一种降低快速型NOx生成的方法及燃烧室烟循系统技术方案

本发明专利技术涉及一种降低快速型NOx生成的方法及燃烧室烟循系统，通过在燃烧室近中间腔壁上设置若干烟气喷口，在燃烧室尾部烟气输出管道与烟气喷口之间设置具有分支供给再循环烟气的烟气输风系统，将从炉膛尾端导出的再循环烟气按需分配、直接送到燃烧室内相当于燃烧烟气流中下游的中期高温区，有针对性地大幅度降低该区域的氧含量、温度和N2含量，延长燃料的中期燃烧时间，进而显著降低燃料燃烧过程中快速型NOx的生成量。由于再循环烟气在燃料前期正常燃烧、并已建立稳定火焰和炉温基础上的燃烧中期输入，故可降低燃烧烟气中最低含氧量要求和再循环烟气的输入量限制，按需调控，降低NOx的生成量，为中小型锅炉的低氮排放改造提供了技术保障。技术保障。技术保障。

【技术实现步骤摘要】
一种降低快速型NOx生成的方法及燃烧室烟循系统


[0001]本专利技术涉及低氮燃烧
，特别是一种降低快速型NOx生成的方法及燃烧室烟循系统。

技术介绍

[0002]环境保护是我国的基本国策之一，经过近几年各方的努力，已有了显著改善，特别是自从专利技术了有助于抑制燃料燃烧过程中NOx生成量的烟气再循环技术、对传统的中高热值燃气的燃烧室进行了技术改造后，使绝大部分的中高热值燃气燃烧室基本上能达到行业规定的低氮排放标准，使环境空气质量得到了较大改善。
[0003]烟气再循环技术因其可以降低燃料燃烧前期燃烧区域内的氧含量、温度和氮含量，可减少燃料燃烧时NOx的生成量而得到业界充分肯定，目前被广泛应用于传统燃气燃烧室的低氮改造中。目前常用的基于烟气再循环技术设置的燃烧室烟循系统如图1所示，主要包括固设在燃烧室尾部烟气输出管道和前端燃烧器助燃空气输入管道之间的烟循通道和设置在烟循通道上的烟气调节阀，采用从燃烧室尾部烟气输出管道的待外排烟气中导引出部分温度和氧含量均相对较低的排烟废气作为再循环烟气的方式，在烟气调节阀的控制下，通过烟循通道输送到前端燃烧器助燃空气输入管道中，与其中的助燃空气相混构成混合助燃气，再输送到燃烧室燃烧区内参与燃烧，有助于降低燃烧区内的温度、氧含量和氮含量，使燃料处于贫氧、温度相对较低、有助于抑制NOx生成量的环境中进行低氮燃烧，进而减少燃烧后外排烟气中NOx含量，实现燃烧室的低氮达标排放。在较长时间的实践中发现：这种烟循系统工作时，其送入燃烧室的烟循量在实际操作中需要凭经验严格按需控制，当送入的烟气量较多、使混合气中的氧量低于17％时，会影响燃烧室燃烧区内燃料燃烧的稳定性；而且，这种烟循系统，当用于以燃烧时产生热力型NOx为主的如天然气等燃料的燃烧室上时成效较为显著，而当用于有些以燃烧时产生快速型NOx为主燃料的燃烧室上时，因受混合气中氧量不能太低、否则会影响燃料的正常燃烧的制约而降氮效果甚微。例如，我国目前市场拥有量硕大、以焦炉煤气、氢气等为燃料、燃烧时会生成大量快速型NOx的燃烧室。其原因在于焦炉煤气、氢气等在燃烧时产生快速型NOx为主的燃料的成分和燃烧特点均有别于天然气类产生较高比例热力型NOx的燃料，如天然气燃烧时生成的热力型NOx比例占95％以上。由于在焦炉煤气中含有22％～27％的CH4、1％～4％的C2H4等碳氢化合物，且其中氢含量高达52％～57％，故点火后燃烧速度极快、火焰较短，且容易引起局部高温富燃，在此条件下碳氢化合物与N2会反应生成瞬时快速型NOx，在局部高温富燃点上的碳氢化合物在高温、助燃空气的条件下迅速发生热分解，生成活性很强的碳化氢自由基(CH
