用于低氮氧化物预混气体燃烧器的燃烧的方法技术

本发明专利技术的方法包括由一组预混喷嘴(2)形成的预混燃烧器，这些预混喷嘴围绕在燃烧器(1)的中心轴线A上的中央喷嘴(4)布置在直径DB的一圆形中，其中该中央喷嘴旨在生成径向火焰(5)，其中，喷嘴(2，4)组的氧化剂与燃料比率(R)在1.3和1.75之间。径向火焰(5)用于不同的预混喷嘴(2，4)的交叉点燃。环形火焰也由预混燃烧提供，以便将比率(R)保持为有利于在径向火焰和来自喷嘴的火焰的相交处产生的热氮氧化物低产量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于低氮氧化物预混气体燃烧器的燃烧的方法
本专利技术涉及工业气体燃烧器。这些燃烧器排放氮氧化物(NOx)，这是污染源。因此，减少源自燃烧的氮氧化物是在工业燃烧器开发过程中的重要考虑因素。燃气(天然气或其它气体)的燃烧通过氮在空中的高温氧化产生氮氧化物。这些氮氧化物通常称为热NOx。·氮氧化物形成的速率遵循阿仑尼乌斯定律并且高度地取决于：局部含氧量，·局部含氮量，·局部温度(显著大于1500℃)。
技术介绍
目前，工业气体燃烧器基本是扩散火焰燃烧器，这意味着在燃烧器中，氧化剂和燃料的混合全部发生在燃烧室内。利用这些扩散火焰燃烧器，最广泛使用的用于减少热NOx的技术通常基于氧气和燃料含量的局部变化，该局部变化通过使用空气阶段提供含量或者通过使用燃料阶段提供来实现。在利用氧化剂和燃料预混合的火焰燃烧的情况下，火焰中心的温度更多均匀并且非常强烈地取决于氧化剂/燃料比率。因此，作为直接后果，氮氧化物的排放同样地对该比率高度敏感。形成本专利技术的主题的方法和燃烧器涉及基于预混技术的低NOx气体燃烧器。经验显示氮氧化物可以根据氧化剂/燃料比率改变大于10倍。例如，当氧化剂是环境空气时，燃料气体是富气(richgas)(具有低热值，6kWh/Nm3)，气体的完全燃烧所需要的氧化剂的量和氮氧化物的低产量在氧化剂的化学计量的140％和170％之间。既然如此，源自预混燃烧的氮氧化物的排放与由扩散火焰得到的排放相比较变得非常低。然而，过量氧化剂是该预混技术在诸如锅炉、工业用炉等的方法中使用的阻碍，在以上方法中当在高温下(≥100°)排放烟气时，燃烧需要的超出100％化学计量的显著过量的氧化剂产生额外的热损耗。
技术实现思路
形成本专利技术的主题的燃烧器为了其低NOx的性能而使用预混技术，并且使用为了在没有增加热NOx排放的情况下减少在燃烧器处的总体过量空气的额外装置。在该燃烧器中，测试已证实，为了同时确保燃烧的温度足够高以及产生的热NOx非常低，预混中的氧化剂/燃料比率或者更具体地说比率(R)非常重要。LCV是低热值，即不考虑能量凝聚的发热量。CP是以kJ/kg计的热容量。流速以Kg/h计。根据本专利技术的燃烧方法包括预混燃烧器，该预混燃烧器由一组预混喷嘴组成，这些预混喷嘴围绕在燃烧器的中心轴线上的中央喷嘴布置在直径DB的圆形上，其中该中央喷嘴旨在生成径向火焰，其中，该组喷嘴具有在1.3和1.75之间的氧化剂/燃料比率(R)。燃烧器由两个类型的喷嘴组成。一组预混喷嘴布置在直径DB的圆形上并且主要旨在生成轴向火焰。这些外围喷嘴围绕中央喷嘴放置，该中央喷嘴布置在燃烧器的中心轴线上并且旨在生成径向火焰。通过中央喷嘴的径向火焰旨在确保称为“外围的”各个预混喷嘴之间的相互点火(inter-ignition)。该径向火焰同样由在该喷嘴处具有1.3和1.75之间的比率(R)的预混燃烧生成。根据一个特定特征，中央喷嘴是预混喷嘴，这保证了比率(R)的更好的分布。根据另一个特征，径向火焰是3％至20％的由喷嘴排出的燃料的总流速的预混火焰。根据一个特定布置，中央喷嘴和外围喷嘴均是预混喷嘴，并且各自具有1.3和1.75之间的氧化剂/燃料比率(R)。每个喷嘴均具有最优比率(R)，由每个喷嘴排出的NOx的量低，并且各个喷嘴的火焰之间的相交区域同样排出极少的NOx。根据另一个布置，中央喷嘴是可拆卸的。中央喷嘴是可拆卸的并且可以容易地由液体燃料喷射枪代替，从而赋予燃烧器成为混合气体和液体的燃烧器的选择。根据特定特征，预混喷嘴具有偏转元件，该偏转元件赋予预混物相对于中心轴线A成-45°和+45°之间的出口角。预混喷嘴具有轴向的或相对于燃烧器的轴线倾斜的出口并且喷嘴的出口角在-45°和+45°之间变化，以使火焰的形状适配成适合燃烧室的多种几何形状，并且将火焰长度/直径比率改变大于4倍。根据特定布置，气体喷射器以直径DL围绕外围喷嘴放置在燃烧器的外周缘上。为了在没有增加氮氧化物排放的情况下减少在燃烧器处的过量空气/氧化剂，一定比率的燃气需要被喷射到预混喷嘴外部。燃气的额外喷射使用布置在每对喷嘴之间的或每两三个喷嘴一个的喷射器进行。根据一个特定特征，气体喷射器以直径DL围绕外围喷嘴放置在燃烧器的外周缘上，并且喷射器喷射20％至50％的总喷射燃料。根据另一个特征，喷射器具有相对于外围喷嘴的出口角成0°和40°之间的出口角。