一種低NOx的全氧燃燒裝置及其燃燒方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低NOx的全氧燃燒裝置及其燃燒方法和應(yīng)用，該全氧燃燒裝置包括：至少兩支或多支燃料噴管，燃料噴管在水平位置間隔布置；與燃料噴管一一對(duì)應(yīng)的第一氧氣噴管，第一氧氣噴管直徑大于燃料噴管的直徑，氧氣經(jīng)燃料噴管與第一氧氣噴管之間形成的環(huán)形縫隙噴出；位于燃料噴管下方水平或周邊布置的兩支或多支第二氧氣噴管，第二氧氣噴管間隔布置；以及至少一只或者兩支第三氧氣噴管，第三氧氣噴管位于燃料噴管和第二氧氣噴管的左側(cè)和/或右側(cè)。本發(fā)明的全氧燃燒裝置可有效提高燃燒效率和燃盡率，提高火焰發(fā)射率、降低火焰溫度，減少NOx排放，達(dá)到降低能耗和污染，改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高窯爐壽命的目的。
【專利說明】
一種低NOx的全氧燃燒裝置及其燃燒方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種玻璃、有色金屬冶煉、鋼鐵等高溫爐窯的全氧燃燒裝置和燃燒方法，尤其涉及一種低NOx的全氧燃燒裝置及其實(shí)現(xiàn)低NOx排放的燃燒方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]玻璃、有色金屬冶煉、鋼鐵、鍋爐、石化等行業(yè)存在大量高溫火焰窯爐，高溫火焰窯爐由于使用各種化石燃料，燃燒產(chǎn)生大量的污染物。天然氣是一種相對(duì)清潔的燃料，以天然氣替代煤、重油或其它燃料，雖然可以在一定程度上降低S02和重金屬、H2S、氟化物等其它污染物的排放水平，但NOx排放濃度仍然相對(duì)較高。NOx是形成大氣污染以及霧霾的重要污染源之一，也是環(huán)?？刂频闹饕廴疚?。
[0003]在高溫燃燒過程中，NOx的生成有自身的機(jī)理?；贜Ox在燃燒過程中形成機(jī)理的研究，國內(nèi)外研究、開發(fā)了眾多的低NOx燃燒器、燃燒裝置和燃燒方法。如專利CN201534816U披露一種燃燒天然氣的全氧噴槍，設(shè)置有呈矩形的氧氣和天然氣混合通道，純氧氣通道設(shè)置在氧氣和天然氣混合通道的下方，形成扁平火焰。該發(fā)明氧氣分級(jí)有限，火焰峰值溫度高，難以將NOx降低。專利CN102252324A披露一種燃料再燃低氮氧化物燃燒的方法，主要應(yīng)用在鍋爐，利用磨煤機(jī)及制粉系統(tǒng)將常規(guī)細(xì)度的煤粉從上層燃燒器送入爐內(nèi)進(jìn)行再燃脫硝，最后利用燃盡風(fēng)(OFA)進(jìn)行燃盡，實(shí)現(xiàn)燃煤鍋爐底NOx的清潔燃燒方法。該專利實(shí)現(xiàn)了以空氣為氧化劑多點(diǎn)分級(jí)供入，但主要應(yīng)用與鍋爐，難以應(yīng)用于常規(guī)的玻璃、冶煉等工業(yè)爐窯。專利CNl 01381196披露了一種玻璃熔窯全氧燃燒燃料分級(jí)加入裝置，設(shè)置主燃料管，并在主燃料罐左右兩側(cè)設(shè)置兩根副燃料管，該裝置可以通過調(diào)整主燃燒器與兩根副燃料管之間使用的燃料量，來調(diào)節(jié)火焰的長度、覆蓋面積。
