CN113405090A - 蓄热氧化低氮燃烧方法 - Google Patents

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路志宏
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Abstract

本发明创造提供一种蓄热氧化分级燃烧的低氮方法，介质燃料和氧化剂提前混合，产生的低浓度混合气体，该混合气体流经氧化段进行初级氧化，氧化床内装有蓄热材料，初级氧化后产生的烟气为中温烟气，通过中温烟气流道进入燃烧头，使主燃料与中温烟气进行进一步混合燃烧。其主燃料与中温烟气进行进一步混合燃烧，产生的尾部烟气在氧含量3.5％情况下NOX排放在0‑5PPM。本发明方法解决了燃烧过程氮氧化物极限排放问题，使得各种燃料的热力型氮氧化物排放无限趋近于“0”；提供了一种不同气体燃料的低氮燃烧设计的普遍性方法；该方法适用于各种锅炉燃烧器、工业炉窑燃烧器等；具有极限环保、安全、稳定、灵活性高、检修维护方便等诸多优点。

Description

蓄热氧化低氮燃烧方法
技术领域
本发明创造提供一种低氮燃烧方法，特别是一种蓄热氧化低氮燃烧方法，适用于工艺炉窑、蓄热式燃烧炉窑、锅炉的燃烧器、燃烧工艺设计、炉窑结构设计领域。
背景技术
目前工艺炉窑、锅炉等领域的燃烧普遍采用的低氮燃烧方法为：1、燃烧头头部的燃料喷口分配数量增加及喷口分布位置不同的方法，实现喷射出去的燃料与氧化剂的结合有个浓淡分级及结合时间差的效果，最终实现燃烧火焰温度场的分布控制。2、采用炉内炉外烟气再循环的方法通过对燃烧过程助燃剂氧含量的控制实现低氮燃烧。
目前氮氧化物控制普遍采用以上第一种燃烧器燃烧头结构+第二种烟气再循环低氮方法相耦合的方式来对氮氧化物进行控制。
以上两种低氮燃烧结构或方法，存在根本性的问题：1)无法适用各种炉膛温度(特别是高温炉膛)；2)无法适用各种工艺炉窑的燃烧方法：比如无焰燃烧环境，平焰燃烧环境等等；3)无法实现氮氧化物的近“0”排放。
目前如上的第1种低氮燃烧器方法普遍纯在燃烧器燃烧过程不稳定，燃烧存在脉冲震动，相对危险；燃烧因为燃料与氧化剂分配主要目的是控温，而不是强化燃烧，所以点火不稳定，低负荷稳燃效果差等问题，同时也伴随着相应的安全隐患；以上第2种烟气循环的低氮方法则以牺牲存锅炉效率为代价，或增加了外在的能源供给，给炉膛内流场带来本质变化，造成了排烟温度提高、烟气流速加快、冷凝水、火检不可靠等现象，以及造成的不安全不稳定情况。
发明创造内容
为了解决上述低氮燃烧控制方法存在的适用性、排放、安全稳定性问题，本发明提供一种蓄热氧化低氮燃烧方法，用于对各种燃烧过程进行组织，达到氮氧化物近“0”排放、高效燃烧、普遍适用的结果。
为了实现上述技术目的，本发明创造采用如下方法：
蓄热氧化低氮燃烧方法，介质燃料和氧化剂提前混合，产生的低浓度混合气体，该混合气体流经氧化段进行初级氧化，氧化床内装有蓄热材料，初级氧化后产生的烟气为中温烟气，通过中温烟气流道进入燃烧头，使主燃料与中温烟气进行进一步混合燃烧。
所述的蓄热材料为小球或蜂窝体。
所述的低浓度的混合气经过蓄热体，加热混合气，混合气在蓄热体内着火燃烧，产生的着火热又和混合气带走的热量保持平衡，氧化段的蓄热材料温度稳定，保持在可燃气的着火点之上。
所述的氧化段的氧化材料是可移动更换式，蓄热材料两端通过格栅固定在氧化段内壁。
所述的中温烟气流道中的氧含量在8％-19％之间。
所述的中温烟气流道中的中温烟气与余下的燃料进行二次混合燃烧。
所述的中温烟气流道和燃烧头为一体烧嘴结构，用于生产低氮燃烧器产品；或者配合燃气喷口，喷入炉内与低氧的中温烟气流道中的中温烟气进行二次混合燃烧。
