本發(fā)明涉及一種空氣分級的燃燒裝置，尤其涉及一種高熱值燃氣燃燒裝置的空氣分級配置方法，產(chǎn)生的火焰能與各種鍋爐爐膛匹配，達到nox超低排放目的，屬于工業(yè)鍋爐降排技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在節(jié)能減排的大環(huán)境下，鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中nox的限值越來越嚴。北京市于2017年4月1日起，實施最嚴格的大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)，新建燃氣鍋爐nox排放降低須到30mg/nm³以下，已建鍋爐nox的排放限值為80mg/nm³。北京市政府，針對已建燃油燃氣鍋爐，實施低氮改造以獎代補的方式，通過財政補貼，積極鼓勵供熱供電單位將nox的排放降低至80mg/nm³以下。

尾部脫硝（scr和sncr）可將nox的排放指標(biāo)降低至30mg/nm³以下，但需要昂貴的前期投資和運行費用。

傳統(tǒng)的天然氣低氮燃燒器，燃料和空氣均設(shè)置在燃燒器的喉口內(nèi)，nox的排放為60-130mg/nm³，難以達到30mg/nm³的排放限值?，F(xiàn)在市場上也陸續(xù)出現(xiàn)了一類新型燃氣分段燃燒器，即將部分燃氣噴槍布置在喉口外，實現(xiàn)燃氣外部的分層燃燒和濃淡燃燒，并擴大燃燒范圍，能在一定程度上降低nox排放，但是如果處理不當(dāng)，會出現(xiàn)劇烈震動問題。市場倒逼技術(shù)革新，燃氣行業(yè)低氮燃燒器須進行技術(shù)創(chuàng)新，探索新的配風(fēng)方式，實現(xiàn)僅采用低氮燃燒的方式，盡可能的降低nox的初始排放指標(biāo)，直至30mg/nm³，滿足最嚴格標(biāo)準(zhǔn)的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種空氣分級燃燒裝置，在保證燃料充分燃燒的前提下，在鍋爐燃燒主燃區(qū)域進行整體濃淡燃燒，降低燃燒器內(nèi)火焰的平均溫度和峰值溫度，達到nox的超低氮排放的目的。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種空氣分級燃燒裝置，包括燃燒器、喉口、外層助燃空氣通道、外環(huán)筒和耐火材料層，其特征在于：所述喉口和所述外環(huán)筒之間為外層助燃空氣通道，所述外層助燃空氣通道前端置有固定板；所述燃燒器、喉口、固定板和置于所述固定板上的外層空氣噴嘴、外環(huán)筒，從里向外依次同軸對稱設(shè)置，所述外環(huán)筒外壁與所述耐火材料層內(nèi)壁貼合相連：所述外層空氣噴嘴的進氣端與所述固定板焊接連接固定，并與所述外層助燃空氣通道連接相通，噴嘴噴氣方向以與所述燃燒裝置的中軸線之間α角向爐膛四周傾斜。

所述外層空氣噴嘴為由所述外環(huán)筒前端周邊與所述固定板圓周邊沿之間構(gòu)成的圓環(huán)形狹縫噴口，自外層助燃空氣通道進入的外層助燃空氣，通過狹縫噴口噴入燃燒室內(nèi)；

所述外層空氣噴嘴呈圓柱狀噴槍，數(shù)量有多個，可分組沿所述固定板圓周面上不同半徑的安裝環(huán)線均布設(shè)置，每一組圓柱狀噴槍沿相同半徑的安裝環(huán)線均布設(shè)置；不同組分別繞不同半徑的安裝環(huán)線均布設(shè)置。

所述空氣分級的燃燒裝置的空氣分級配置方法，其特征在于：燃燒器喉口外設(shè)置外層空氣噴嘴，70%～95%的助燃空氣量從燃燒器喉口內(nèi)部區(qū)域噴出，其余5%～30%的助燃空氣量從燃燒器外層助燃空氣通道進入，由外層空氣噴嘴噴入爐膛。

燃燒器喉口內(nèi)區(qū)域減少助燃空氣的布置，形成濃燃燒，造成局部缺氧的目的：一方面降低了火焰平均溫度和峰值溫度，減少了熱力型nox的生成；另一方面未充分燃燒的燃料將會生成co、c或者hcn等還原性物質(zhì)，形成還原性氣氛，在高溫下還原生成的nox，進一步降低nox的排放濃度。前述未充分燃燒產(chǎn)生的co在燃燒后期富氧區(qū)域繼續(xù)燃燒保證燃燒充分，使co的排放為零，且此時雖然空氣足量，但因為火焰溫度低，生成的nox極少。故該裝置在技術(shù)創(chuàng)新的前提下，實現(xiàn)了小于30mg/nm³的超低nox排放。

