CN110513682A - 天然气烧嘴以及可有效减少氮氧化物生成的方法 - Google Patents

天然气烧嘴以及可有效减少氮氧化物生成的方法 Download PDF

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华奇平
庄德禄
徐志勇
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Abstract

本申请实施例提供一种天然气烧嘴以及可有效减少氮氧化物生成的方法，所述天然气烧嘴，包括：天然气燃烧管道、天然气入口以及喷口，所述天然气入口设置于所述天然气燃烧管道上方，所述喷口设置于所述天然气燃烧管道端部，还包括：助燃空气入口，通过所述助燃空气入口在预设助燃空气入口位置通入空气，以使用于助燃的空气在不同燃烧阶段与天然气进行混合。通过本申请实现了分级燃烧，大大减少氮氧化物（NOx）的生成。此外，采用本申请的结构，易于实现大功率的天然气燃烧。

Description

天然气烧嘴以及可有效减少氮氧化物生成的方法
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以及可有效减少氮氧化物生成的方法。
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，在天然气大功率燃烧过程中，很容易会出现局部高温高氧浓度区域，现有烧嘴的结构无法减少氮氧化物（NOx）的生成。
针对现有技术中无法减少大功率燃烧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，所述天然气烧嘴包括：天然气燃烧管道、天然气入口以及喷口，所述天然气入口设置于所述天然气燃烧管道上方，所述喷口设置于所述天然气燃烧管道端部，还包括：助燃空气入口，通过所述助燃空气入口在预设助燃空气入口位置通入空气，以使用于助燃的空气在不同燃烧阶段与天然气进行混合。
进一步地，通过所述助燃空气入口在第一预设助燃空气入口位置通入适量空气，以使用于助燃的空气在第一燃烧阶段与天然气进行混合，至少一个所述第一预设助燃空气入口位置设置在所述喷口的入口处一侧。
进一步地，通过所述助燃空气入口在第二预设助燃空气入口位置通入适量空气，以使用于助燃的空气在第二燃烧阶段与天然气进行混合，所述第二预设助燃空气入口位置设置在所述天然气燃烧管道内部。
进一步地，通过所述助燃空气入口在第三预设助燃空气入口位置通入适量空气，以使用于助燃的空气在第三燃烧阶段与天然气进行混合，多个所述第三预设助燃空气入口位置环绕所述喷口设置。
进一步地，还包括：内衬保温层，所述内衬保温层至少包括一层用于形成燃烧室。
进一步地，包括：壳体，所述壳体设置于燃烧室外部。
进一步地，适用于在不同阶段燃烧并通过预设助燃空气入口位置控制空气量。
进一步地，还包括：用于使用耐火材料内衬制作的燃烧室。
进一步地，适用于大功率的天然气燃烧。
第二方面，本申请提供一种可有效减少氮氧化物生成的方法，所述方法包括：用于所述的天然气烧嘴，通过调节所述助燃空气入口在预设助燃空气入口位置通入空气量，以使助燃空气在不同燃烧阶段与天然气进行混合后分级燃烧。
由上述技术方案可知，本申请提供一种大功率天然气烧嘴，通过助燃空气入口在预设助燃空气入口位置通入空气，以使用于助燃的空气在不同燃烧阶段与天然气进行混合，实现了分级燃烧，大大减少氮氧化物（NOx）的生成。
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为本申请一实施例中的天然气烧嘴结构主视面示意图；
图2为本申请另一实施例中的天然气烧嘴结构侧视面示意图；
图3为本申请实施例中的天然气烧嘴结构右面示意图；
图4为本申请实施例中的天然气烧嘴结构左面示意图。
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。