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，CH2
·
)、氮自由基(N
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)，这些活化的CHi和N
·
进一步和空气中的N2、燃料中的H2反应生成中间产物HCN、NH
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、N
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和H
·
，随后又进一步被氧化生成NOx，因此，焦炉煤气在燃烧过程中产生的NOx以温度型和快速型为主，快速型占50％以上。业界也曾经尝试通过增加现有烟循系统的方法对焦炉煤气等燃烧会产生快速型NOx的燃料的燃烧室进行技术改造，但无数次实践均以失败告终。所以，面对现有的燃烧室烟循系统不能适用于以燃烧时产生快速型NOx为主的如焦
炉煤气等燃料的燃烧室上的现状，以及目前密布全国城乡、以焦炉煤气、氢气等会生成大量快速型NOx为燃料的众多锅炉、烘干炉等燃烧室所面临的如何实现低氮排放达标要求的现实，有必要继续探讨和研究一种能适用于这类采用燃烧时产生快速型NOx为主燃料的燃烧室上、可以抑制或显著减少快速型NOx生成量的方法，以及便于对这类燃烧室进行技术改造用的新型燃烧室烟循系统，排忧解难，为这类燃烧室尽早实现和满足环保部门日趋收严的低氮排放达标要求提供技术保障。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是要克服现有基于烟气再循环技术的燃烧室烟循系统在推广应用中所遇到的难题，提供一种方法相对比较科学合理、结构比较简单且易于实施，适用于以采用燃烧时产生快速型NOx为主的焦炉煤气等为燃料的燃烧室上进行低氮排放技术改造用、有助于显著降低快速型NOx生成量的新型燃烧室烟循系统。
[0005]本专利技术降低快速型NOx生成的方法，主要是通过在与燃料燃烧的中期高温区相对应的燃烧室腔壁上设置若干烟气喷口、在燃烧室尾部烟气输出管道与烟气喷口之间设置一套具有多分支供给再循环烟气功能的烟气输风系统、由所述的烟气输风系统将从尾部烟气输出管道导引出来的再循环烟气按需分配、并通过所述的若干烟气喷口分别直接输送到燃烧室内相当于燃烧烟气流中下游的燃烧中期高温区，有针对性地大幅度降低燃料燃烧中期区域的氧含量、温度和N2含量，进而显著降低燃料燃烧过程中快速型NOx的生成量实现的；
[0006]所述的烟气输风系统设置在燃烧室近中间腔壁与燃烧室尾部烟气输出管道之间，既不会对燃料初期的正常燃烧、建立稳定的安全火焰和燃烧室温度产生任何影响，也不会对设置在燃烧室近尾端的燃尽装置的正常作业产生影响，且由于燃料在燃烧室前端引燃后产生的火焰为稳定的安全火焰，该稳定的安全火焰可允许燃烧中后期送入的再循环烟气后的混合烟气中氧含量不受传统烟循系统中不能低于17％的限制，可随意按需调控，即使在接近零氧量的情况下，也仍能保持火焰稳定，且更有助于来自前端的高温燃烧烟气在与由各烟气喷口送入的再循环烟气相混合后在较低的温度、氧含量和氮含量的环境中进行更有效的抑制快速型NOx的生成的低氮燃烧，故能在确保燃烧室内燃烧火焰的安全稳定性、燃料的燃尽率和燃烧系统的正常工作效率和质量的同时，又进一步高效降低快速型NOx的生成量，确保燃烧室的低氮达标排放。
[0007]基于本专利技术方法构筑的能降低快速型NOx生成的燃烧室烟循系统，主要包括燃烧室、燃气燃烧器、燃尽风喷口，其特征在于还包括设置有再循环烟气喷口及烟气输风系统，其中：
