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CN1721763B - 远距离分级式炉子燃烧器结构及方法 - Google Patents

远距离分级式炉子燃烧器结构及方法 Download PDF

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CN1721763B CN2005100589036A CN200510058903A CN1721763B CN 1721763 B CN1721763 B CN 1721763B CN 2005100589036 A CN2005100589036 A CN 2005100589036A CN 200510058903 A CN200510058903 A CN 200510058903A CN 1721763 B CN1721763 B CN 1721763B
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查尔斯·E·小鲍卡尔
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Abstract

本发明提供了一种远距离分级式炉子燃烧器结构，包括远离燃烧器布置的二级燃料气喷嘴。该结构增进了二级燃料气在炉内与废气的混合，从而降低了燃料气的燃烧温度并减少NOX的生成。

Description

远距离分级式炉子燃烧器结构及方法
技术领域
本发明涉及一种远距离分级式炉子燃烧器结构，更具体地涉及与燃烧器相分离并远离该燃烧器的二级燃料气喷嘴的布置方式，该布置方式可减少NOx的生成。本申请是2004年1月15日提交的申请号为10/758642的申请的部分继续申请。
背景技术
气体燃烧炉已是众所周知，并且多年来已应用于重整和裂化等操作。辐射壁燃烧炉通常包括具有被环形耐火砖所围绕的中央燃料气-空气混合物喷烧管的辐射壁燃烧器，上述耐火砖用于插入炉壁上的开口中。燃烧器喷嘴通常沿着平行并接近于耐火砖内表面的方向喷出并燃烧燃料气-空气混合物。该燃料气-空气混合物的燃烧使得耐火砖的表面例如向工作管道辐射热量，从而避免所不希望的火焰对工作管道的侵蚀。通常沿着炉壁安装多行辐射壁燃烧器。这类结构通常设计成从包括辐射壁燃烧器阵列的侧壁区域向工作管道提供均匀的热量输入。
垂直圆筒炉、舱式炉以及其它类似的炉子(例如，锅炉)也是众所周知的。垂直圆筒炉通常包括位于炉子底壁的燃烧器阵列，该燃烧器阵列使燃料气-空气混合物垂直排放和燃烧。工作管道垂直地环绕燃烧器布置并邻近于炉子的圆筒壁，从而使燃料气-空气混合物燃烧所产生的热量辐射到工作管道上。
舱式炉以及其它类似的炉子通常包括位于炉子矩形底壁上的由两个或两个以上燃烧器组成的阵列，这些燃烧器使燃料气-空气混合物垂直排放和燃烧。水平的工作管道设置在炉子相对的侧壁上，该工作管道与燃烧器阵列相平行。在邻近炉顶处还可以设置附加的工作管道。将由燃料气-空气混合物燃烧所产生的热量辐射到工作管道上。
政府主管机关不断地施行更为严格的环境排放标准，用于限制排入大气中的诸如氮的氧化物(NOX)等气体污染物的数量。这些标准促进了分级式或二级燃料燃烧器设备以及方法的发展，在上述设备或方法中，使所有空气和部分燃料在第一区域内燃烧，而剩余的燃料在下游的第二区域燃烧。在这种分级式燃料燃烧器设备和方法中，第一区域中的过剩空气起到稀释剂的作用，所述空气能够降低燃烧气体的温度并由此减少NOX的生成。理想地，炉内废气也能起到稀释剂的作用，以降低二级燃料的燃烧温度，并由此减少NOX的生成。
