CN110425537A - 天然气烧嘴结构以及氮氧化物(NOx)排放控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种天然气烧嘴结构以及氮氧化物（NOx）排放控制方法，结构包括：天然气燃料管道、天然气入口、蒸汽入口、空气入口，所述天然气入口设置于所述天然气燃料管道的端部，所述蒸汽入口、所述空气入口依次设置于所述天然气燃料管道的顶部，还包括：空气喷入口、蒸汽套管、空气掺混蒸汽均布装置以及天然气喷出孔，通过所述蒸汽套管通入蒸汽与所述空气喷入口的空气混合后，再经过所述空气掺混蒸汽均布装置与所述天然气喷出孔中喷出的天然气混合燃烧。本申请能够通过控制通入蒸汽量的大小，可快速有效控制烟气氮氧化物（NOx）的浓度。本申请结构简单，操作方便，易于实现，控制灵活。对于不同类型的天然气烧嘴均可以实现降低氮氧化物（NOx）。
Description
技术领域
本申请涉及工业生产领域，具体涉及一种天然气烧嘴结构以及氮氧化物（NOx）排放控制方法。
背景技术
天然气作为一种高热值的燃料，在助燃空气预热超过350℃时，理论燃烧温度会超过2400℃，然而在空气中大量的氮气在如此高温下，会产生大量热力型氮氧化物（NOx）。很多企业都在烟气尾部安装复杂的脱硝设备，以保证烟气达标排放。
发明人发现，对于加热工艺温度需要1200℃左右的冶金工业炉，很难保证氮氧化物（NOx）浓度低于100 mg/m3，难以保证烟气达标排放。
针对现有技术中无法降低氮氧化物生成的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对现有技术中的问题，本申请提供一种天然气烧嘴结构以及氮氧化物(NOx)排放控制方法，能够有易于实现，控制灵活并有效降低氮氧化物生成。
为了解决上述问题中的至少一个，本申请提供以下技术方案：
第一方面，本申请提供一种天然气烧嘴结构，包括：天然气燃料管道、天然气入口、蒸汽入口、空气入口，所述天然气入口设置于所述天然气燃料管道的端部，所述蒸汽入口、所述空气入口依次设置于所述天然气燃料管道的顶部，还包括：空气喷入口、蒸汽套管、空气掺混蒸汽均布装置以及天然气喷出孔，通过所述蒸汽套管通入蒸汽与所述空气喷入口的空气混合后，再经过所述空气掺混蒸汽均布装置与所述天然气喷出孔中喷出的天然气混合燃烧。
进一步地，所述蒸汽套管为环状结构。
进一步地，所述蒸汽套管包括：多个细孔，并通过多个所述细孔将蒸汽侧向多股喷出。
进一步地，所述天然气喷出孔包括：多个喷出孔。
进一步地，多个喷出孔用于将天然气侧向环状多股喷出。
进一步地，用于常规燃烧烧嘴。
进一步地，通过所述蒸汽套管喷入的蒸汽与天然气燃烧后的产物主要成分相同。
进一步地，通过控制所述蒸汽套管喷通入蒸汽量的大小，用以有效控制烟气氮氧化物的浓度。
进一步地， 所述空气掺混蒸汽均布装置设置于所述空气喷入口的后方，与所述蒸汽套管相抵。
第二方面，本申请提供一种基于天然气烧嘴结构的排放控制方法，用于所述的天然气烧嘴结构，所述方法包括：
通过控制所述蒸汽套管中通入的蒸汽与所述空气喷入口的空气混合后，再经过所述空气掺混蒸汽均布装置与所述天然气喷出孔中喷出的天然气混合燃烧，以使火焰温度可控。
由上述技术方案可知，本申请提供一种天然气烧嘴结构，包括：天然气燃料管道、天然气入口、蒸汽入口、空气入口，所述天然气入口设置于所述天然气燃料管道的端部，所述蒸汽入口、所述空气入口依次设置于所述天然气燃料管道的顶部，还包括：空气喷入口、蒸汽套管、空气掺混蒸汽均布装置以及天然气喷出孔，通过所述蒸汽套管通入蒸汽与所述空气喷入口的空气混合后，再经过所述空气掺混蒸汽均布装置与所述天然气喷出孔中喷出的天然气混合燃烧。结构简单，操作方便，易于实现，控制灵活。对于不同类型的天然气烧嘴均可以实现降低氮氧化物。此外，用于降低氮氧化物生成的原料是蒸汽，属于冶金加热炉汽化冷却系统的伴生副产品，资源丰富，无特别成本增加。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中的天然气烧嘴结构主视面示意图；