本發(fā)明的積極效果是：提供了一種空氣分級的燃燒裝置，創(chuàng)新空氣分級方法，在燃燒器外層設(shè)置外層助燃空氣通道和外層空氣噴嘴，在鍋爐燃燒主燃區(qū)域形成整體濃淡燃燒，在充分燃燒的前提下，達到小于30mg/nm³的超低nox排放。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

圖1是本發(fā)明空氣分級的燃燒裝置結(jié)構(gòu)示意圖（配置外層空氣狹縫噴口）；

圖2是圖1的a向結(jié)構(gòu)示意圖（狹縫噴口）；

圖3是是本發(fā)明空氣分級的燃燒裝置結(jié)構(gòu)示意圖（配置二組圓柱狀噴槍）；

圖4是圖3的a向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是外層空氣噴出的軌跡示意圖。

圖中：1.燃燒器；2.喉口；3.外層助燃空氣通道；4.外環(huán)筒；5.狹縫噴口；6.圓柱狀噴槍槍頭；7.固定板；8.耐火材料層；9.圓柱狀噴槍安裝環(huán)線。

具體實施方式

圖1～圖4為一種燃氣空氣分級的燃燒裝置結(jié)構(gòu)示意圖，由圖示可見，一種空氣分級的燃燒裝置，包括燃燒器1、喉口2、外層助燃空氣通道3和外環(huán)筒4，其特征在于：所述喉口2和所述外環(huán)筒4之間為外層助燃空氣通道3，所述外層助燃空氣通道3前端置有固定板7；所述燃燒器1、喉口2、固定板7和置于所述固定板7上的外層空氣噴嘴、外環(huán)筒4，從里向外依次同軸對稱設(shè)置；所述外環(huán)筒4外壁與所述耐火材料層8內(nèi)壁貼合相連：所述外層空氣噴嘴的進氣端與所述固定板7焊接固定連接，并與所述外層助燃空氣通道3連接相通，噴嘴噴氣方向以與所述燃燒裝置的中軸線之間α角向爐膛四周傾斜。

圖1和圖2是以配置外層空氣狹縫噴口為實施例，本發(fā)明空氣分級的燃燒裝置結(jié)構(gòu)示意圖。所述外層空氣噴嘴為由所述外環(huán)筒4前端周邊與所述固定板7圓周邊沿之間構(gòu)成的圓環(huán)形狹縫噴口5，從外層助燃空氣通道3進入的外層空氣，通過狹縫噴口5噴入燃燒室內(nèi)。

圖3和圖4中所述外層空氣噴嘴為噴槍槍頭6，呈圓柱狀，數(shù)量有多個，可按需分組設(shè)置，并沿所述固定板7表面安裝環(huán)線與所述固定板7連接固定，各組均以燃燒裝置的軸心為圓心、沿設(shè)定半徑的安裝環(huán)線9均布設(shè)置。圖3和圖4中圓柱狀噴槍槍頭6分內(nèi)層和外層二組配置為例，不同組分別繞不同半徑的安裝環(huán)線9均布設(shè)置；同一組圓柱狀噴槍槍頭6沿同一半徑的安裝環(huán)線9均布設(shè)置。

外層助燃空氣通道3設(shè)置在喉口2的外側(cè)邊緣處，由喉口2和外環(huán)筒4構(gòu)成，外環(huán)筒4之外是耐火材料層8。固定板7為耐火材質(zhì)。當(dāng)外層空氣噴嘴采用圓環(huán)形狹縫噴口5形式時，外環(huán)筒4與固定板7圓周邊沿之間形成外層助燃空氣的狹縫噴口5。當(dāng)外層空氣噴嘴采用圓柱狀噴槍槍頭6的形式時，固定板7上置有噴槍槍頭6安裝環(huán)線9，外空氣噴槍槍頭6的尾端與固定板7上的槍頭定位孔固定連接并與所述外層助燃空氣通道3相通，噴槍槍頭6頭部深入至爐膛。

工作時，燃燒器內(nèi)配70%～95%的助燃空氣，燃燒器內(nèi)由于空氣量不足，進行濃燃燒，一方面空氣量不足，燃料未充分燃燒，燃料中含有的熱量未充分釋放出來，降低火焰平均溫度和峰值溫度，減少了熱力型nox的生成；另一方面燃料能分裂出具有強還原性的co、h2、hcn等物質(zhì)，抑制并降低nox的生成；燃燒產(chǎn)生的高溫混合煙氣擴散至燃燒器1外圍（如圖5所示），遇從外層空氣狹縫噴口5/或外空氣噴槍槍頭6高速噴出的5%～30%的助燃空氣量，進行淡燃燒，未充分燃燒產(chǎn)生的co等物質(zhì)遇足量的空氣繼續(xù)燃燒至完全，co的排放為零。

本發(fā)明在燃燒器外側(cè)設(shè)置外層助燃空氣通道3，在鍋爐燃燒主燃區(qū)域進行整體濃淡燃燒，降低火焰平均溫度和峰值溫度，減少nox的生成，從而達到小于30mg/nm³的超低nox排放，并且無co產(chǎn)生。