[0004]此外，專利CN102635856A披露了一種石油焦粉全氧燃燒器，包括有內(nèi)外管，已石油焦粉為燃料與氧氣混合進(jìn)行燃燒，使焦粉充分燃燒、提高焦粉利用率。以及美國專利US005575637A披露了一種適合玻璃窯爐的扁平火焰燃燒器，氧氣和天然氣在喇叭形預(yù)混燃燒室進(jìn)行層流式流動(dòng)、混合及燃燒，形成火焰覆蓋面大，火焰明亮的天然氣全氧燃燒方法。但上述專利使氧氣和天然氣以大致相同速度流出，且控制流速大小，從而呈現(xiàn)層流，延長了氧氣和天然氣的混合時(shí)間，控制火焰長度和亮度，在一定程度上降低了NOx排放濃度，沒有實(shí)現(xiàn)氧氣和燃料的分級(jí)，NOx濃度難以進(jìn)一步降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提出一種低NOx、超低NOx排放濃度的全氧燃燒裝置及其燃燒方法和應(yīng)用，本發(fā)明裝置通過將燃料和氧氣的分級(jí)噴入，形成明亮的、輻射性能高、火焰覆蓋面廣，在整個(gè)燃燒空間形成彌散式燃燒，顯著降低現(xiàn)有全氧燃燒裝置和NOx排放濃度，改善亮度并提高火焰輻射能力，降低能耗，改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高窯爐壽命。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明的第一個(gè)方面是提供一種低NOx的全氧燃燒裝置，包括:
[0008]至少兩支或多支燃料噴管，所述燃料噴管在水平位置間隔布置，以形成燃料分級(jí)供入；
[0009]與所述燃料噴管一一對(duì)應(yīng)的第一氧氣噴管，所述第一氧氣噴管直徑大于所述燃料噴管的直徑，氧氣經(jīng)所述燃料噴管與所述第一氧氣噴管之間形成的環(huán)形縫隙噴出；
[0010]位于所述燃料噴管下方水平或周邊布置的兩支或多支第二氧氣噴管，所述第二氧氣噴管間隔布置；以及
[0011]至少一只或者兩支第三氧氣噴管，所述第三氧氣噴管位于所述燃料噴管和所述第二氧氣噴管的左側(cè)和/或右側(cè)。
[0012]進(jìn)一步地，當(dāng)所述第三氧氣噴管僅為一支時(shí)，位于所述燃料噴管和所述第二氧氣噴管的左側(cè)或者右側(cè)，或當(dāng)所述第三氧氣噴管為兩支時(shí)，位于所述燃料噴管和所述第二氧氣噴管的左右兩側(cè);此外，所述第三氧氣噴管可為兩者以上分別位于所述燃料噴管和所述第二氧氣噴管的左側(cè)和/或者右側(cè)位置。
[0013]使用本裝置時(shí)，可以合適分配氧氣在第一、第二及第三噴管之間的百分比例，以及燃料和/或氧氣的流量噴射方式，可有效提高燃燒效率和燃盡率，提高火焰發(fā)射率、降低火焰溫度，減少NOx排放，達(dá)到降低能耗和污染，改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高窯爐壽命的目的。
[0014]進(jìn)一步地，所述燃料噴管的燃料噴口位于高溫工作面之內(nèi)，所述燃料噴口與所述高溫工作面之間形成燃料與所述第一氧氣噴管的氧氣預(yù)先混合、初步點(diǎn)火及穩(wěn)燃的預(yù)燃室，所述預(yù)燃室的長度為所述燃料噴管的燃料噴口直徑的I到10倍，優(yōu)選為2-8倍;更優(yōu)選為4-6 倍。
[0015]進(jìn)一步地，所述高溫工作面由耐高溫?zé)齑u砌成。
[0016]進(jìn)一步地，所述燃料噴管、第一氧氣噴管、第二氧氣噴管和第三氧氣噴管均鋪設(shè)與所述高溫工作面內(nèi)；所述燃料噴管位于所述第一氧氣噴管內(nèi)。
[0017]進(jìn)一步地，所述燃料噴管、第一氧氣噴管、第二氧氣噴管和第三氧氣噴管的燃料噴口為圓形噴口。
[0018]進(jìn)一步地，所述預(yù)燃室為垂直設(shè)置于所述高溫工作面內(nèi)的垂直通道，或以一定角度傾斜設(shè)置于所述高溫工作面內(nèi)的傾斜通道。具體地，位于燃燒裝置中心線左右兩側(cè)的燃料噴管和第一氧氣噴管與高溫工作面形成的預(yù)燃室可以是垂直通道，或者所述預(yù)燃室在噴出口附近分別向左右兩側(cè)擴(kuò)散一定角度，成擴(kuò)展性噴射出去。
[0019]進(jìn)一步地，所述第二氧氣噴管與所述燃料噴管中心線垂直距離為所述第二氧氣噴管直徑的I到50倍;優(yōu)選I到40倍;優(yōu)選I到30倍;更優(yōu)選I到15倍。