类似地，已经开发出分级式燃烧器结构，其中，燃烧器燃烧由燃料气和空气组成的贫一级燃料混合物，而分级式燃料立管排放二级燃料。该二级燃料立管的位置可以根据生产厂家以及燃烧器的类型而变化，但是，通常将其环绕并邻近一级燃烧器的周边设置。
虽然已经改进了分级式燃烧器和炉子的结构，从而使产生的燃烧气中NOx的含量较低，但是，有必要进行进一步的改进。因此，需要有这样一种改进的方法，该方法利用燃烧器使燃料气和空气燃烧，从而由此生成具有较低NOx含量的废气。
发明内容
本发明利用一个和多个燃烧器以及一个或者一个阵列或多个阵列的二级燃料气喷嘴而提供了一种炉子燃烧器的结构，该一个或多个燃烧器用于燃烧贫一级燃料气-空气混合物，而该一个或一个阵列或多个阵列的二级燃料气喷嘴用于燃烧二级燃料气，并且与所述一个或多个燃烧器相分离并远离定位。被导入二级燃料气喷嘴的二级燃料气的数量构成了由贫一级燃料气-空气混合物及二级燃料气供给燃烧区的燃料总量的主要部分。优选地，该二级燃料气喷嘴位于炉壁上或者炉底上，或同时位于二者之上，并且从所述燃烧器将二级燃料气导引至不同的区域，这些区域包括与燃烧区相对的侧的区域。从而，使离开炉子的燃气中的NOx的含量显著下降。
在侧壁燃烧炉的优选配置中，炉壁至少基本垂直，并且使辐射壁燃烧器大致平行并大致均匀地分布成行和列，并且将二级燃料气喷嘴排成一行，并使每个喷嘴均位于上行各个辐射壁燃烧器的正下方。在另一优选结构中，使辐射壁燃烧器大致彼此平行并大致均匀地分布成行和列，并使二级燃料气喷嘴位于辐射壁燃烧器的下方并且分成上行和下行，其中上行的每个喷嘴均位于其上行各个辐射壁燃烧器的正下方，而其中下行的每个喷嘴则位于其上方喷嘴的水平位置的中间。在另一优选结构中，将辐射壁燃烧器彼此之间错开一半距离且交错定位，并且使二级燃料气喷嘴在辐射壁燃烧器的正下方排成一行或两行，每个喷嘴延续上述交错定位。在另一优选结构中，第一行二级燃料气喷嘴位于所有辐射壁燃烧器的下方，并且第二行二级燃料气喷嘴位于所有辐射壁燃烧器行的大约中间位置。在另一优选的布置方式中，二级燃料气喷嘴同样位于炉底壁上，并且该炉子可以包括在底壁上带有或不带有二级燃料气喷嘴的底壁燃烧器(也称作炉床燃烧器)。优选二级燃料气喷嘴具有带至少一个燃料输出口的末端，该燃料输出口设计成以相对于喷嘴纵轴线的一定角度喷射燃料气体。更优选二级燃料气喷嘴具有多个燃料输出口。
在具有垂直工作管道的垂直圆筒炉的优选结构中，将一级燃烧器置于炉子的底壁，该炉子垂直地放出并燃烧贫燃料气-空气混合物。将一个或一个阵列的二级燃料气喷嘴同样置于炉子底壁或炉子侧壁，或者同时置于二者之上，并使该二级燃料气喷嘴与一级燃烧器互相分离并彼此远离。二级燃料气由一个或多个二级燃料气喷嘴导引并在炉内与废气混合，然后与过量空气燃烧，由此降低燃料气的燃烧温度，从而减少NOx的生成。
在具有水平工作管道的舱式炉或其它类似的炉子的优选结构中，将一级燃烧器置于炉子的底壁，该炉子垂直地放出并燃烧贫燃料气-空气混合物。将一个或一个阵列的二级燃料气喷嘴同样置于炉子底壁或炉子侧壁，或者同时置于二者之上，由此使该二级燃料气喷嘴与一级燃烧器相互分离并彼此远离。二级燃料气由一个或多个二级燃料气喷嘴导引并在炉内与废气混合，然后与过量空气燃烧，由此降低燃料气的燃烧温度，从而减少NOx的生成。
通过结合附图阅读对优选实施方式的描述，则本发明的其它特征和优点对本领域技术人员是显而易见的。
附图说明
图1表示采用传统分级方式的辐射壁燃烧器中的气流图，其中二级燃料气位于每个燃烧器的中央。
图2表示本发明的辐射壁燃烧器中的气流图，该燃烧器采用燃料气远距离分级。