图2为本申请实施例中的天然气烧嘴结构侧视面示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了能够控制灵活并有效降低氮氧化物生成，本申请提供一种天然气烧嘴结构的实施例，参见图1，所述天然气烧嘴结构具体包含有如下结构：天然气燃料管道、天然气入口A、蒸汽入口B、空气入口C，所述天然气入口A设置于所述天然气燃料管道的端部，所述蒸汽入口B、所述空气入口C依次设置于所述天然气燃料管道的顶部，还包括：空气喷入口100、蒸汽套管200、空气掺混蒸汽均布装置300以及天然气喷出孔400，通过所述蒸汽套管200通入蒸汽与所述空气喷入口100的空气混合后，再经过所述空气掺混蒸汽均布装置300与所述天然气喷出孔400中喷出的天然气混合燃烧。其中，所述天然气入口A、所述蒸汽入口B、所述空气入口C的入口方向如图中所示出，所述蒸汽套管200套接于所述天然气燃料管道上，通过所述空气喷入口100中的空气与所述蒸汽套管200通入的蒸汽先混合，然后经过所述空气掺混蒸汽均布装置300与所述天然气喷出孔400中喷出的天然气混合。由于在所述蒸汽套管200中通入蒸汽属于冶金加热炉的伴生副产品，资源丰富，无特别成本增加。
具体地，在本申请的实施例中的天然气烧嘴结构，通入适量的高压饱和蒸汽，与空气掺混后经过空气掺混蒸汽均布装置300，与从所述天然气喷出孔400喷出的天然气混合燃烧，可有效控制火焰温度，大大减少氮氧化物（NOx）的生成。优选地，由于喷入的蒸汽与天然气燃烧后的产物主要成分相同，不会有任何其它影响燃烧设备本身及生成物的问题，但是通过控制通入蒸汽量的大小，从而可以快速有效控制烟气氮氧化物（NOx）的浓度。
需要注意的是，考虑到在天燃气燃烧过程中，氮氧化物（NOx）的生成浓度与燃烧区的温度、氮气浓度及氮气在高温燃烧区域的滞留时间等因素有关。而鉴于炉膛温度是由加热工艺决定，原则上不可更改。所以烧嘴的结构和燃烧技术是减少氮氧化物（NOx）的关键所在。本申请实施例中提供的天然气烧嘴结构，可以对于加热工艺温度需要不低于1200℃左右的冶金工业炉，很较好地氮氧化物（NOx）浓度低于100 mg/m3。
从上述描述可知，本申请实施例提供的本申请提供一种天然气烧嘴结构，包括：天然气燃料管道、天然气入口、蒸汽入口、空气入口，所述天然气入口设置于所述天然气燃料管道的端部，所述蒸汽入口、所述空气入口依次设置于所述天然气燃料管道的顶部，还包括：空气喷入口、蒸汽套管、空气掺混蒸汽均布装置以及天然气喷出孔，通过所述蒸汽套管通入蒸汽与所述空气喷入口的空气混合后，再经过所述空气掺混蒸汽均布装置与所述天然气喷出孔中喷出的天然气混合燃烧。从而对于不同类型的天然气烧嘴均可以实现降低氮氧化物。此外，用于降低氮氧化物生成的原料是蒸汽，属于冶金加热炉汽化冷却系统的伴生副产品，资源丰富，无特别成本增加。
作为本实施例中的优选，如图2所示，所述蒸汽套管200为环状结构。如图2中所示，所述蒸汽套管200具有环状结构，并且可侧向喷出蒸汽。
作为本实施例中的优选，所述蒸汽套管200包括：多个细孔2，并通过多个所述细孔2将蒸汽侧向多股喷出。
作为本实施例中的优选，如图2所示，所述天然气喷出孔400包括：多个喷出孔1。如图2中所示，所述天然气喷出孔400包括多个用于喷出天然气的喷出孔1。
作为本实施例中的优选，多个喷出孔1用于将天然气侧向环状多股喷出。
作为本实施例中的优选，用于常规烧嘴。需要注意的是，对于不同类型的天然气烧嘴均可以实现降低氮氧化物，包括应用于蓄热式烧嘴，在本申请的实施例中并不进行具体限定，只要能够满足生产要求即可。
作为本实施例中的优选，通过所述蒸汽套管喷入的蒸汽与天然气燃烧后的产物主要成分相同。烟气成分中，不增加任何其它新的生成物，无任何其它负面影响。而用于降低氮氧化物生成的原料（蒸汽）是冶金加热炉的伴生副产品，资源丰富，无特别成本增加。
