燃烧器包括风箱组件，在风箱组件上方设置烧嘴砖，烧嘴砖的助燃风通道与风箱组件的通道相连通；一次燃气喷枪、惰性气体喷枪、二次燃气喷枪分别固定在风箱组件上，一次燃气喷枪头部带有一次燃气喷嘴，惰性气体喷枪头部带有惰性气体喷嘴，二次燃气喷枪头部带有二次燃气喷嘴；其中，一次燃气喷嘴和惰性气体喷嘴设在烧嘴砖的助燃风通道的内部；二次燃气喷嘴是二次燃气喷枪从烧嘴砖的穿孔伸出进入炉膛内部，二次燃气喷嘴的喷孔设计为多层扇面喷射结构。
如上所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其所述的一次燃气喷嘴是一根喷管或一个喷头；所述的惰性气体喷嘴是一根喷管或一个喷头；所述的二次燃气喷枪是一支或多支喷枪。
如上所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其所述的一次燃气喷嘴和惰性气体喷嘴组成双T型喷嘴，一次燃气喷嘴的喷孔和惰性气体喷嘴的喷孔是错位对应或者几个孔对应，形成非均匀射流掺混。
如上所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其所述的一次燃气喷嘴和惰性气体喷嘴组成双T型喷嘴，燃气喷嘴喷孔喷出的气体和惰性气体喷嘴喷孔喷出的惰性气体或者水，形成气动冲击，从而有效掺混或雾化。
如上所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其所述的风箱组件入口有风翻板阀控制供风量。
如上所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其所述的烧嘴砖风进口面的面积大于烧嘴砖风出口面的面积，为倾斜梯形型面。
如上所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其所述的惰性气喷枪的惰性物采用水。
如上所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其所述的一次燃气喷枪的一次燃气采用天然气、甲烷氢、瓦斯、或液化石油气。
如上所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其所述的二次燃气喷枪的二次燃气采用天然气、甲烷氢、瓦斯、或液化石油气。
如上所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其所述的超低NOx，是指实现NOx排放小于80mg/Nm3。
本发明的效果在于：
本发明所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其在裂解炉烧焦等不利于低氮氧燃烧的恶劣条件下，实现氮氧化物低排放的底部燃气燃烧器。在常规工况下，可以实现氮氧化物的超低排放。也可应用于化工、冶金、电力等行业的工艺加热炉。
本发明燃烧器充分将惰性气半预混的低氮氧燃烧和燃气分级低氮氧燃烧技术相结合，从而进一步降低NOx生成。由于在分级燃烧中，一次燃气是直接与空气进行扩散燃烧，燃烧火焰温度达到理论燃烧温度，同时周围助燃风含有大量氧量，可以生成大量NOx，因此将大量惰性气体与一次燃气半预混后再进行燃烧，可显著降低一次燃气温度，降低火焰周围的氧浓度，从而大量降低NOx生成。
由于惰性气体半预混燃烧会降低燃烧稳定性，因此采用双T型喷嘴射非均匀射流掺混可以在确保预混效果的同时燃烧稳定。
为了提高适用范围，还可以采用水作为T型惰性气喷枪的惰性物，利用T型横管式燃气喷枪喷出的高速燃气对水进行冲击气动雾化形成水雾，达到惰性掺混燃烧的效果。
附图说明
图1惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器结构图；
图2惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器喷嘴结构图；
图中：1.风箱组件；2.烧嘴砖；3.一次燃气喷枪；4.惰性气体喷枪；5.二次燃气喷枪；6.风翻板阀；7.一次燃气喷嘴；8.惰性气体喷嘴；9.二次燃气喷嘴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器作进一步描述。
实施例1
图1为本发明所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器结构示意图。
该燃烧器包括风箱组件1，在风箱组件1上方设置烧嘴砖2，烧嘴砖2的助燃风通道与风箱组件1的通道相连通。所述的风箱组件1入口有风翻板阀6控制供风量。所述的烧嘴砖2风进口面的面积大于烧嘴砖2风出口面的面积，为倾斜梯形型面。
一次燃气喷枪3、惰性气体喷枪4、二次燃气喷枪5分别固定在风箱组件1上，一次燃气喷枪3头部带有一次燃气喷嘴7，惰性气体喷枪4头部带有惰性气体喷嘴8，二次燃气喷枪5头部带有二次燃气喷嘴9；其中，一次燃气喷嘴7和惰性气体喷嘴8设在烧嘴砖2的助燃风通道的内部；二次燃气喷嘴9是二次燃气喷枪5从烧嘴砖2的穿孔伸出进入炉膛内部，二次燃气喷嘴9的喷孔设计为多层扇面喷射结构。
所述的一次燃气喷嘴7是一根喷管或一个喷头。
所述的惰性气体喷嘴8是一根喷管或一个喷头。
所述的二次燃气喷枪5是一支或多支喷枪。
实施例2
图1为本发明所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器结构示意图。
该燃烧器包括风箱组件1，在风箱组件1上方设置烧嘴砖2，烧嘴砖2的助燃风通道与风箱组件1的通道相连通；所述的风箱组件1入口有风翻板阀6控制供风量。所述的烧嘴砖2风进口面的面积大于烧嘴砖2风出口面的面积，为倾斜梯形型面。