图3是优选的位于辐射壁加热炉的侧壁上的远距离分级式燃烧器的结构。
图4A～4D表示其它优选的位于辐射壁加热炉的侧壁上的远距离分级式结构。
图5A～5F表示辐射壁加热炉内的远距离分级式结构，该辐射壁加热炉包括位于炉子底壁上的附加的二级燃料气喷嘴，该炉子底壁可以具有或不具有底壁燃烧器。
图6A～6C表示优选的垂直圆筒炉内的远距离分级式结构。
图7A～7C表示优选的舱式炉内的远距离分级式结构。
图8是用于本发明的优选的二级燃料气喷嘴的侧视图。
图9是图8中所示二级燃料气喷嘴的俯视图。
图10是对采用和未采用本发明的远距离分级技术的测试炉的NOx排放情况进行比较的曲线图。
具体实施方式
本发明的优选辐射壁加热炉燃烧器的结构采用数行多个以固定的间距连接在炉壁上的辐射壁燃烧器和二级燃烧喷嘴的阵列，该辐射壁燃烧器具有环形耐火砖并燃烧贫燃料气-空气混合物；而该二级燃料器喷嘴与所述辐射壁燃烧器相互分离并彼此远离布置，并带有向所述二级燃料气喷嘴导入二级燃料气的装置；其中，被导入二级燃料气喷嘴的二级燃料气的数量构成了由燃料气-空气混合物及二级燃料气提供给燃烧区的燃料总量的主要部分。优选地，将二级燃料气喷嘴置于邻近各行辐射壁燃烧器的炉侧壁上，或置于炉底壁上，或同时置于二者之上，并且将二级燃料气导向不同的区域，这些区域包括远离燃烧器的、与燃烧区相对的侧的区域。从而，使离开炉子的燃气中的NOx的含量降低。
现在参照附图，图1表示传统的分级式燃料辐射壁燃烧器10的燃烧器列11。该分级式燃料辐射壁燃烧器10包括辐射壁燃烧器喷头12，向该喷头12提供一级燃料气和空气的贫燃料气混合物。二级燃料气立管14为其二级燃料气喷头16提供燃料气。二级燃料气喷头16的位置位于通常如图1所示的辐射壁燃烧器喷头12的中心；或者围绕在辐射壁燃烧器喷头12的周边。如图1所示，从燃烧器喷头12放出的燃料气-空气混合气流形成屏障20，并包封或包围二级燃料气22。包围二级燃料气22的燃料气-空气屏障20阻止了导致NOx排放增加的废气24的充分夹带。
在本发明的远距离分级式燃料燃烧器技术中，取消了来自或邻近各个辐射壁燃烧器10的二级燃料气。取而代之的是，将二级燃料气在远距离处喷入炉内。如图2所示，通过将二级燃料气移到远距离的二级燃料气喷嘴26处，例如燃烧器列11的下方，使二级燃料气22可以先与炉子的废气24混合，然后再在燃烧区28中与燃料气-空气混合物18混合。现已发现，通过使用一个或多个位于远距离处的远距离二级燃料气喷嘴26并提供二级燃料气分布，与现有技术的辐射壁燃烧器设计相比，可以降低NOx的排放，同时可以改善火焰质量。
参照图3，该附图表示本发明的经改进的辐射壁加热炉燃烧器的结构，通常用附图标记30表示。将由多个辐射壁燃烧器10组成的行32插入炉壁31内。该辐射壁燃烧器10按径向沿着炉壁31的表面排放燃料气-空气混合物。将来自炉壁的辐射热、以及来自热气的热辐射传输至例如工作管道或设计用于热传递的其它工作设备。
向每个辐射壁燃烧器10提供一级燃料气与空气的混合物，其中空气的流量大于相对于一级燃料气的化学当量。优选空气的流量在完全燃烧一级和二级燃料气所需的化学当量流量的大约105％至大约120％的范围内。二级燃料气通过二级燃料气喷嘴26排入炉内。图3所示的燃烧器结构表明，二级燃料气喷嘴26布置成了行32，并且每个二级燃料气喷嘴均位于辐射壁燃烧器列34的下方。二级燃料气喷嘴被制作成通常朝向辐射壁燃烧器排放燃料气，下文将对此详细说明。