所述的该燃烧方法可将氧化段与炉体或炉墙结合，用于排放炉窑中。
所述的一级氧化段用于独立的热风炉、独立的小型风道燃烧器或表面燃烧氧化。其主燃料与中温烟气进行进一步混合燃烧，产生的尾部烟气在氧含量3.5％情况下NOX排放在0-5PPM。本发明方法解决了燃烧过程氮氧化物极限排放问题，使得各种燃料的热力型氮氧化物无限趋近于“0”排放；提供了一种不同燃料的低氮燃烧设计的普遍性方法；该方法适用于各种锅炉燃烧器、工业炉窑燃烧器等。具有极限环保、安全、稳定、灵活性高、检修维护方便等诸多优点。
本发明创造的技术效果：
1、根据各种燃料的不同，分析出不同燃料的不同着火温度，将混合气一级氧化为中温烟气，含氧量为8％-19％；该部分中温烟气再与二次燃料进行混合或在燃烧头处进行混合后，因中温烟气的体积膨胀二次燃料与中温烟气混合速度将非常剧烈，混合非常均匀。
2、实现了低氮燃烧的近“0”排放，例如：在排放最终烟气氧含量3.5％的情况下NOX排放在0-5PPM；
3、该燃烧方法可单独与烧嘴结合，产生单个低氮燃烧器产品。
4、该燃烧方法可单独与炉体(炉墙)结合，产生新型的低氮排放炉窑。
5、该燃烧方法可将一级氧化段独立分离出去，在独立的工艺单元中实现氧化段功能，比如：独立的热风炉、独立的小型风道燃烧器等，也可不采用蓄热的型式。
6、该燃烧方法适用于各种工艺炉窑。
7、适用于各种燃烧火焰型式，例如：平焰燃烧、无焰燃烧、高速燃烧等。
8、适用于常规燃烧器和蓄热式燃烧器。
9、适用于所有燃料，特别是低热值燃料燃烧的稳定性。
附图说明
图1是本发明创造蓄热氧化分级燃烧低氮方法的侧面剖视图。
图2是本发明创造蓄热氧化分级燃烧低氮方法的后视图。
图3是本发明创造蓄热氧化分级燃烧低氮方法的外形图。
图中：1、低浓度燃料混合气的通道，2、低浓度燃料气的氧化段，3、蓄热氧化材料的支撑隔离结构，4、蓄热材料，5、氧化段与中温烟气出口的连接，6、燃烧头，7、中温烟气流道，8、二次主燃料的喷枪喷口。
具体实施方式
下面结合附图1、2、3，对本发明创造做进一步说明。
蓄热氧化低氮燃烧方法，介质燃料和氧化剂提前混合，产生的低浓度混合气体1，该混合气体1流经氧化段2进行初级氧化，氧化床2内装有蓄热材料4，初级氧化后产生的烟气为中温烟气，通过中温烟气流道7进入燃烧头6，使主燃料与中温烟气进行进一步混合燃烧。
所述的蓄热材料4为小球或蜂窝体。
所述的低浓度的混合气经过蓄热体4，加热混合气1，混合气1在蓄热体4内着火燃烧，产生的着火热又和混合气带走的热量保持平衡，氧化段2的蓄热材料4温度稳定，保持在可燃气的着火点之上。
所述的氧化段2的氧化材料是可移动更换式，蓄热材料4两端通过格栅3固定在氧化段2内壁。
所述的中温烟气流道7中的氧含量在8％-19％之间。
所述的中温烟气流道7中的中温烟气与余下的燃料进行二次混合燃烧。
所述的中温烟气流道7和燃烧头6为一体烧嘴结构，用于生产低氮燃烧器产品；或者配合燃气喷口，喷入炉内与低氧的中温烟气流道7中的中温烟气进行二次混合燃烧。
所述的该燃烧方法可将氧化段2与炉体或炉墙结合，用于排放炉窑中。将参与燃烧的燃料进行分配，部分燃料与氧化剂即空气进行混合，混合后通过(1)，低热值混合气进入氧化段2，氧化段的蓄热床4对低浓度混合气进行一级预燃，蓄热床4由支撑格栅3进行固定，氧化段出来的为8％-19％的中温烟气，该部分中温烟气再与二次燃料进行混合或在燃烧头处进行混合，因中温烟气的体积膨胀二次燃料与中温烟气混合速度将非常剧烈，混合非常均匀，燃烧头(10)向外喷射为中温烟气与二次燃料的混合物，进一步混合燃烧，产生尾部烟气，该尾部烟气在氧含量3.5％情况下NOX排放在0-5PPM。