[0020]進(jìn)一步地，所述第二氧氣噴管之間的水平距離為所述第二氧氣噴管直徑的2-50倍;優(yōu)選為3-20倍。
[0021]進(jìn)一步地，所述第三氧氣噴管與最接近的所述燃料噴管的中心線之間的間距為所述燃料噴管內(nèi)徑的10-500倍;優(yōu)選為20-300倍;優(yōu)選為30-250倍;優(yōu)選為50-200倍;優(yōu)選為80-150倍;更優(yōu)選為100-120倍。
[0022]進(jìn)一步地，所述燃料噴管、第一氧氣噴管、第二氧氣噴管和第三氧氣噴管上均設(shè)有流量調(diào)節(jié)、分配和/或切換裝置;所述燃料噴管的燃料噴口處設(shè)有點(diǎn)火裝置。
[0023]本發(fā)明的第二個(gè)方面是提供一種低NOx的全氧燃燒裝置的燃燒方法，包括:
[0024]同時(shí)向所述燃料噴管中供入燃料，向所述第一氧氣噴管、第二氧氣噴管和第三氧氣噴管中供入氧氣；
[0025]通過調(diào)整第一氧氣噴管、第二氧氣噴管和第三氧氣噴管供入的氧氣以及燃料的供入分配比例;或調(diào)整第一氧氣噴管、第二氧氣噴管和第三氧氣噴管的位置，使得燃料完全燃燒，實(shí)現(xiàn)燃料低NOx或超低NOx濃度排放；
[0026]其中，燃料噴管噴口處的燃料流速為3?200m/s;
[0027]所述第一氧氣噴管、第二氧氣噴管和/或第三氧氣噴管中供入的氧氣濃度為30-100%，流速為 3 ?200m/s;
[0028]向第一氧氣噴管供入的氧氣流速為燃料流速的0.1-1.5倍，氧氣量占燃料全部燃燒所需氧氣的2%-50%;
[0029]向所述第二氧氣噴管內(nèi)供入的氧氣占燃料全部燃燒所需氧氣的0%_60%;
[0030]和向所述第三氧氣噴管內(nèi)供入的氧氣占燃料全部燃燒所需氧氣的O% -80 %。
[0031]進(jìn)一步地，所述的燃燒方法，包括:
[0032]所述燃料噴管噴出的燃料、和/或第一氧氣噴管、第二氧氣噴管、第三氧氣噴管噴出的氧氣各自單獨(dú)地整體呈大一一低流量周期性波動(dòng)噴射；
[0033]或?qū)τ谧笥也贾玫乃鋈剂蠂姽芎?或所述第一氧氣噴管、第二氧氣噴管、第三氧氣噴管噴出的燃料和氧氣呈左側(cè)一一右側(cè)高流量與低流量周期性交替噴射。
[0034]進(jìn)一步地，所述第一氧氣噴管、第二氧氣噴管和/或第三氧氣噴管中供入的氧氣濃度為30-100%，流速為3?200m/s。
[0035]進(jìn)一步地，所述燃料的流速為50?100m/ s ；優(yōu)選為65?95m/s ；優(yōu)選為70?90m/ s ；優(yōu)選為75?85m/s ；優(yōu)選為80m/s。
[0036]所述第一氧氣噴管、第二氧氣噴管和第三氧氣噴管中供入的氧氣濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通空氣的氧氣濃度(普通空氣氧氣濃度為21%)為40-100%，優(yōu)選為50-100;更優(yōu)選為90%-100%;更優(yōu)選為90-95 %。
[0037]進(jìn)一步地，所述第一噴管噴出的氧氣的流速為所述燃料噴管上噴出的燃料流速的
0.1-1.5倍;優(yōu)選為0.3-1倍;優(yōu)選為0.4-0.8倍;更優(yōu)選為0.5-0.6倍。
[0038]進(jìn)一步地，所述第一氧氣噴管輸送的氧氣量占燃料全部燃燒所需氧氣的5%-45% ;優(yōu)選為10%-40% ;優(yōu)選為20%-35%;更優(yōu)選為30%。
[0039]進(jìn)一步地，所述第二氧氣噴管輸送的氧氣量占燃料全部燃燒所需氧氣的0%-50% ；優(yōu)選為O%-40% ；優(yōu)選為O%~35% ；優(yōu)選為O%~20% ；更優(yōu)選為30%。