图4A～4D表示其它优选分布方式的实例。各行辐射壁燃烧器10可大致平行，该燃烧器10可在列34内大致等间距分布，并且二级燃料气喷嘴26可设置成单行32，每个喷嘴都可以如图3所示直接位于上行的辐射壁燃烧器10的下方，或如图4A所示偏移设置。如图4B所示，在另一优选结构中，该辐射壁燃烧器10呈大致平行的多列34，并且辐射壁燃烧器10在各列34内大致等间距地分布，并且置于辐射壁燃烧器10下方的二级燃料气喷嘴26排成两行，即，上行36和下行38，其中上行36中的每个二级燃料气喷嘴都位于其上行燃烧器的下方，而下行38中的每个二级燃料气喷嘴都位于直接位于其上方的上行36的二级燃料气喷嘴水平位置之间的中间位置。在图4C所示的另外一个优选结构中，辐射壁燃烧器10彼此之间错开一半距离，形成菱形布局，二级燃料气体喷嘴26位于该辐射壁燃烧器的下方并延续该菱形布局。在图4D所示的另外一个优选结构中，大约半数辐射壁燃烧器10大致等间距地分布成行，并且将由二级燃料气喷嘴26组成的行42置于列40的正下方。其余的辐射壁燃烧器10位于由二级燃料气喷嘴组成的行42的下方，并且排成列44。而二级燃料气喷嘴26组成的第二行46位于该燃烧器列44的正下方。
上面描述的其上连接有辐射壁燃烧器10和二级燃料气喷嘴26的炉壁31似乎是垂直的，但是应该认识到，该壁可以偏离垂直方向一定的角度，或该壁可以为水平壁。
参照图5A～5F，其示出了根据本发明的带有和不带有底壁燃烧器54(也称作炉床燃烧器)的二级燃料气喷嘴26的替换排列方案。参照图5A和5B，将数行多个辐射壁燃烧器10插到炉壁31中。如上文所述，该燃烧器10沿着炉壁31表面的方向排放燃料气-空气混合物。向每个辐射壁燃烧器10提供一级燃料气和空气，其中的空气流量大于相对于一级燃料气的化学当量，即，在化学当量流量的大约105％至大约120％的范围内。通过布置在辐射壁燃烧器10的列下面的二级燃料气喷嘴26将二级燃料气排至炉内。另外，将二级燃料气喷嘴26布置在炉子的底壁上，以提供附加的与过剩空气和炉子废气混合的二级燃料气，由此降低所产生的NOx含量。
下面参照图5C和5D，其示出了辐射壁燃烧器10和二级燃料气喷嘴26的类似布置方式。另外，在邻近炉壁31处设置有将燃料气与过剩空气混合的底壁燃烧器54，并且二级燃料气喷嘴26既向辐射壁燃烧器又向底壁燃烧器排放燃料气，由此使得二级燃料气容易与炉子废气和过剩空气相混合，从而降低所产生的NOx的含量。
现在参照图5E和5F，为了代替既向辐射壁燃烧器又向底壁燃烧器排放燃料气的二级燃料气喷嘴26，可以在炉子的底壁上设置附加的二级燃料气喷嘴，以使二级燃料气与底壁燃烧器产生的炉子废气和过剩空气相混合，由此降低所产生的NOx的含量。
因此，正如本领域的技术人员所能认识到的，辐射壁燃烧器10和与之分隔开并位于远距离处的二级燃料气喷嘴的多种组合均可用于本发明的辐射壁气体燃烧炉，以降低炉子废气中NOx的含量。
任何辐射壁燃烧器均可用于本发明的结构和方法之中。辐射壁燃烧器的设计和操作为本领域技术人员所熟知。可以使用的辐射壁燃烧器的实例包括，但并不局限于下述燃烧器：公开日为1993年1月19的Schwartz等人的美国专利No.5180302所描述的辐射壁燃烧器，以及申请日为2001年9月7日的Venizelos等人的发明名称为“High Capacity/Low NOxRadiant Wall Burner(大容量/低NOx的辐射壁燃烧器)”的美国专利申请No.09/949007所公开的辐射壁燃烧器，上述发明所公开的内容均在此引入作为参考。
现在参照图6A、6B和6C，其表示本发明的经改进的垂直圆筒炉燃烧器的结构。参照图6A，所示的垂直圆筒炉56具有环绕并邻近炉子的圆筒壁60设置的垂直工作管道58。在炉子的底壁64上设有四个一级燃烧器62，但是本领域技术人员应该认识到，也可以使用更少或更多的燃烧器62。该燃烧器62垂直放出并燃烧贫燃料气-空气混合物。如图6A所示，在炉子底壁设置有二级燃料气喷嘴66，该喷嘴与一级燃烧器62相互分离并彼此远离。当需要时，可在炉子底壁64上设置另外的二级燃料气喷嘴66。如箭头67所示，二级燃料气由二级燃料气喷嘴66垂直导出以便使其在炉内与废气相混和，随后与过剩空气燃烧，由此降低燃料气的燃烧温度，从而减少NOx的生成。
在如图6B所示的替代布置方式中，在燃烧器62上方的炉子56的圆筒壁60的相对的侧面上设置两个二级燃料气喷嘴68。当需要时，可以在圆筒壁60上仅设置一个或者设置多于两个的二级燃料气喷嘴68。如箭头69所示，二级燃料气喷嘴66以向上的角度在燃烧器62的上方导出二级燃料气，由此使二级燃料气在炉内与废气相混和，随后与过剩空气一起燃烧，并由此降低燃料气的燃烧温度，从而减少NOx的生成。
如图6C所示，当需要减少NOx的生成时，可以同时使用二级燃料气喷嘴66和68。
现在参照图7A、7B和7C，其表示本发明的经改进的舱式炉燃烧器以及其它类似的炉子燃烧器的结构。参照图7A，所示的舱式炉70具有设置在相对的两侧74和项部76的水平工作管72。在炉子的底壁80上设置三个一级燃烧器78，但也可以使用更少或更多的燃烧器。该燃烧器78垂直放出并燃烧贫燃料气-空气混合物。如图所示，在炉子的底壁上燃烧器78的相对的两侧设置有二级燃料气喷嘴82，该喷嘴沿箭头83所示方向垂直导出二级燃料气。该二级燃料气在炉内与废气相混和，随后与过剩空气一起燃烧，并由此降低燃料气的燃烧温度，从而减少NOx的生成。
在图7B所示的替代布置方式中，省去了炉子70的底壁80上的二级燃料气喷嘴。取而代之的是，在相对的侧壁74上于工作管道72之间设置二级燃料气喷嘴84。如箭头86所示，在燃烧器78的上方并以向上的角度将二级燃料气导出，由此使二级燃料气在炉内与废气相混和并随后与过剩空气一起燃烧，以降低燃料气的燃烧温度，从而减少NOx的生成。
如图7C所示，当需要减少NOx的生成时，可以同时使用二级燃料气喷嘴82和84。
尽管在此已经描述了不同类型的炉子，但是本领域技术人员应该认识到，本发明所述的炉子燃烧器结构可以应用于任何燃烧炉，以减少NOx的生成。
优选地，流经炉子燃烧器的全部燃料气-空气混合物的燃料含量低于供给燃烧区28的总燃料的大约80％。
设置于炉子底壁或侧壁上的二级燃料气喷嘴向炉内延伸大约1英寸到大约12英寸。优选以大约20psig到大约50psig的压力提供燃料气。
图8和9详细示出了图1～图5所示的位于炉子侧壁上的二级燃料气喷嘴。该喷嘴可以具有单个燃料气输出口48，用于向炉内释放二级燃料气流。该输出口48以角度α朝向或背离炉侧壁释放二级燃料气，该角度α通常在与纵轴线成大约60°到大约120°角的范围内。该二级燃料气喷嘴还可以包括另外的侧输出口52，以角度β向不同方向排放二级燃料气，该角度在与经过纵轴线的垂直平面的两侧成约10°到约180°角的范围内，并且更优选为在约20°到约150°的范围内。
当在垂直圆筒炉、舱式炉或其它类似的炉子的侧壁或底壁上设置二级燃料气喷嘴时，则这些喷嘴可以包括沿多个方向排放二级燃料气的燃料气输出口。
本发明的具有侧壁和底壁的低NOx生成炉包括：
位于炉子侧壁和底壁上的一个或一个阵列的燃烧器，所述燃烧器将可燃性贫燃料气-空气混合物导入至邻近所述燃烧器的燃烧区；和
与所述燃烧器相分离并远离所述燃烧器的一个或者一个阵列或多个阵列的二级燃料气喷嘴，所述二级燃料气喷嘴将二级燃料气导入炉内，由此使所述二级燃料气在炉内与废气相混合，并与过剩空气一起燃烧，以降低燃料气的燃烧温度，从而减少NOx的生成。
