CN102012025A

CN102012025A - 一种烟气内回流均相燃烧低NOx燃烧器及其燃气配置方法

Info

Publication number: CN102012025A
Application number: CN 201010582069
Authority: CN
Inventors: 肖江东; 徐志斌
Original assignee: SHANGHAI NUOTEFEIBO COMBUSTION EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI NUOTEFEIBO COMBUSTION EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2030-12-10
Also published as: CN102012025B

Abstract

本发明属大功率工业燃气燃烧器技术领域，涉及一种烟气内回流均相燃烧低NOx燃烧器，其特征在于：中间燃气枪的上端部置有多个径向小孔，稳焰盘的外侧周边轴向均布燃气枪头，燃气枪头侧面置有的燃气小孔，高度与中间燃气枪的径向小孔高低不一，燃气枪头端部的楔形斜面与燃烧器轴向夹角为β角，朝向与燃烧器半径夹角为α，按斜面β角及其朝向α角的取值不同，燃气枪头分成2～4组均布设置；本发明每股燃气自枪头喷出后不重叠，分流交替喷向锅炉炉膛；助燃空气与燃气相互有层次地渗透、在锅炉炉膛内均匀快速混合燃烧，在保证火焰稳定的前提下减小根部火焰，避免了局部高温的产生，从而使得产生的NOx量小于40ppm。

Description

一种烟气内回流均相燃烧低NOx燃烧器及其燃气配置方法

技术领域

本发明属大功率工业燃气燃烧器技术领域，涉及一种烟气内回流，燃气与助燃空气在炉膛空间内均匀混合，产生均匀温度场的NOx低排放大功率燃烧器。

背景技术

工业燃烧器是一种将燃料和助燃空气进行混合的锅炉配套附件。排放、能耗、安全性和使用寿命，是衡量工业燃烧器的性能的重要指标。北京、上海等城市早已经明确工业锅炉不允许燃煤，而且对燃烧器的排放要求也逐年提高。随着国家节能减排政策的落实，我国燃烧器技术、产业规模等必将迎来新一轮的大发展。

目前的工业燃气燃烧器存在着能耗大、功率小、Nox排放大等问题。特别是扩散式燃气燃烧器，所使用平板式稳焰盘则功率小于8MW；而漩流器式稳焰器的叶片流型多为斜置直板型，阻力大，漩流效果不佳；燃气枪也形式简单，每只枪头开孔形式单一，多为单孔且朝向一致，使得燃气流向单一、空气与燃气之间没有能在炉膛里均匀混合，未能也难以在起到火焰稳定的同时降低NOx排放，燃烧容易产生CO，从而使得单机大功率(20MW以上)燃烧器存在过量空气系数大、能耗大等缺点。另外，多数燃气燃烧器还同时兼配有一定量的中间一次助燃风和一次燃气，主要起到产生中心根部火焰、稳定燃烧的作用，但是一次助燃风过多则易引起根部温度过低，导致根部火焰不稳，甚至产生脱火现象；一次助燃风过少则易引起因火焰根部温度过高而产生大量Nox，阻碍了大功率燃烧器的发展和运用。

发明内容

本发明的目的是：提供一种烟气内回流均相燃烧低NOx燃烧器，克服大功率扩散式燃气燃烧器因燃气和助燃空气炉膛内混合不均而产生的局部高温，提高燃烧器的火焰稳定性，降低NOx。

为达到上述目的，采用的技术方案是：一种烟气内回流均相燃烧低NOx燃烧器，包括燃烧器本体的喉口内，从外到里依次、且同轴设置的稳焰盘、中间筒、漩流器和中间燃气枪，其特征在于：所述中间燃气枪的上端部置有多个径向小孔，喉口内所述稳焰盘的外侧周边轴向均布燃气枪头，所述燃气枪头侧面置有燃气小孔，高度与所述中间燃气枪的径向小孔高低不一，所述燃气枪头的端部为楔形斜面，所述楔形斜面与燃烧器轴向夹角为β角的，朝向为与燃烧器半径夹角为α，所述楔形斜面上置有2～6个燃气喷射孔，所述燃气枪头，按斜面β角及其朝向α角的取值不同，分成2～4组均布设置；助燃空气由所述中间筒分隔为两大区域，所述中间筒内侧面和中间燃气枪之间为中间风通道，中心筒外为周围轴向风通道。

所述α为45°＜α＜110°。

所述β为10°＜β＜90°。

所述漩流器的叶片中间窄、倾角小，外侧边叶片宽大且倾角大，呈弯掠状。

所述燃烧器的燃气配置方法，其特征在于：中心燃气枪径向小孔和由燃气枪头侧面的燃气小孔喷出的少量燃气，约占总燃气量的2％～5％，由两至四组均布于等径环上的燃气枪头，端部斜面燃气喷射孔喷向炉膛的燃气，约占总燃气量的95％～98％；经中间风通道的助燃空气占总量的50％～70％，经周围轴向风通道的助燃空气占总量的30％～50％。