[0040]進(jìn)一步地，所述第三氧氣噴管內(nèi)輸送的氧氣量占燃料全部燃燒所需氧氣的0%_70% ；優(yōu)選為O%-50% ；優(yōu)選為O%-30% ；優(yōu)選為O%-20% ；更優(yōu)選為40%。
[0041 ]進(jìn)一步地，所述燃料選自天然氣、各種煤氣、石油液化氣等各種氣體燃料、燃油和固體燃料。
[0042]本發(fā)明的第三個(gè)方面是提供一種低NOx的全氧燃燒裝置在鋼鐵、化工、有色金屬冶煉、玻璃或其他高溫工業(yè)窯爐中的應(yīng)用。
[0043]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果:
[0044]本發(fā)明燃燒裝置采用燃料和氧氣的多點(diǎn)分級(jí)供入，在實(shí)際使用中調(diào)整各氧氣噴管供入氧氣的分配比例，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的、明亮火焰，燃料分級(jí)增加了火焰覆蓋面，降低火焰峰值溫度，保證火焰的均勻性;氧氣分級(jí)在穩(wěn)定火焰的同時(shí)，強(qiáng)化燃料的高溫析碳，增強(qiáng)火焰的輻射性能和穿透力，提高加熱質(zhì)量;氧氣的分級(jí)供入，燃燒空間燃料噴口附近形成局部的燃料富集區(qū)，氧氣射流與燃燒空間的燃燒尾氣混合之后再與燃料進(jìn)行燃燒，大大降低燃燒反應(yīng)時(shí)氧氣的濃度，從而降低NOx的排放;本發(fā)明可以提高燃燒效率和燃盡率，降低能耗和污染，改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高窯爐壽命。
【附圖說明】
[0045]圖1為本發(fā)明一種低NOx的全氧燃燒裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖2為本發(fā)明一種低NOx的全氧燃燒裝置中燃料噴管和第一氧氣噴管的截面示意圖；
[0047]圖3為本發(fā)明一種低NOx的全氧燃燒裝置中燃料噴管在高溫工作面內(nèi)的布置示意圖；
[0048]圖4為本發(fā)明一種低NOx的全氧燃燒裝置在使用時(shí)的火焰結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖5為本發(fā)明一種低NOx的全氧燃燒裝置中燃料、和/或第一氧氣噴管、第二氧氣噴管、第三氧氣噴管噴射的氧氣各自分別單獨(dú)和/或任何兩者組合進(jìn)行的整體波浪噴射示意圖；
[0050]圖6為本發(fā)明一種低NOx的全氧燃燒裝置中當(dāng)所述燃料，和/或第一氧氣、第二氧氣、第三氧氣噴管對(duì)稱布置時(shí)，所述燃料和/或第一氧氣噴管、第二氧氣噴管、第三氧氣噴管噴射的氧氣各自分別單獨(dú)和/或任何兩者組合呈左側(cè)一一右側(cè)高流量與低流量周期性交替嗔射不意圖；
[0051]圖7為本發(fā)明一種低NOx的全氧燃燒裝置中當(dāng)所述燃料，和/或第一氧氣、第二氧氣、第三氧氣噴管對(duì)稱布置時(shí)，所述燃料和/或第一氧氣噴管、第二氧氣噴管、第三氧氣噴管噴射的氧氣各自分別單獨(dú)和/或任何兩者組合左右兩側(cè)進(jìn)行高流量一一低流量交替噴射的一種極限情況時(shí)，低流量徹底關(guān)閉示意圖；
[0052]其中，1-燃料噴管，11-燃料入口，12-燃料通道，13-燃料噴口，2-第一氧氣噴管，21-第一氧氣入口，22-第一氧氣通道，3-第二氧氣噴管31-第二氧氣入口，32_第二氧氣噴口，4-第三氧氣噴管，5-高溫工作面，6-預(yù)燃室，7-燃燒火焰。
【具體實(shí)施方式】
[0053]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)和具體的介紹，以使更好的理解本發(fā)明，但是下述實(shí)施例并不限制本發(fā)明范圍。
[0054]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種提供一種低NOx的全氧燃燒裝置，包括:至少兩支或多支燃料噴管I，燃料噴管I在水平位置間隔布置，以形成燃料分級(jí)供入，燃料噴管I在同一個(gè)水平面上間隔布置，以在水平面上形成更大的覆蓋面，燃燒火焰覆蓋面廣，加熱更均勻，加熱質(zhì)量高；與燃料噴管I一一對(duì)應(yīng)的第一氧氣噴管2，第一氧氣噴管2直徑大于燃料噴管I的直徑，氧氣經(jīng)燃料噴管I與第一氧氣噴管2之間形成的環(huán)形縫隙噴入;位于燃料噴管I下方或周邊水平布置的兩支或多支第二氧氣噴管3，第二氧氣噴管3水平間隔布置;以及至少一只或者兩支第三氧氣噴管4，第三氧氣噴管4位于燃料噴管I和第二氧氣噴管3的左側(cè)和/或右側(cè)。當(dāng)?shù)谌鯕鈬姽?僅為一支時(shí)，位于燃料噴管I和第二氧氣噴管3的左側(cè)或者右偵U，或當(dāng)?shù)谌鯕鈬姽?為兩支時(shí)，位于燃料噴管I和第二氧氣噴管3的左右兩側(cè);此外，第三氧氣噴管4也可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要為兩者以上，分別位于燃料噴管I和第二氧氣噴管3的左側(cè)和/或者右側(cè)位置。
[0055]如圖2所示，在該燃燒裝置中燃料噴管I的燃料噴口11位于由耐高溫?zé)齑u砌成的高溫工作面5之內(nèi)，燃料噴口 13與高溫工作面5之間形成燃料與經(jīng)第一氧氣入口21和第一氧氣通道22噴入的氧氣預(yù)先混合、初步點(diǎn)火及穩(wěn)燃的預(yù)燃室6，提高燃料溫度，促進(jìn)燃料裂解和析碳。該預(yù)燃室6的長度(縮進(jìn)距離)為燃料噴管I的燃料噴口 11直徑的I到10倍，優(yōu)選為2-8倍;更優(yōu)選為4-6倍。燃料噴管I的燃料通道12和燃料噴口 13收縮在高溫工作面5之內(nèi)，一方面有效保護(hù)了金屬燃料噴口的高溫侵蝕和爐內(nèi)尾氣的化學(xué)侵蝕，延長了噴管的使用壽命；另外，燃料噴管I收縮在高溫耐材之內(nèi)，可以與第一氧氣噴管2供入的氧氣預(yù)先混合，使部分燃料在耐材內(nèi)提前燃燒，保持燃燒火焰7穩(wěn)定，同時(shí)部分燃燒的燃料提高了燃料混合氣的溫度，使燃料在高溫下進(jìn)行析碳，揮發(fā)出炭黑粒子，提高的燃燒火焰7的亮度和輻射性能。高亮度火焰提高了燃燒火焰7的穿透性能，降低了火焰峰值溫度，有助于改善加熱性能，降低NOx的排放濃度。
[0056]如圖3所示，預(yù)燃室6為垂直設(shè)置于高溫工作面5內(nèi)的垂直通道，如圖3-a、3_c所示；或以一定角度傾斜設(shè)置于高溫工作面內(nèi)的傾斜通道，如圖3_b所示。具體地，位于燃燒裝置中心線左右兩側(cè)的燃料噴管I和第一氧氣噴管I與高溫工作面5形成的預(yù)燃室6可以是垂直通道，或者預(yù)燃室在噴出口附近分別向左右兩側(cè)擴(kuò)散一定角度成擴(kuò)展性噴射出去，如預(yù)燃室在噴出口與高溫工作面的垂直線呈0-60°夾角，如圖3-b所示。
[0057]為準(zhǔn)確控制調(diào)節(jié)燃料和氧氣的供入速量，提高燃料的燃燒率，在燃料噴管1、第一氧氣噴管2、第二氧氣噴管3和第三氧氣噴管4上均設(shè)有流量調(diào)節(jié)、分配和/或切換裝置;并在燃料噴管I的燃料噴口 11處設(shè)有點(diǎn)火裝置。此外，與燃料噴管I一一對(duì)應(yīng)的第一氧氣噴管2的氧氣入口相互連通，形成同一個(gè)氧氣入口，以簡化設(shè)計(jì)。燃料噴管1、第一氧氣噴管2、第二氧氣噴管3和第三氧氣噴管4的燃料噴口為圓形噴口；燃料噴管1、第一氧氣噴管2、第二氧氣噴管3和第三氧氣噴管4的直徑為0.5-5mm;優(yōu)選為0.7-3mm;更優(yōu)選為1_1.5mm。第二氧氣噴管3與燃料噴管I中心線垂直距離為第二氧氣噴管3直徑的I到50倍;優(yōu)選I到40倍;優(yōu)選I到30倍;更優(yōu)選I到15倍，使氧氣和燃料在整個(gè)的窯爐燃燒空間內(nèi)先與燃燒的尾氣混合，降低燃料燃燒時(shí)的氧氣濃度和燃料濃度，大大降低燃燒火焰7溫度和NOx排放濃度。而且，第二氧氣噴管3布置在燃料噴管I的下方，使整個(gè)燃燒裝置的整體燃燒區(qū)間和高溫區(qū)往下移動(dòng)，更靠近加熱的物料，遠(yuǎn)離高溫窯爐的碹頂，這樣提高了加熱效率，同時(shí)保護(hù)了碹頂，延長窯爐壽命。第二氧氣噴管3之間的水平距離為第二氧氣噴管3直徑的2-50倍;優(yōu)選為3-20倍;更優(yōu)選為8-15倍，更為優(yōu)選地為10-12倍。
[0058]其中，第三氧氣噴管4與最接近的燃料噴管I的中心線之間的水平間距為燃料噴管I內(nèi)徑的10-500倍;優(yōu)選為20-300倍;優(yōu)選為30-250倍;優(yōu)選為50-200倍;優(yōu)選為80-150倍；更優(yōu)選為100-120倍，使氧氣和燃料在整個(gè)的窯爐燃燒空間內(nèi)先與燃燒的尾氣混合，降低燃料燃燒時(shí)的氧氣濃度和燃料濃度，再在整個(gè)窯爐空間內(nèi)形成沒有明顯火焰的彌散式燃燒，更進(jìn)一步降低燃燒火焰7的溫度和NOx排放濃度。為方便具體實(shí)施，三次氧氣噴口可以布置在獨(dú)立的耐火磚或爐體結(jié)構(gòu)上，而不影響本專利的實(shí)施效果。
[0059]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種低NOx的全氧燃燒裝置的燃燒方法，包括:
[0060]同時(shí)向燃料噴管I中供入燃料，向第一氧氣噴管2、第二氧氣噴管3和第三氧氣噴管4中供入氧氣；
[0061]通過調(diào)整第一氧氣噴管2、第二氧氣噴管3和第三氧氣噴管4供入的氧氣以及燃料的供入分配比例；或調(diào)整第一氧氣噴管2、第二氧氣噴管3和第三氧氣噴管4的位置，使得燃料完全燃燒，實(shí)現(xiàn)燃料低NOx或超低NOx濃度排放，該低NOx的全氧燃燒裝置在使用時(shí)的燃燒火焰7結(jié)構(gòu)火焰效果，如圖4所示；
[0062]作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，該燃燒方法包括:
[0063]將燃料噴管噴I出的燃料、和/或第一氧氣噴管2、第二氧氣噴管3、第三氧氣噴管4噴出的氧氣各自單獨(dú)地整體呈大一一低流量周期性波動(dòng)噴射;具體如圖5所示，燃料、和/或第一氧氣噴管、第二氧氣噴管、第三氧氣噴管噴射的氧氣各自分別單獨(dú)和/或任何兩者組合進(jìn)行的整體波浪噴射。
[0064]或?qū)τ谧笥也贾玫娜剂蠂姽芎?或第一氧氣噴管、第二氧氣噴管、第三氧氣噴管噴出的燃料和氧氣呈左側(cè)一一右側(cè)高流量與低流量周期性交替噴射。具體如圖6所示，當(dāng)燃料，和/或第一氧氣、第二氧氣、第三氧氣噴管對(duì)稱布置時(shí)，燃料和/或第一氧氣噴管、第二氧氣噴管、第三氧氣噴管噴射的氧氣各自分別單獨(dú)和/或任何兩者組合呈左側(cè)--右側(cè)高流量與低流量周期性交替噴射。
[0065]或當(dāng)燃料，和/或第一氧氣、第二氧氣、第三氧氣噴管對(duì)稱布置時(shí)，燃料和/或第一氧氣噴管、第二氧氣噴管、第三氧氣噴管噴射的氧氣各自分別單獨(dú)和/或任何兩者組合左右兩側(cè)進(jìn)行高流量一一低流量交替噴射的一種極限情況，低流量徹底關(guān)閉，如圖7所示。
[0066]其中，在使用該燃燒裝置時(shí)，可以適當(dāng)分配氧氣在第一、第二及第三氧氣噴管之間噴射的百分比例，以及燃料和/或氧氣的噴射流量或噴射方式，如:燃料噴管I噴口處的燃料流速為3?200m/s，優(yōu)選為50?10m/s ；優(yōu)選為65?95m/s ；優(yōu)選為70?90m/s ；優(yōu)選為75?85m/s;優(yōu)選為80m/s。第一氧氣噴管、第二氧氣噴管和/或第三氧氣噴管中供入的氧氣濃度為30-100%，優(yōu)選為40-100%，優(yōu)選為50-100;更優(yōu)選為90%-100% ;更優(yōu)選為90_95%。氧氣流速為3?200m/s;優(yōu)選為5-180m/s ;優(yōu)選為10-150m/s ;優(yōu)選為30-150m/s ;優(yōu)選為50-130m/s;更優(yōu)選為100-120m/s。第一噴管噴出的氧氣的流速為燃料噴管上噴出的燃料流速的0.1-1.5倍;優(yōu)選為0.3-1倍;優(yōu)選為0.4-0.8倍;更優(yōu)選為0.5-0.6倍。第一氧氣噴管輸送的氧氣量占燃料全部燃燒所需氧氣的5%-45% ;優(yōu)選為10%-40% ;優(yōu)選為20%-35% ;更優(yōu)選為30 %。第二氧氣噴管輸送的氧氣量占燃料全部燃燒所需氧氣的O % -50 % ;優(yōu)選為O % -40% ;優(yōu)選為O%~35%；優(yōu)選為O%~20%；更優(yōu)選為30%。第三氧氣噴管內(nèi)輸送的氧氣量占燃料全部燃燒所需氧氣的0%_70% ;優(yōu)選為0%-50% ;優(yōu)選為0%-30% ;優(yōu)選為0%-20% ；更優(yōu)選為40 % ο燃料選自天然氣、各種煤氣、石油液化氣等各種氣體燃料、燃油和固體燃料。可有效提高燃燒效率和燃盡率，提高火焰發(fā)射率、降低火焰溫度，減少NOx排放，達(dá)到降低能耗和污染，改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高窯爐壽命的目的。
[0067]本發(fā)明的燃燒裝置通過采用燃料和氧氣的多點(diǎn)分級(jí)供入，在實(shí)際使用中調(diào)整第一、第二和第三氧氣噴管4供入的氧氣分配比例，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的、明亮火焰，燃料分級(jí)增加了火焰覆蓋面，降低火焰峰值溫度，保證火焰的均勻性;氧氣分級(jí)在穩(wěn)定火焰的同時(shí)，可有效強(qiáng)化燃料的高溫析碳，增強(qiáng)火焰的輻射性能和穿透力，提高加熱質(zhì)量;氧氣的分級(jí)供入，燃燒空間燃料噴口附近形成局部的燃料富集區(qū)，氧氣射流與燃燒空間的燃燒尾氣混合之后再與燃料進(jìn)行燃燒，大大降低燃燒反應(yīng)時(shí)氧氣的濃度，從而降低NOx的排放;在具體實(shí)現(xiàn)過程中，可對(duì)第三氧氣噴管4氧氣供入的位置進(jìn)行調(diào)整；同時(shí)，可調(diào)整第一、第二和第三氧氣噴管4供入的氧氣比例分配，保證燃料完全燃燒，以及實(shí)現(xiàn)一定的過剩系數(shù)。可廣泛應(yīng)用于玻璃、有色金屬冶煉或其他高溫爐中。
[0068]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低NOx的全氧燃燒裝置，其特征在于，包括: 至少兩支或多支燃料噴管，所述燃料噴管在水平位置間隔布置； 與所述燃料噴管一一對(duì)應(yīng)的第一氧氣噴管，所述第一氧氣噴管直徑大于所述燃料噴管的直徑，氧氣經(jīng)所述燃料噴管與所述第一氧氣噴管之間形成的環(huán)形縫隙噴出； 位于所述燃料噴管下方水平或周邊布置的兩支或多支第二氧氣噴管，所述第二氧氣噴管間隔布置；以及 至少一只或者兩支第三氧氣噴管，所述第三氧氣噴管位于所述燃料噴管和所述第二氧氣噴管的左側(cè)和/或右側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低NOx的全氧燃燒裝置，其特征在于，所述燃料噴管的燃料噴口位于高溫工作面之內(nèi)，所述燃料噴口與所述高溫工作面之間形成燃料與所述第一氧氣噴管的氧氣預(yù)先混合、初步點(diǎn)火及穩(wěn)燃的預(yù)燃室，所述預(yù)燃室的長度為所述燃料噴管的燃料噴口直徑的I到10倍。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低NOx的全氧燃燒裝置，其特征在于，所述預(yù)燃室為垂直設(shè)置于所述高溫工作面內(nèi)的垂直通道，或以一定角度傾斜設(shè)置于所述高溫工作面內(nèi)的傾斜通道。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低NOx的全氧燃燒裝置，其特征在于，所述第二氧氣噴管與所述燃料噴管中心線垂直距離為所述第二氧氣噴管直徑的I到50倍。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低NOx的全氧燃燒裝置，其特征在于，所述第二氧氣噴管之間的水平距離為所述第二氧氣噴管直徑的2-50倍。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低NOx的全氧燃燒裝置，其特征在于，所述第三氧氣噴管與最接近的所述燃料噴管的中心線之間的間距為所述燃料噴管內(nèi)徑的10-500倍。7.—種如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的低NOx的全氧燃燒裝置的燃燒方法，其特征在于，包括: 同時(shí)向所述燃料噴管中供入燃料，向所述第一氧氣噴管、第二氧氣噴管和第三氧氣噴管中供入氧氣； 通過調(diào)整第一氧氣噴管、第二氧氣噴管和第三氧氣噴管供入的氧氣以及燃料的供入分配比例;或調(diào)整第一氧氣噴管、第二氧氣噴管和第三氧氣噴管的位置，使得燃料完全燃燒，實(shí)現(xiàn)燃料低NOx或超低NOx濃度排放； 其中，燃料噴管噴口處的燃料流速為3?200m/s; 所述第一氧氣噴管、第二氧氣噴管和/或第三氧氣噴管中供入的氧氣濃度為30-100%，流速為3?200m/s; 向第一氧氣噴管供入的氧氣流速為燃料流速的0.1-1.5倍，氧氣量占燃料全部燃燒所需氧氣的2%_50%; 向所述第二氧氣噴管內(nèi)供入的氧氣占燃料全部燃燒所需氧氣的0%_60%; 和向所述第三氧氣噴管內(nèi)供入的氧氣占燃料全部燃燒所需氧氣的0%_80%。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃燒方法，其特征在于，包括: 所述燃料噴管噴出的燃料、和/或所述第一氧氣噴管、第二氧氣噴管、第三氧氣噴管噴出的氧氣各自單獨(dú)地整體呈大一一低流量周期性波動(dòng)噴射； 或?qū)τ谧笥覍?duì)稱布置的所述燃料噴管和/或所述第一氧氣噴管、第二氧氣噴管、第三氧氣噴管噴出的燃料和氧氣呈左側(cè)一一右側(cè)高流量與低流量周期性交替噴射。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的燃燒方法，其特征在于，所述燃料選自天然氣、各種煤氣、石油液化氣等各種氣體燃料、燃油和固體燃料。10.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的低NOx的全氧燃燒裝置在鋼鐵、化工、有色金屬冶煉、玻璃或其他高溫工業(yè)窯爐中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】F23C7/02GK106090894SQ201610711036
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月23日
【發(fā)明人】潘小兵, 雷福林, 陳瑞
【申請(qǐng)人】翼特新能源科技（上海）有限公司