[0008]所述的燃气燃烧器固设在燃烧室前端近底部腔壁上，按需设置有数个，上面分别固设有助燃空气入口和燃气入口，具有将燃料和一定量的助燃空气送入到燃烧室内，使燃料点燃后进行前期缺氧环境下初步减少NOx生成的浓燃烧、建立稳定的安全火焰和燃烧室温度的功能；
[0009]所述的燃尽风喷口固设在燃烧烟气流下游燃烧室近尾端腔壁上，按需设置有数层，每层按需设置有数个，具有按需送入足量助燃空气，进一步燃尽烟气中未充分燃烧燃料、以确保燃料燃尽率的功能；
[0010]所述的再循环烟气喷口设置在与燃烧室内高温烟气流中下游位置相对应的燃烧
室近中间腔壁上，按需设置有数层，每层按需设置有数个，具有按需输送入再循环烟气的功能；
[0011]所述的烟气输风系统主要包括烟循通道、设置在烟循通道上的烟气调节阀、按需固设在所述烟循通道尾端的若干分支烟气管、分别固设在各分支烟气管上的手动调节阀，具有将从尾部烟气输出管道按需导引出的低温烟气作为再循环烟气，通过各分支烟气管并经各烟气喷口按需调控送入燃烧室内的功能；
[0012]工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低快速型NOx生成的方法，其特征在于：主要是通过在与燃料燃烧的中期高温区相对应的燃烧室腔壁上设置若干烟气喷口、在燃烧室尾部烟气输出管道与烟气喷口之间设置一套具有多分支供给再循环烟气功能的烟气输风系统、由所述的烟气输风系统将从尾部烟气输出管道导引出来的再循环烟气按需分配、并通过所述的若干烟气喷口分别直接输送到燃烧室内相当于燃烧烟气流中下游的燃烧中期高温区，有针对性地大幅度降低燃料燃烧中期区域的氧含量、温度和N2含量，进而显著降低燃料燃烧过程中快速型NOx的生成量实现的；所述的烟气输风系统设置在燃烧室近中间腔壁与燃烧室尾部烟气输出管道之间，既不会对燃料初期的正常燃烧、建立稳定的安全火焰和燃烧室温度产生任何影响，也不会对设置在燃烧室近尾端的燃尽装置的正常作业产生影响，且由于燃料在燃烧室前端引燃后产生的火焰为稳定的安全火焰，该稳定的安全火焰可允许燃烧中后期送入的再循环烟气后的混合烟气中氧含量不受传统烟循系统中不能低于17％的限制，可随意按需调控，即使在接近零氧量的情况下，也仍能保持火焰稳定，且更有助于来自前端的高温燃烧烟气在与由各烟气喷口送入的再循环烟气相混合后在较低的温度、氧含量和氮含量的环境中进行更有效的抑制快速型NOx的生成的低氮燃烧，故能在确保燃烧室内燃烧火焰的安全稳定性、燃料的燃尽率和燃烧系统的正常工作效率和质量的同时，又进一步高效降低快速型NOx的生成量，确保燃烧室的低氮达标排放。2.根据权利要求1所述的降低快速型NOx生成的方法构筑的能降低快速型NOx生成的燃烧室烟循系统，主要包括燃烧室(1)、燃气燃烧器(2)、燃尽风喷口(3)，其特征在于还包括设置有再循环烟气喷口(4)及烟气输风系统(5)，其中：所述的燃气燃烧器(2)固设在燃烧室(1)前端近底部腔壁上，按需设置有数个，上面分别固设有助燃空气入口和燃气入口，具有将燃料和一定量的助燃空气送入到燃烧室内，使燃料点燃后进行前期缺氧环境下初步减少NOx生成的浓燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：马子安，徐志斌，田莉勤，
申请(专利权)人：上海铂纳森环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：