请参考图1，本申请实施例中的天然气烧嘴，包括：天然气燃烧管道、天然气入口2以及喷口3，所述天然气入口2设置于所述天然气燃烧管道上方，所述喷口3设置于所述天然气燃烧管道端部，还包括：助燃空气入口1，通过所述助燃空气入口1在预设助燃空气入口位置通入空气，以使用于助燃的空气在不同燃烧阶段与天然气进行混合。在所述天然气入口2通入天然气，在所述燃烧室内部分燃烧，之后由经由与空气混合后通过所述喷口3喷出。所述助燃空气入口1用于通入空气并与天然气进行部分混合部分燃烧。由于所述助燃空气入口1开设在预设助燃空气入口并向所述预设助燃空气入口通入空气，使得所述空气能够在不同燃烧阶段与天然气进行混合。通过上述结构，解决了大功率烧嘴大流量混合不好，并且局部高温区域的高氧含量容易导致的超量污染物生成的问题。此外，在保证烧嘴的燃烧效率的同时，也有效控制局部火焰高温的形成。
具体地，本申请实施例中的天然气烧嘴设计，通过所述助燃空气入口1在不同位置并向所述预设助燃空气入口通入空气将助燃空气，从而在不同燃烧阶段将空气与天然气混合参与助燃，实现了分级燃烧，大大减少氮氧化物（NOx）的生成。
优选地，本申请实施例中的天然气烧嘴，可适用于大功率的天然气燃烧。
从上述描述可知，本申请实施例中的天然气烧嘴，包括：天然气燃烧管道、天然气入口以及喷口，所述天然气入口设置于所述天然气燃烧管道上方，所述喷口设置于所述天然气燃烧管道端部，还包括：助燃空气入口，通过所述助燃空气入口在预设助燃空气入口位置通入空气，以使用于助燃的空气在不同燃烧阶段与天然气进行混合，实现了分级燃烧，大大减少氮氧化物（NOx）的生成。
作为本实施例中的优选，如图1所示，通过所述助燃空气入口在第一预设助燃空气入口11位置通入适量空气，以使用于助燃的空气在第一燃烧阶段与天然气进行混合，至少一个所述第一预设助燃空气入口11位置设置在所述喷口3的入口处一侧。
具体地，如图4所示，通过所述助燃空气入口在所述第一预设助燃空气入口11位置上通入适量空气，能够将空气在第一燃烧阶段与天然气进行混合。至少一个或多个的所述第一预设助燃空气入口11位置设置在所述喷口3的入口处一侧，具体而言采用多个第一预设助燃空气入口11设置在所述喷口3的入口一侧，用于在天然气入口处混入空气后进行第一阶段的燃烧。
需要注意的是，所述第一燃烧阶段仅用于区分不同的燃烧阶段，并无优先或前后等级的区别。
作为本实施例中的优选，通过所述助燃空气入口在第二预设助燃空气入口12位置通入适量空气，以使用于助燃的空气在第二燃烧阶段与天然气进行混合，所述第二预设助燃空气入口12位置设置在所述天然气燃烧管道内部。
具体地，如图4所示，通过所述助燃空气入口在所述第二预设助燃空气入口12位置上通入适量空气，能够将空气在第二燃烧阶段与天然气进行混合。所述第二预设助燃空气入口12的位置设置在所述天然气燃烧管道内部，具体而言设置在所述然气燃烧管道芯部，用于在天然气入口处混入空气后进行第二阶段的燃烧，同时可调节火焰长度，控制燃烧速度。
需要注意的是，所述第二燃烧阶段仅用于区分不同的燃烧阶段，并无优先或前后等级的区别。
作为本实施例中的优选，通过所述助燃空气入口在第三预设助燃空气入口13位置通入适量空气，以使用于助燃的空气在第三燃烧阶段与天然气进行混合，多个所述第三预设助燃空气入口位置环绕所述喷口设置。
具体地，如图3所示，通过所述助燃空气入口在所述第三预设助燃空气入口13位置上通入适量空气，能够将空气在第三燃烧阶段与天然气进行混合。多个所述第三预设助燃空气入口13的位置设置环绕所述喷口设置，具体而言设置在所述喷口3的周围，呈环状，用于在天然气入口处混入空气后进行第三阶段的燃烧。
作为本实施例中的优选，如图2所示，所述天然气烧嘴还包括：内衬保温层5，所述内衬保温层5至少包括一层用于形成燃烧室。具体地，燃烧不同阶段有效的控制空气量，实现天然气分级燃烧，有效遏制氮氧化物（NOx）生成。
作为本实施例中的优选，如图2所示，所述天然气烧嘴还包括：壳体4，所述壳体4设置于燃烧室外部。
作为本实施例中的优选，本申请实施例中的天然气烧嘴，适用于在不同阶段燃烧并通过预设助燃空气入口位置控制空气量。具体地，依据常用规格，分别设计生产了多种规格型号，单台烧嘴最大天然气燃烧量250m3/h，各种规格烧嘴（100 m3/h、150 m3/h、200 m3/h、250 m3/h）均安装在加热炉上进行实地使用，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120mg/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。
作为本实施例中的优选，如图2所示，所述天然气烧嘴还包括：用于使用耐火材料内衬制作的燃烧室。具体地，使用耐火材料内衬制作的燃烧室，可以实现多次给风，分级燃烧。
本申请的实现原理如下：
通过所述助燃空气入口1在不同位置并向所述预设助燃空气入口通入空气将助燃空气，从而在不同燃烧阶段将空气与天然气混合参与助燃，实现了分级燃烧，大大减少氮氧化物（NOx）的生成。具体地，所述预设助燃空气入口分别为：第一预设助燃空气入口11、第二预设助燃空气入口12以及第三预设助燃空气入口13。
其中，至少一个或多个的所述第一预设助燃空气入口11位置设置在所述喷口3的入口处一侧，具体而言设置在所述喷口3的入口一侧，用于在天然气入口处混入空气后进行第一阶段的燃烧。
其中，多个所述第三预设助燃空气入口13的位置设置环绕所述喷口设置，具体而言设置在所述喷口3的周围，呈环状，用于在天然气入口处混入空气后进行第三阶段的燃烧。
其中，所述第二预设助燃空气入口12的位置设置在所述天然气燃烧管道内部，具体而言设置在所述然气燃烧管道芯部，用于在天然气入口处混入空气后进行第二阶段的燃烧。
在本申请的另一实施例中，提供了一种可有效减少氮氧化物生成的方法，用于所述的天然气烧嘴，所述方法包括：通过调节所述助燃空气入口在预设助燃空气入口位置通入空气量，以使助燃空气在不同燃烧阶段与天然气进行混合后分级燃烧。
其中，所述助燃空气入口包括：第一、第二以及第三预设助燃空气入口。
使用所述助燃空气入口在第一预设助燃空气入口位置通入适量空气，以使用于助燃的空气在第一燃烧阶段与天然气进行混合，至少一个所述第一预设助燃空气入口位置设置在所述喷口的入口处一侧。
使用所述助燃空气入口在第二预设助燃空气入口位置通入适量空气，以使用于助燃的空气在第二燃烧阶段与天然气进行混合，所述第二预设助燃空气入口位置设置在所述天然气燃烧管道内部。
使用所述助燃空气入口在第三预设助燃空气入口位置通入适量空气，以使用于助燃的空气在第三燃烧阶段与天然气进行混合，多个所述第三预设助燃空气入口位置环绕所述喷口设置。
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，其特征在于，包括：天然气燃烧管道、天然气入口以及喷口，所述天然气入口设置于所述天然气燃烧管道上方，所述喷口设置于所述天然气燃烧管道端部，
还包括：助燃空气入口，通过所述助燃空气入口在预设助燃空气入口位置通入空气，以使用于助燃的空气在不同燃烧阶段与天然气进行混合。
2.根据权利要求1所述的天然气烧嘴，其特征在于，通过所述助燃空气入口在第一预设助燃空气入口位置通入适量空气，以使用于助燃的空气在第一燃烧阶段与天然气进行混合，至少一个所述第一预设助燃空气入口位置设置在所述喷口的入口处一侧。
3.根据权利要求1所述的天然气烧嘴，其特征在于，通过所述助燃空气入口在第二预设助燃空气入口位置通入适量空气，以使用于助燃的空气在第二燃烧阶段与天然气进行混合，所述第二预设助燃空气入口位置设置在所述天然气燃烧管道内部。
4.根据权利要求1所述的天然气烧嘴，其特征在于，通过所述助燃空气入口在第三预设助燃空气入口位置通入适量空气，以使用于助燃的空气在第三燃烧阶段与天然气进行混合，多个所述第三预设助燃空气入口位置环绕所述喷口设置。
5.根据权利要求1所述的天然气烧嘴，其特征在于，还包括：内衬保温层，所述内衬保温层至少包括一层用于形成燃烧室。
6.根据权利要求1所述的天然气烧嘴，其特征在于，还包括：壳体，所述壳体设置于燃烧室外部。
7.根据权利要求1所述的天然气烧嘴，其特征在于，适用于在不同阶段燃烧并通过预设助燃空气入口位置控制空气总量。
8.根据权利要求1所述的天然气烧嘴，其特征在于，还包括：用于使用耐火材料内衬制作的燃烧室。
9.根据权利要求1所述的天然气烧嘴，其特征在于，适用于大功率的天然气燃烧。
10.一种可有效减少氮氧化物生成的方法，其特征在于，用于如权利要求1所述的天然气烧嘴，所述方法包括：
通过调节所述助燃空气入口在预设助燃空气入口位置通入空气量，以使助燃空气在不同燃烧阶段与天然气进行混合后分级燃烧。
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