以接近喷嘴的外部直径DB的直径DL喷射的额外气体给出或占10％，并且以相对于预混喷嘴的轴线成0°至40°、并且优选地10°和30°之间的角度喷射。这使得可以通过这些额外喷射燃气和从喷嘴发出的预混物之间过度地快速混合而不局部地增加比率(R)。燃气以这样的方式喷射，使得首先与在火焰的外周缘处循环的烟气混合。该配置的优势是使得更容易调整为适合燃烧室和/或锅炉的开口，尤其是现有的燃烧室或锅炉类。根据一个特定特征，直径DL具有小于或等于以mm计的以下值的尺寸：[P(MW)×20]450。P以兆瓦计的功率。该尺寸使得可以优化燃烧器的大小并且因此优化燃烧室和/或锅炉的开口的大小。根据另一布置，喷射器配备有文丘里管系统。气体利用文丘里管系统喷射，该文丘里管系统加速在气体火焰的外周缘处的烟气与额外喷射燃气的预混。根据另一特征，直径DL在外围喷嘴的直径DB的1.2倍和1.6倍之间。喷射器以大于喷嘴的直径DB的直径喷射燃气。额外喷射的燃气经由穿过燃烧室和/或锅炉的壁的直的喷射器引入，或者在燃烧室没有穿过该壁的直枪的情况下通过从燃烧室外部机械旋转引入的弯管喷射器引入。根据另一特征，喷射器具有相对于燃烧器的轴线成-20°和+20°之间的出口角。根据可替代方案，喷嘴具有体现为所述喷嘴的横截面的0.1至0.4倍的火焰稳定器。因为预混火焰的稳定性对局部速度梯度敏感，所以必须使用将“保持”并稳定火焰的可靠的装置。这还需要开发使用插入在每个喷嘴的出口处的稳定器的高性能火焰保持和稳定装置，使得延伸更大比率(R)的预混火焰的稳定性，以及在没有火焰退回到预混喷嘴内部上的风险的情况下增加燃烧器流动速率的变化。为了燃烧器进料的变化大于6，并且为了燃烧器的总体压力下降为300DaPa，火焰稳定器的表面积相对于喷嘴的表面积需要在0.1和0.4之间。稳定器可以用在喷嘴的中央或者用在喷嘴的外部。根据一个特定特征，火焰稳定器确定预混物的出口角。预混物的出口角由偏转元件赋予，该偏转元件可以或者可以不与火焰稳定器相联系。根据另一布置，外围喷嘴具有火焰稳定器，该火焰稳定器包括布置在每个外围喷嘴的中央处的径向部分。为了更好地保持在每个预混喷嘴的顶端的火焰，稳定器包括径向稳定部分，该部分确保径向中央火焰向着每个外围喷嘴的中央更好地扩散。为了大范围的预混喷嘴出口速度并且因此为了大范围的燃烧器功率变化，确保快速点火在稳定器处离开外围喷嘴的预混物。本专利技术还涉及由该方法使用的燃烧器。附图说明在阅读以下以实例方式给出并参考附图说明的实例之后，本领域技术人员还可以想到其他优点。-图1是贯穿现有技术的燃烧器的横截面，示出了安装有外围喷嘴，-图2示出图1的燃烧器的面向上的视图，-图3示出根据本专利技术的燃烧器的横截面，示出了中央喷嘴的布置以及径向火焰的扩散，-图4是图3的燃烧器的面向上的视图，-图5是根据第一实施方式的具有稳定器的喷嘴的细本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括预混燃烧器(1)的燃烧方法，所述预混燃烧器由一组预混的外围喷嘴(2)组成，该一组外围喷嘴围绕布置在所述燃烧器(1)的中心轴线上的中央喷嘴(4)布置在直径DB的圆形上，并且所述中央喷嘴旨在生成径向火焰(5)，其特征在于，所述外围喷嘴和所述中央喷嘴(2，4)的组具有介于1.3与1.75之间的氧化剂/燃料比率(R)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.04.05 FR 13530791.一种包括预混燃烧器(1)的燃烧方法，所述预混燃烧器由一组预混的外围喷嘴(2)组成，该一组预混的外围喷嘴围绕布置在所述燃烧器(1)的中心轴线(A)上的中央喷嘴(4)布置在直径DB的圆形上，并且所述中央喷嘴旨在生成径向火焰(5)，其特征在于，由所述外围喷嘴(2)和所述中央喷嘴(4)构成的组具有介于1.3与1.75之间的氧化剂/燃料比率R，其中其中，LCV是低热值，即不考虑能量凝聚的发热量，CP是以kJ/kg计的热容量，并且流速以Kg/h计。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述径向火焰(5)是代表由所述外围喷嘴(2)和所述中央喷嘴(4)排出的燃料的总流动速率的3％至20％的预混火焰。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述中央喷嘴(4)和所述外围喷嘴(2)均是预混喷嘴，并且各自具有介于1.3与1.75之间的氧化剂/燃料比率R。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预混的所述外围喷嘴(2)具有偏转元件(60，61)，所述偏转元件赋予预混物相对于所述中心轴线(A)成-45...

【专利技术属性】
技术研发人员：路易斯·里奇，福阿德·赛义德，
申请(专利权)人：法孚皮拉德公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR