一种耦合屏障风与分级燃烧的燃气低氮燃烧器及燃烧方法

技术特征：
1.一种耦合屏障风与分级燃烧的燃气低氮燃烧器，其特征在于，包括燃烧器外壳(11)、二级燃料管(9)、三级燃料管(10)、一次屏障风喷口(5)、二次屏障风喷口(6)和三次屏障风喷口(7)；在燃烧器外壳(11)中心布置有一次风喷口(1)，环绕一次风喷口(1)周向布置有若干个用于直流喷入空气的一级燃料管(8)，以一次风喷口(1)为中心，由里向外沿径向依次分布有二次风喷口(2)、三次风喷口(3)和四次风喷口(4)，且二次风喷口(2)、三次风喷口(3)和四次风喷口(4)均周向布置有若干个，直流喷入空气；二级燃料管(9)相间布置在二次风喷口(2)同一圆周，用于直流喷入燃气；三级燃料管(10)相间布置在三次风喷口(3)和四次风喷口(4)之间的圆周上，向外偏离中心轴线10～20
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；一次屏障风喷口(5)、二次屏障风喷口(6)和三次屏障风喷口(7)分别环绕二次风喷口(2)、三次风喷口(3)和四次风喷口(4)周向布置有若干个，用于直流喷入屏障风。2.根据权利要求1所述的一种耦合屏障风与分级燃烧的燃气低氮燃烧器，其特征在于，以燃料喷出端为前，入口端为后，所述一次风喷口(1)、二次风喷口(2)、三次风喷口(3)、四次风喷口(4)、一次屏障风喷口(5)、二次屏障风喷口(6)和三次屏障风喷口(7)均布置在后。3.根据权利要求1所述的一种耦合屏障风与分级燃烧的燃气低氮燃烧器，其特征在于，所述一级燃料管(8)、二级燃料管(9)和三级燃料管(10)的直径依次增加。4.一种耦合屏障风与分级燃烧的燃气低氮燃烧方法，其特征在于，该方法基于权利要求1至3中所述的一种耦合屏障风与分级燃烧的燃气低氮燃烧器，包括如下步骤：空气由中心一次风喷口(1)呈射流式高速喷入，卷吸一级燃料管(8)喷出的少量燃气燃烧，靠近燃烧器的中心区域过量空气系数为10，燃烧后烟气温度处于500～600℃，形成空心火焰，基本无no
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的生成，燃烧产生的烟气中含有大量氧气，在炉膛中部卷吸周围的未燃尽成分稳定着火燃烧；使二级燃料管(8)喷入燃料量的24～30％，三级燃料管(9)沿轴线向外偏移10～20
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射入总燃料量的66～70％；二三级燃气燃烧区域过量空气系数小于1，始终处于贫氧状态，充满还原性气氛，即使燃烧过程中局部生成的no
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大部分也会被还原；再循环烟气作为屏障风由一次屏障风喷口(5)、二次屏障风喷口(6)和三次屏障风喷口(7)呈射流喷入，二次风喷口(2)、三次风喷口(3)和四次风喷口(4)高速射入的空气卷吸屏障风，一方面推迟空气与燃气直接接触与着火，让燃气在着火之前已经与更多的空气充分混合且被屏障风均匀稀释，实现空间内的均匀燃烧与均匀温度场；另一方面降低氧气分压，吸收释放的热量，减少局部高温区域，减弱氧气与氮气生成热力型no
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的过程。5.根据权利要求4所述的一种耦合屏障风与分级燃烧的燃气低氮燃烧方法，其特征在于，抽取的120～150℃温度范围内的烟气均匀分级由一次屏障风喷口(5)、二次屏障风喷口(6)和三次屏障风喷口(7)射流喷入，屏障风不与空气炉外混合直接分级送入炉膛，避免了现有烟气再循环系统中烟气与冷空气炉外混合产生冷凝水腐蚀管道和风机的问题。6.根据权利要求4所述的一种耦合屏障风与分级燃烧的燃气低氮燃烧方法，其特征在于，该方法使用在高海拔地区，环境温度部分季节低于零度，再循环烟气管道散热损失大，应选取150～200℃温度范围内的烟气。7.根据权利要求4所述的一种耦合屏障风与分级燃烧的燃气低氮燃烧方法，其特征在于，屏障风量占总烟气量的20～25％，降低氮氧化物的生成，同时保证燃烧热效率和稳定
性。8.根据权利要求4所述的一种耦合屏障风与分级燃烧的燃气低氮燃烧方法，其特征在于，中心一次风量占总空气量的60％-70％。

技术总结
本发明公开了一种耦合屏障风与分级燃烧的燃气低氮燃烧器及燃烧方法，通过燃气、空气和屏障风喷口的立体布置方式将空气、燃气及20％～25％的再循环烟气作为屏障风均分成三级送入炉膛。屏障风可以推迟空气与燃气直接接触，让燃气在着火之前已经与空气充分混合且被屏障风均匀稀释，实现空间内的均匀燃烧与均匀温度场。同时，屏障风也可降低氧气分压，吸收释放的热量，减少局部高温区域；此外通过燃气和空气的立体布置方式与合理逐级分配喷入炉膛，控制燃烧高温区域，创造还原性气氛，即使有NO


技术研发人员：车得福 张井坤 杜勇博 姚峤鹏 邓磊
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2022.05.18
技术公布日：2022/8/30