CN115405923B 低ΝΟx和CO燃烧器方法及设备 （约翰·尊科股份有限公司）

201880057140.92018.09.05US5407345A,1995.04.18US5605452A,1997.02.25低ΝΟx和CO燃烧器方法及设备通过其中初级燃料与特定范围的过量燃烧空气充分混合的系统和方法，在叠堆处减少NOX和方法还通过调节初级燃料和次级阶段燃料的炉的量或布置来提供动态控制来自加热炉的排2将所述基座连接到所述排放末端并围绕所述排放出口的壁，所述壁延伸到加热炉中，由所述燃料空气混合物的燃烧导致的火焰锚定在所述初级燃烧其中所述燃烧器瓦的所述壁具有用作卸压/再循环窗口的口，所述口放置在所述火焰2.根据权利要求1所述的燃料气体燃烧器设备，其中所述燃烧器被配置成使得引入所述加热炉中的用于燃烧燃料的基本上所有的空气通过所述体从所述燃烧器瓦的外侧注入到所述燃烧器瓦的所述排放出口下5.根据权利要求1所述的燃料气体燃烧器设备，其中所述火焰保持器附接到所述初级具有内表面、第一末端和第二末端的升管，其中所述第二燃料喷枪，其具有在所述升管内的第二末端和与燃料供应流体流动接触的第一末端，其中所述第二末端具有被配置成注入燃料的排放喷嘴，以便在升管内周向地和纵向地移8.根据权利要求7所述的燃料气体燃烧器设备，其中所述升管的所述第二末端还包括9.根据权利要求8所述的燃料气体燃烧器设备，其中所述第一末端被配置成允许空气3燃料喷枪，其具有第二末端和与燃料供应流体流动接触的第一末端，12.根据权利要求11所述的燃料气体燃烧器设备，其中所述喷嘴位于由所述壁的所述13.根据权利要求10所述的燃料气体燃烧器设备，其中从所述排放喷嘴排放的所述燃一个或多个传感器，其用于测量通过所述初级管引入的初级燃一个或多个阀，其用于控制所述初级燃料的所述燃料流量和所计算机处理系统，其可操作地连接到所述传感器和阀，并次级燃料的组成、所述初级和次级燃料的绝热火焰温度以及对于NOx排放的量的测量值中的一个或多个来调节所述初级燃料的所述流量和所述15.根据权利要求14所述的燃料气体燃烧器设备，其中所述燃烧器被配置成使得引入所述加热炉中的用于燃烧燃料的基本上所有的空气通过所述初16.根据权利要求15所述的燃料气体燃烧器设备，其中所述火焰保持器附接到所述初4际申请号为PCT/IB2018/056780并且中国国家申请号为201880057140.9的申请的分案申[0003]本申请要求2017年9月5日提交的美国临时申请号62/554,327以及2018年6月26日[0007]尽管迄今已利用产生包含低水平NOx的烟道气的阶段燃料燃烧器，但仍有需要具有更大操作范围的改进的燃烧器设备，从而产生具有一致较低的NOx和CO排放水平的烟道[0008]本公开的实施方案涉及控制来自加热炉的排放中的NOx和/或CO含量的系统和方5使NOx和/或CO排放显著最小化。由该构型引起的NOx和CO水平使初级火焰与加热炉周围的述排放末端限定排放出口，以及将所述基座连接到所述排放末端并围绕所述排放出口的嘴的燃料流入初级管的第一部分的引入末端中并且将空气从集气室内侧吸入引入末端中，级阶段燃料气体从燃烧器瓦的外侧注入到所述燃烧器瓦的排[0020]上述方法和设备的实施方案还可包括在结合上述方法和设备的加热炉的排放中动态地控制NOx含量的系统和方法。虽然这些系统和方法可与非上文所述的其他燃烧器和6[0028]在一些实施方案中，调节步骤至少针对初级燃料的流量[0038]图8示意性地示出了阶段燃料喷嘴相对于加热炉壁中的燃烧器瓦的一种可能的布[0039]图9为燃烧器系统的示意性俯视图，其示出了燃烧器瓦内的管布置的一个实施方[0041]图11为根据本公开的适于与燃烧器系统一起使用的点火单元的一个实施方案的[0045]图15为根据本公开的适于与燃烧器系统一起使用的点火单元的另一个实施方案7[0052]本公开涉及设计用于实现从启动(冷炉条件)至最大燃烧速率(设计条件)的低氮[0053]本公开的系统和方法一般适用于其中初级燃料在具有一定量空气的初级燃烧区型引起的NOx和CO水平使初级预混物火焰与加热炉周围的空气的排放性能相对脱离。目前8(如下进一步所述)具有火焰锚定件212出现在由燃烧器瓦214限定的燃烧室216内侧。示出或燃烧器瓦214内侧的火焰锚定，而不是如图1所示的在燃烧器瓦114的顶部或燃烧器瓦的出口孔118处的火焰锚定。在一些实施方案中，燃烧器瓦可具有延伸主体(诸如图3和4所[0057]使用上述低火焰锚定和/或本文所讨论的其他原理的实施方案利用更长的停留时计)热释放(更热加热炉温度操作)在启动/关闭热释放(冷却器加热炉温度操作)两者时都案可满足比市场上当前可用的更严格的氮的氧化物，以及在启动/关闭两者和设计热释放[0060]现在转到图3和图4，现在将进一步描述利用本公开的方法和设计的设备的示燃烧器瓦314具有从基座320在第一末端324延伸到其中出口孔318所在的第二末端326的壁9[0061]图3的实施方案的瓦壁322沿着燃烧器轴线354延伸并提供限定燃烧室316的不间若干实施方案的设备可配备有或可不配备有[0062]集气室330固定在与燃烧器314相对的一侧上的安装板328上，并且设置在其中燃烧空气和燃料被引入燃烧室316的相对侧上。集气室330具有从安装板328延伸到集气室基344，其沿着管的纵向轴线将高动量燃料射流从燃料分配器349和燃料源347排放到相关联气压降和/或旋转空气或燃料或两者来实现这方法。燃料喷嘴或阶段燃料喷嘴352(通常将有四个或更多个，具有八个或十个喷嘴也并非罕见352被设计成将燃料射流沿大致在出口孔318下游的方向排放到燃烧器瓦314外侧，以便在可在相对于纵向燃烧器轴线354的可变角度下沿火焰流的方向沿着瓦壁322的外表面323排侧壁上。耐火砖314也固定到集气室330上，所述集气室也可固定到外侧的加热炉底板506[0073]如所指出的那样，燃烧器310还包括点火单元560(通常由点火器(未示出)点燃)、并延伸穿过集气室330以附接到第二末端564处的燃料源(未示出)。集气室330内侧有排放[0074]如对于图3和图4的情况，图5中所示的实施方案在加热炉底板平面附近和刚好在由耐火砖314形成的燃烧室316外侧具有多个次级或分段燃料喷嘴352。每个阶段燃料喷嘴352被设计成将燃料射流沿在燃烧室316中形成的火焰流的方向排放到加热炉500中。来自燃料喷嘴352的燃料射流可平行于燃烧器轴线354或可为相对于燃烧器轴线354成可变的角过燃料从点火单元560和管340的化学计量燃烧所需的量。来自阶段燃料喷嘴352的燃料与烧区域可直接在初级燃烧区域566的下游，但目前据信它更典型地将至少部分地围绕初级料火焰流混合和燃烧时，用惰性气体饱和的次级阶段燃料射流不产生升高的火焰温度区[0077]图3_5的实施方案具有通过管340夹带或推挤并递送至燃烧室316的所有或基本上气室330和基座320的安装板328，确保没有空气无需行进穿过管340还能够从集气室330进[0078]目前据信，通过将所有的燃烧空气与初级燃料引入燃烧室316内或通过将燃烧空为初级燃料和阶段燃料所需的燃烧空气小于3小于2小于1％或小于0.5％。一般来至少99.5所述燃料包括初级燃料，以及任选地用于点火的第二部分燃料和用于阶段燃[0079]如将通过上文实现的，由管340引入燃烧室中的燃料和空气混合物将不是化学计空气混合物指示包含比完全燃烧燃料所需的量更多的氧化剂的燃料/氧化剂混合物。一般具有管340和火焰保持器350的燃烧室316。另外，管340通过初级燃料喷嘴344供给燃料气所有的燃烧空气引入初级燃烧区域中实现适当AFT所需的期望量的量可随着来自旁路空气管670的过量空气的相应的降低或增加而或外侧)，本公开的实施方案也可利用具有限定燃烧器室的收敛的或发散的内表面的燃烧循环涡旋可自由地朝向瓦出口孔或出口718膨胀，从而防止瓦燃烧室内侧的可能的压力波射流排放成与外表面723成一直线或甚至朝向燃烧器瓦714的外表面723，以有助于实现此端882与燃料气体源(图11中未示出)流体流动连通。喷枪880的第二末端884终止于燃料排图14所示，涡旋图案也可通过喷枪880中的一个或多个通道来实现，所述通道用作燃料喷射(诸如排放臂888或通道890)与升管900的中心相切地一步在涡旋杯910流出时形成涡旋火焰。如通过本领域已知的点火器761(图7中示意性示[0092]无论具有或不具有通过升管900朝向涡旋燃料射流的轻微空气流，涡旋器火焰均可被组织。图11示出，一些空气可穿过形成在介于管900的内表面902与喷枪880的外表面[0093]如所指出的那样，涡旋杯910可沿着燃烧器710的中心燃烧器轴线354定位并在管将点火单元760和管340不同地定位在本公开的926在喷嘴928中结束，所述喷嘴具有一个或多个口930以沿着燃烧器瓦314的内表面321的嘴928引入瓦壁322的内表面321上，使得燃料或燃料_空气混合物沿着内表面321周向地移燃烧的不足空气的情况下，来自通过管340的燃料空气混合物的空气用来从点火单元燃烧料射流形成的火焰可被保持在由瓦凸缘327形成的环腔932内侧和安装在该凸缘上的环934[0096]在上述实施方案中，初级燃料和次级燃料的流动可通过调节通过初级燃料喷嘴方案中，点火燃料的流动可诸如通过点火单元920或由于通道侧面的形状产生的康达放阶段燃料允许通过消耗初级火焰中的过量氧气而将热释放从正常的热释放增加至最大混合物燃烧时具有火焰稳定在瓦内侧，则加热炉堆中反应所需的化学计量空气流的空气的量)和绝热火焰温度(AF炉中的空气的量以及引入燃烧器和/或加热炉中的空气的分布中的至少一者。如将会知道[0111]可参考图17进一步理解该方法和系统。其中在各个阶段概述了燃烧器启动程序烧空气混合物通过初级燃料喷射器启动。然后通过初级燃料喷射器引入至燃烧器中的混通常，该第一过量氧气水平将足以允许初级燃料在计算以最小化NOx和CO排放的氧气水平[0116]因此，在通过初级燃料的燃烧将加热炉温度升高至足以用于阶段燃料的温度之室内的火焰保持器的初级燃料火焰来保持低C[0120]该方法提供了响应燃料(初级和次级)组成变化以及其他系统变化诸如湿度水平[0121]在所述方法的正常燃烧器操作阶段960期间，在步骤962期间确定燃料混合物组[0122]接着在步骤964中，测量的数据被用来计算对于每个测量的点的燃料组合物的绝燃料组合物所需的过量空气(EXA)水平。保持该EXA水平允许系统使初级燃烧区域中的NOx来计算AFT数。实验地确定对于每种燃料组合物的EXA以作为最小可能的NOx排放输出的目时保持AFT足以使得燃烧过可程自维持(稳[0124]该方法可包括连续取样和测量变化的燃料组成气体，然后计算绝热火焰温度[0125]在另选的实施方案中，一个或多个传感器测量叠堆中的氧气含量、叠堆中的NOx统允许加热炉内的燃料气体分布和/或燃烧空气每个焙烧区域以这样的方式动态改变：在[0128]当燃料流被改变时，加热器堆中测量的氧气含量通常将[0132]燃料分配器978通过燃料管线982和通过燃料管线984的次级燃料提供初级燃料[0133]一个或多个传感器986对燃料进行测量并将所得数据传输到CPS980，以便确定初在加热炉500内的初级燃烧区域和次燃烧区域的各种位置处的绝热火焰温度。在其他实施出如图6所示的中央空气管，本领域的技术人员将基于本公开实现图17和图19中所示系统