作为本实施例中的优选，通过控制所述蒸汽套管喷通入蒸汽量的大小，用以效控制烟气氮氧化物的浓度。
作为本实施例中的优选，所述空气掺混蒸汽均布装置设置于所述空气喷入口的后方，与所述蒸汽套管相抵。
基于天然气烧嘴结构的排放控制方法，用于天然气烧嘴结构的实施例，所述天然气烧嘴结构具体包含有如下结构：天然气燃料管道、天然气入口A、蒸汽入口B、空气入口C，所述天然气入口A设置于所述天然气燃料管道的端部，所述蒸汽入口B、所述空气入口C依次设置于所述天然气燃料管道的顶部，还包括：空气喷入口100、蒸汽套管200、空气掺混蒸汽均布装置300以及天然气喷出孔400，通过所述蒸汽套管200通入蒸汽与所述空气喷入口100的空气混合后，再经过所述空气掺混蒸汽均布装置300与所述天然气喷出孔400中喷出的天然气混合燃烧。
所述方法具体包括：通过控制所述蒸汽套管中通入的蒸汽与所述空气喷入口的空气混合后，再经过所述空气掺混蒸汽均布装置与所述天然气喷出孔中喷出的天然气混合燃烧，以使火焰温度可控。
由于控制排放烟气氮氧化物（NOx）的成本比较于烟气脱硝处理，要低很多，通过上述方法，在具体实施时，具有如下的效果：将本申请实施例中的天然气烧嘴结构应用于天然气常规烧嘴及蓄热式烧嘴，安装在不锈钢高线加热炉（蓄热式燃烧系统）及环形加热炉（常规燃烧，热风温度＞350℃）上，并且经过近4个月的使用，燃烧效果良好，实测氮氧化物（NOx）折算浓度低于70mg/m3，远低于《轧钢工业大气污染物排放标准》（GB28665-2012）中300 mg/m3的限定浓度。
本申请的实现原理如下：
在所述蒸汽套管200中通入适量的高压饱和蒸汽，与所述空气喷入口100中的空气掺混后经过空气掺混蒸汽均布装置300，与从所述天然气喷出孔400喷出的天然气混合燃烧，可有效控制火焰温度，大大减少氮氧化物（NOx）的生成。
以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种天然气烧嘴结构，其特征在于，包括：天然气燃料管道、天然气入口、蒸汽入口、空气入口，所述天然气入口设置于所述天然气燃料管道的端部，所述蒸汽入口、所述空气入口依次设置于所述天然气燃料管道的顶部，还包括：空气喷入口、蒸汽套管、空气掺混蒸汽均布装置以及天然气喷出孔，通过所述蒸汽套管通入蒸汽与所述空气喷入口的空气混合后，再经过所述空气掺混蒸汽均布装置与所述天然气喷出孔中喷出的天然气混合燃烧。
2.根据权利要求1所述的天然气烧嘴结构，其特征在于，所述蒸汽套管为环状结构。
3.根据权利要求2所述的天然气烧嘴结构，其特征在于，所述蒸汽套管包括：多个细孔，并通过多个所述细孔将蒸汽侧向多股喷出。
4.根据权利要求1所述的天然气烧嘴结构，其特征在于，所述天然气喷出孔包括：多个喷出孔。
5.根据权利要求4所述的天然气烧嘴结构，其特征在于，多个喷出孔用于将天然气侧向环状多股喷出。
6.根据权利要求1所述的天然气烧嘴结构，其特征在于，用于常规燃烧烧嘴。
7.根据权利要求1所述的天然气烧嘴结构，其特征在于，通过所述蒸汽套管喷入的蒸汽与天然气燃烧后的产物主要成分相同。
8.根据权利要求1所述的天然气烧嘴结构，其特征在于，通过控制所述蒸汽套管喷通入蒸汽量的大小，用以有效控制烟气氮氧化物的浓度。
9.根据权利要求1所述的天然气烧嘴结构，其特征在于，所述空气掺混蒸汽均布装置设置于所述空气喷入口的后方，与所述蒸汽套管相抵。
10.一种基于天然气烧嘴结构的氮氧化物(NOx)排放控制方法，其特征在于，用于如权利要求1所述的天然气烧嘴结构，所述方法包括：
通过控制所述蒸汽套管中通入的蒸汽与所述空气喷入口的空气混合后，再经过所述空气掺混蒸汽均布装置与所述天然气喷出孔中喷出的天然气混合燃烧，以使火焰温度可控。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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