Claims (9)

1.蓄热氧化低氮燃烧方法，其特征为：介质燃料和氧化剂提前混合，产生的低浓度混合气体(1)，该混合气体(1)流经氧化段(2)进行初级氧化，氧化床(2)内装有蓄热材料(4)，初级氧化后产生的烟气为中温烟气，通过中温烟气流道(7)进入燃烧头(6)，使主燃料与中温烟气进行进一步混合燃烧。
2.如权利要求1所述的蓄热氧化低氮燃烧方法，其特征在于：所述的蓄热材料(4)为小球或蜂窝体。
3.如权利要求1所述的蓄热氧化低氮燃烧方法，其特征在于：所述的低浓度的混合气经过蓄热体(4)，加热混合气(1)，混合气(1)在蓄热体(4)内着火燃烧，产生的着火热又和混合气带走的热量保持平衡，氧化段(2)的蓄热材料(4)温度稳定，保持在可燃气的着火点之上。
4.如权利要求1所述的蓄热氧化低氮燃烧方法，其特征在于：所述的氧化段(2)的氧化材料是可移动更换式，蓄热材料(4)两端通过格栅(3)固定在氧化段(2)内壁。
5.如权利要求1所述的蓄热氧化低氮燃烧方法，其特征在于：所述的中温烟气流道(7)中的氧含量在8％-19％之间。
6.如权利要求1所述的蓄热氧化低氮燃烧方法，其特征在于：所述的中温烟气流道(7)中的中温烟气与余下的燃料进行二次混合燃烧。
7.如权利要求6所述的蓄热氧化低氮燃烧方法，其特征在于：所述的中温烟气流道(7)和燃烧头(10)为一体烧嘴结构，用于生产低氮燃烧器产品；或者配合燃气喷口，喷入炉内与低氧的中温烟气流道(7)中的中温烟气进行二次混合燃烧。
8.如权利要求6所述的蓄热氧化低氮燃烧方法，其特征在于：所述的该燃烧方法可将氧化段(2)与炉体或炉墙结合，用于排放炉窑中。
9.如权利要求1所述的蓄热氧化低氮燃烧方法，其特征在于：所述的一级氧化段(2)用于独立的热风炉、独立的小型风道燃烧器或表面燃烧氧。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08312915A (ja) * 1995-05-22 1996-11-26 Kobe Steel Ltd 蓄熱再生燃焼方法
CN105650624A (zh) * 2016-02-01 2016-06-08 陈维汉 一种煤气与空气分级预混燃烧与均流传热的热风炉
CN107036084A (zh) * 2017-05-12 2017-08-11 海湾环境科技（北京）股份有限公司 燃气锅炉

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