一次燃气喷枪3、惰性气体喷枪4、二次燃气喷枪5分别固定在风箱组件1上，一次燃气喷枪3头部带有一次燃气喷嘴7，惰性气体喷枪4头部带有惰性气体喷嘴8，二次燃气喷枪5头部带有二次燃气喷嘴9；其中，一次燃气喷嘴7和惰性气体喷嘴8设在烧嘴砖2的助燃风通道的内部；二次燃气喷嘴9是二次燃气喷枪5从烧嘴砖2的穿孔伸出进入炉膛内部，二次燃气喷嘴9的喷孔设计为多层扇面喷射结构。
如图2所示，所述的一次燃气喷嘴7和惰性气体喷嘴8组成双T型喷嘴，一次燃气喷嘴7的喷孔和惰性气体喷嘴8的喷孔是错位对应或者几个孔对应，形成非均匀射流掺混，从而既保证惰性气与燃气掺混均匀，又确保燃烧稳定可靠。同时当惰性气体喷嘴8采用水的时候，可以利用一次燃气喷嘴7喷射的燃气进行雾化，形成水雾，掺混燃烧，降低NOx生成。
本发明中惰性燃烧与燃气分级相耦合：将惰性气掺混和燃气分级燃烧相结合，从而进一步降低NOx生成。双T型喷嘴射非均匀射流掺混：从而既保证惰性气与燃气掺混均匀，又确保燃烧稳定可靠。燃气气动辅助雾化:当T型惰性气喷枪采用水时，将巧妙利用T型横管式燃气喷枪喷出的高速燃气对水进行冲击气动雾化。
实施例3
如图1至图2所示，本发明所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其包括风箱组件1，在风箱组件1上方设置烧嘴砖2，烧嘴砖2的助燃风通道与风箱组件1的通道相连通；
一次燃气喷枪3、惰性气体喷枪4、二次燃气喷枪5分别固定在风箱组件1上，一次燃气喷枪3头部带有一次燃气喷嘴7，惰性气体喷枪4头部带有惰性气体喷嘴8，二次燃气喷枪5头部带有二次燃气喷嘴9；其中，一次燃气喷嘴7和惰性气体喷嘴8设在烧嘴砖2的助燃风通道的内部；二次燃气喷嘴9是二次燃气喷枪5从烧嘴砖2的穿孔伸出进入炉膛内部，二次燃气喷嘴9的喷孔设计为多层扇面喷射结构。
所述的一次燃气喷嘴7是一根喷管或一个喷头；所述的惰性气体喷嘴8是一根喷管或一个喷头；所述的二次燃气喷枪5是一支或多支喷枪。
所述的一次燃气喷嘴7和惰性气体喷嘴8组成双T型喷嘴，一次燃气喷嘴7的喷孔和惰性气体喷嘴8的喷孔是错位对应或者几个孔对应，形成非均匀射流掺混。燃气喷嘴喷孔喷出的气体和惰性气体喷嘴喷孔喷出的惰性气体或者水，形成气动冲击，从而有效掺混或雾化。
惰性气喷枪4的惰性物采用水。一次燃气喷枪3的一次燃气采用天然气、甲烷氢、瓦斯、或液化石油气等气体燃料。二次燃气喷枪5的二次燃气采用天然气、甲烷氢、瓦斯、液化石油气等气体燃料。
Claims (10)
1.一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其特征在于：该燃烧器包括风箱组件(1)，在风箱组件(1)上方设置烧嘴砖(2)，烧嘴砖(2)的助燃风通道与风箱组件(1)的通道相连通；
一次燃气喷枪(3)、惰性气体喷枪(4)、二次燃气喷枪(5)分别固定在风箱组件(1)上，一次燃气喷枪(3)头部带有一次燃气喷嘴(7)，惰性气体喷枪(4)头部带有惰性气体喷嘴(8)，二次燃气喷枪(5)头部带有二次燃气喷嘴(9)；其中，一次燃气喷嘴(7)和惰性气体喷嘴(8)设在烧嘴砖(2)的助燃风通道的内部；二次燃气喷嘴(9)是二次燃气喷枪(5)从烧嘴砖(2)的穿孔伸出进入炉膛内部，二次燃气喷嘴(9)的喷孔设计为多层扇面喷射结构。
2.根据权利要求1所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其特征在于：所述的一次燃气喷嘴(7)是一根喷管或一个喷头；所述的惰性气体喷嘴(8)是一根喷管或一个喷头；所述的二次燃气喷枪(5)是一支或多支喷枪。
3.根据权利要求1所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其特征在于：所述的一次燃气喷嘴(7)和惰性气体喷嘴(8)组成双T型喷嘴，一次燃气喷嘴(7)的喷孔和惰性气体喷嘴(8)的喷孔是错位对应或者几个孔对应，形成非均匀射流掺混。
4.根据权利要求1所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其特征在于：所述的一次燃气喷嘴和惰性气体喷嘴组成双T型喷嘴，燃气喷嘴喷孔喷出的气体和惰性气体喷嘴喷孔喷出的惰性气体或者水，形成气动冲击，从而有效掺混或雾化。
5.根据权利要求1所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其特征在于：所述的风箱组件(1)入口有风翻板阀(6)控制供风量。
6.根据权利要求1所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其特征在于：所述的烧嘴砖(2)风进口面的面积大于烧嘴砖(2)风出口面的面积，为倾斜梯形型面。
7.根据权利要求1所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其特征在于：所述的惰性气喷枪(4)的惰性物采用水。
8.根据权利要求1所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其特征在于：所述的一次燃气喷枪(3)的一次燃气采用天然气、甲烷氢、瓦斯、或液化石油气。
9.根据权利要求1所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其特征在于：所述的二次燃气喷枪(5)的二次燃气采用天然气、甲烷氢、瓦斯、或液化石油气。
10.根据权利要求1所述的一种惰性气半预混分级超低NOx燃气燃烧器，其特征在于：所述的超低NOx，是指实现NOx排放小于80mg/Nm3。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170818 |