本发明的用于在炉内燃烧燃料气和空气，并由此形成降低了NOx含量的废气的方法包括下述步骤：
(a)向位于炉子侧壁或底壁的一个或一个阵列的燃烧器提供贫燃料气-空气混合物；
(b)将所述贫燃料气-空气混合物从所述燃烧器中放出，从而使所述混合物在相对较低的温度下燃烧并由此生成具有低NOx含量的废气；和
(c)向与上述燃烧器相分离并远离上述燃烧器的一个或者一个阵列或多个阵列的二级燃料气喷嘴提供二级燃料气，从而将所述二级燃料气从所述二级燃料气喷嘴放出，且在炉内与所述废气相混合，并与来自所述燃烧器的过剩空气一起燃烧，以降低燃料气的燃烧温度，从而减少NOx的生成。
为了进一步说明本发明的炉子燃烧器结构以及方法，现提供下述实施例。
实施例
对采用和未采用远距离分级的辐射壁燃烧器排放NOx的情况进行比较。测试炉采用由12个辐射壁燃烧器排成3列、每列4个所组成的阵列。上述每列中的燃烧器相距50英寸，各列相距36.5英寸。在向辐射壁燃烧器的中央提供二级气体的同时运行该炉，并随时间检测在炉子所排放的气体中NOx的含量。在从燃烧器的中央移除二级气体并将所述二级气体引导至邻近各辐射壁燃烧器列的远距离喷嘴处后，再使该炉运行。
图10为采用和未采用远距离分级结构的炉子排放NOx情况的比较图。该数据表明采用远距离分级结构使NOx排放量降低了50％。
因此，本发明完全适用于实现上述的目标和优点，同时可以实现其所固有的优点。本领域技术人员可以对此做出各种改动，但是这些改动均不脱离所附权利要求限定的本发明的发明精神。

Claims (26)

1.一种低NOX生成炉，所述低NOX生成炉为具有圆筒壁和底壁的垂直圆筒炉，该低NOX生成炉包括：
位于所述炉的底壁上的一级燃烧器，所述一级燃烧器用于将可燃性贫燃料气-空气混合物垂直导入至邻近所述一级燃烧器的燃烧区；
二级燃料气喷嘴，所述二级燃料气喷嘴用于将二级燃料气导入炉内，所述二级燃料气在炉内与废气相混合，且与过剩空气一起燃烧，以降低燃料气的燃烧温度，从而减少NOx的生成，所述二级燃料气喷嘴与所述一级燃烧器相分离并远离所述一级燃烧器，使得所述二级燃料气不被来自所述一级燃烧器的燃料气-空气混合物包封或包围，从而使所述二级燃料气先与炉子的废气混合，然后再与所述燃料气-空气混合物混合；和
垂直地环绕所述一级燃烧器布置并邻近于所述圆筒壁的多个工作管道，从而使燃料气-空气混合物燃烧所产生的热量辐射到所述工作管道上。
2.如权利要求1所述的低NOX生成炉，其中所述二级燃料气喷嘴将所述二级燃料气引导至炉内远离所述一级燃烧器的与燃烧区相对的侧的区域。
3.如权利要求1所述的低NOX生成炉，其中所述炉中包括位于所述炉的底壁上的多个一级燃烧器和置于所述炉的底壁或圆筒壁上、或者同时置于所述炉的底壁和圆筒壁上的一个或多个二级燃料气喷嘴，所述一级燃烧器用于将所述燃料气-空气混合物垂直导入至邻近所述一级燃烧器的燃烧区。
4.如权利要求3所述的低NOX生成炉，其中所述低NOX生成炉包括位于所述炉的底壁上的一个阵列的一级燃烧器和用于在炉中垂直放出所述二级燃料气的位于所述炉的底壁上的所述二级燃料气喷嘴，所述一级燃烧器用于将燃料气-空气混合物垂直导入至邻近所述一级燃烧器的燃烧区。
5.如权利要求3所述的低NOX生成炉，其中所述低NOX生成炉包括位于所述炉的底壁上的一个阵列的一级燃烧器和用于以向上的角度在所述一级燃烧器的上方放出所述二级燃料气的设置在所述一级燃烧器上方的所述圆筒壁的相对的侧面上的所述二级燃料气喷嘴，所述一级燃烧器用于将燃料气-空气混合物垂直导入至邻近所述一级燃烧器的燃烧区。
6.如权利要求3所述的低NOX生成炉，其中所述低NOX生成炉包括位于所述炉的底壁上的一个阵列的一级燃烧器和用于在炉中垂直放出所述二级燃料气的位于所述底壁上的所述二级燃料气喷嘴以及用于以向上的角度在所述一级燃烧器的上方放出所述二级燃料气的设置在所述一级燃烧器上方的所述圆筒壁的相对的侧面上的所述二级燃料气喷嘴，所述一级燃烧器用于将燃料气-空气混合物垂直导入至邻近所述一级燃烧器的燃烧区。
7.如权利要求3所述的低NOX生成炉，其中每个二级燃料气喷嘴均具有多个燃料输出口，所述燃料输出口沿多个方向排放所述二级燃料气。
8.一种在垂直圆筒炉内燃烧燃料气和空气，并由此形成降低了NOx含量的废气的方法，所述垂直圆筒炉具有圆筒壁、底壁、位于所述底壁上的一级燃烧器、二级燃料气喷嘴和垂直地环绕所述一级燃烧器布置并邻近于所述圆筒壁的工作管道，该方法包括以下步骤：
(a)向所述一级燃烧器提供贫燃料气-空气混合物；
(b)将所述贫燃料气-空气混合物从所述一级燃烧器中垂直放出，从而使所述混合物在相对较低的温度下燃烧并由此生成具有低NOx含量的废气和辐射到所述工作管道上的由燃料气-空气混合物燃烧所产生的热量；和
(c)向所述二级燃料气喷嘴提供二级燃料气，从而使所述二级燃料气从所述二级燃料气喷嘴中放出，且在炉内与所述废气相混合，并与来自所述一级燃烧器的过剩空气一起燃烧，以降低燃料气的燃烧温度，从而减少NOx的生成，所述二级燃料气喷嘴与所述一级燃烧器相分离并远离所述一级燃烧器，使得所述二级燃料气不被来自所述一级燃烧器的燃料气-空气混合物包封或包围，从而使所述二级燃料气先与炉子的废气混合，然后再与所述燃料气-空气混合物混合。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述二级燃料气喷嘴将所述二级燃料气引导至炉内远离所述一级燃烧器的与燃烧区相对的侧的区域。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述的炉包括位于所述炉的底壁上的多个一级燃烧器和一个或多个置于所述炉的底壁或圆筒壁上、或者同时置于所述炉的底壁和圆筒壁上的二级燃料气喷嘴，所述一级燃烧器用于将所述燃料气-空气混合物垂直导入至邻近所述一级燃烧器的燃烧区。
11.一种具有侧壁、底壁和顶部的低NOX生成炉，该低NOX生成炉包括：
位于所述炉的底壁上的一个阵列的一级燃烧器，所述一级燃烧器用于将可燃性贫燃料气-空气混合物垂直导入至邻近所述一级燃烧器的燃烧区；
二级燃料气喷嘴，所述二级燃料气喷嘴用于将二级燃料气导入炉内，所述二级燃料气在炉内与废气相混合，且与过剩空气一起燃烧，以降低燃料气的燃烧温度，从而减少NOx的生成，所述二级燃料气喷嘴与所述一级燃烧器相分离并远离所述一级燃烧器，使得所述二级燃料气不被来自所述一级燃烧器的燃料气-空气混合物包封或包围，从而使所述二级燃料气先与炉子的废气混合，然后再与燃料气-空气混合物混合；和
设置在所述炉的相对侧壁上的与所述一个阵列的一级燃烧器平行的多个水平的工作管道，由此将由所述燃料气-空气混合物燃烧所产生的热量辐射到所述工作管道上。
12.如权利要求11所述的低NOX生成炉，其中所述低NOX生成炉包括设置在所述炉的相对侧壁上的与所述一个阵列的一级燃烧器平行的多个水平的工作管道，由此将由所述燃料气-空气混合物燃烧所产生的热量辐射到所述工作管道上。
13.如权利要求12所述的低NOX生成炉，其中所述低NOX生成炉还包括设置在邻近所述炉的顶部处的附加的工作管道，由此将由所述燃料气-空气混合物燃烧所产生的热量辐射到所述工作管道上。
14.如权利要求11所述的低NOX生成炉，其中所述低NOX生成炉是舱式炉。
15.如权利要求11所述的低NOX生成炉，其中所述二级燃料气喷嘴将所述二级燃料气引导至炉内远离所述一级燃烧器的与燃烧区相对的侧的区域。
16.如权利要求12所述的低NOX生成炉，其中所述低NOX生成炉包括置于所述炉的底壁或侧壁上、或者同时置于所述炉的底壁和侧壁上的一个或多个所述二级燃料气喷嘴。
17.如权利要求16所述的低NOX生成炉，其中所述低NOX生成炉包括用于在炉中垂直放出所述二级燃料气的位于所述炉的底壁上的多个所述二级燃料气喷嘴。
18.如权利要求16所述的低NOX生成炉，其中所述低NOX生成炉包括在所述炉的相对的侧壁上位于所述一级燃烧器的上方设置于所述工作管道之间的用于以向上的角度在所述一级燃烧器的上方将二级燃料气导出的多个所述二级燃料气喷嘴。
19.如权利要求16所述的低NOX生成炉，其中所述低NOX生成炉包括用于在炉中垂直放出所述二级燃料气的位于所述底壁上的多个所述二级燃料气喷嘴和在所述炉的相对的侧壁上位于所述一级燃烧器的上方设置于所述工作管道之间的用于以向上的角度在所述一级燃烧器的上方将二级燃料气导出的多个所述二级燃料气喷嘴。
20.如权利要求12所述的低NOX生成炉，其中每个二级燃料气喷嘴均具有多个燃料输出口，所述燃料输出口沿多个方向排放所述二级燃料气。
21.一种在炉内燃烧燃料气和空气，并由此形成降低了NOx含量的废气的方法，所述的炉具有侧壁、底壁、顶部、位于所述底壁上的一级燃烧器阵列、二级燃料气喷嘴和设置在所述炉的相对侧壁上的与所述一级燃烧器阵列平行的多个水平的工作管道，
(a)向所述一级燃烧器提供贫燃料气-空气混合物；
(b)将所述贫燃料气-空气混合物从所述一级燃烧器中垂直放出，从而使所述混合物在相对较低的温度下燃烧并由此生成具有低NOx含量的废气和辐射到所述工作管道上的由燃料气-空气混合物燃烧所产生的热量；和
(c)向所述二级燃料气喷嘴提供二级燃料气，从而使所述二级燃料气从所述二级燃料气喷嘴中放出，且在炉内与所述废气相混合，并与来自所述一级燃烧器的过剩空气一起燃烧，以降低燃料气的燃烧温度，从而减少NOx的生成，所述二级燃料气喷嘴与所述一级燃烧器相分离并远离所述一级燃烧器，使得所述二级燃料气不被来自所述一级燃烧器的燃料气-空气混合物包封或包围，从而使所述二级燃料气先与炉子的废气混合，然后再与来自所述一级燃烧器的燃料气-空气混合物混合。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述的炉包括设置在所述炉的相对侧壁上的与所述燃烧器阵列平行的多个水平的工作管道，由此将由所述燃料气-空气混合物燃烧所产生的热量辐射到所述工作管道上。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述的炉还包括设置在邻近所述炉的顶部处的附加的工作管道，由此将由所述燃料气-空气混合物燃烧所产生的热量辐射到所述工作管道上。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述炉是舱式炉。
25.如权利要求21所述的方法，其中所述二级燃料气喷嘴将所述二级燃料气引导至炉内远离所述一级燃烧器的与燃烧区相对的侧的区域。
26.如权利要求21所述的方法，其中所述炉包括置于所述炉的底壁或侧壁上、或者同时置于所述炉的底壁和侧壁上的一个或多个所述二级燃料气喷嘴。
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