本发明的积极效果在于：助燃空气分中心漩流风区域和周围轴向风区域送风；中间燃气枪以径向方式喷射的少量燃气，被漩流风迅速带向周边，由置于稳焰盘的外侧周边的轴向均布燃气枪头侧面、且高度与所述中间燃气枪的径向小孔高低不一的燃气小孔，喷出的少量燃气与该漩流风提前均匀混合，产生空心火焰，避免了在易于生成Nox的中心区域产生局部高温；交替分布的若干组燃气枪头以不同的角度喷向锅炉炉膛的燃气不重叠，即燃气分流有矢量(燃气量大小和流向)上的差异性；而且所述漩流器的叶片呈弯掠状设计，加强了助燃空气与燃气的混合，使助燃空气与燃气相互有层次地渗透、在锅炉炉膛大空间内尽可能大的均匀快速混合。从而在燃烧稳定的前提下，降低了Nox生成量。

本燃烧器产生的NOx量极少，小于40ppm。

附图说明

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明结构示意图；

图2为燃烧器内部结构及流场示意图；

图3漩流器结构示意图；

图4为图3的A向结构示意图；

图5燃气枪头剖视结构示意图；

图6燃气枪头斜面朝向示意图。

图中，1-漩流器；2-稳焰盘；3-燃气枪头；4-喉口；5-中间燃气枪；6-中间筒；7-周围轴向风通道；8-中间风通道；9-烟气内回流区；10-燃气枪头燃气小孔；11-燃气枪头燃气喷射孔；12-稳焰盘上小孔；13-燃气；14-助燃空气；15-中心燃气枪径向小孔。

具体实施方式

由图1和2本发明结构示意图所示可见，一种烟气内回流均相燃烧低NOx燃烧器，包括燃烧器本体的喉口4内，从外到里依次、且同轴设置的稳焰盘2、中间筒6、漩流器1和中间燃气枪5，其特征在于：所述中间燃气枪5的上端部置有多个径向小孔15，喉口4内所述稳焰盘2的外侧周边轴向均布燃气枪头3，所述燃气枪头3侧面置有燃气小孔10，高度与所述中间燃气枪5的径向小孔15高低不一，所述燃气枪头的端部为楔形斜面(图5)，所述楔形斜面与燃烧器轴向夹角为β角，朝向与燃烧器半径夹角为α(图6)，所述楔形斜面上置有2～6个燃气喷射孔，所述燃气枪头3，按斜面β角及其朝向α角的取值不同，分成2～4组均布设置；助燃空气14由所述中间筒6分隔为两大区域，所述中间筒6内侧面和中间燃气枪5之间为中间风通道8，中心筒外为周围轴向风通道7。

所述α为45°＜α＜110°。

所述β为10°＜β＜90°。

图3～4所示可见，所述漩流器1的叶片中间窄、倾角小，外侧边叶片宽大且倾角大，呈弯掠状，从而使得中间漩流强度不至于过小，能冷却和稳定烟气内回流区9内烟气；外侧边宽大且倾角大，加强了助燃空气14与燃气13的混合。

所述一种烟气内回流均相燃烧低NOx燃烧器的燃气配置方法，其特征在于：中心燃气枪径向小孔15和由燃气枪头侧面的燃气小孔10喷出的少量燃气，约占总燃气量的2％～5％，由2～4组均布于等径环上的燃气枪头3端部斜面燃气喷射孔11喷向炉膛的燃气约占总燃气量的95％～98％；经中间风通道8的助燃空气占总量的50％～70％，经周围轴向风通道7的助燃空气占总量的30％～50％。

助燃空气分二个通道并错落有致；省去了中间一次轴向风，使得火焰根部和中心温度不至于过高。中间风通道8主要通过漩流器1后形成立体的核锥状漩流风，并形成一定的中心低压真空区域，能促使烟气自行回流循环，形成图2所示的烟气内回流区9。中心燃气枪5径向小孔15喷出的少量燃气，被漩流器1漩流风迅速带向周边，同时，由燃气枪头3上燃气小孔10喷出的少量燃气未至燃烧器喉口轴心前已经与漩流风提前均匀混合，避免了根部火焰中心产生火焰，但是使得总火焰的根部位置适当提前，即火焰更靠近喉口4，故形成离喉口4较近的核形空心根部小火，稳定了总火焰但又不至于将根部中心火焰温度提升过高。

中间筒6外占总量的50％～70％的空气，它被稳焰盘2分成两部分：一部分空气流直接经稳焰盘2上大量网状小孔12后，形成一定分布均匀的多股空气细流，起到了冷却稳焰盘2的作用；其余空气均为轴向风7，经喉口4喷向炉膛。在此过程中，受到中心漩流风的影响，轴流风内层也呈漩流状。此外，喉口4的缩口使得空气旋转加强。在漩流器1稳焰盘2以及柱形带缩口喉口4的共同作用下，与助燃空气14在量上和空间上形成中空的核状均匀火焰，在炉膛的各个横断面上，火焰呈圆环状，气流与温度场均匀。在喉口4出口处用一定的缩口，加速了燃气13和助燃空气14的混合，同时增加了混合的均匀性和混合气的刚性，因此可以实现低氧燃烧，有效稳定火焰的同时避免了此处NOx的产生.

燃气枪头3斜面的朝向α(45＜α＜110)根据炉膛尺寸而有所不同。

本发明燃气由三种以上的方式分流分层次、无重叠流动，即每股燃气自枪头喷出后不重叠，分流交替有矢量(燃气量大小和流向)上的差异性喷向锅炉炉膛；助燃空气从两大区域以三种方式与燃气相互有层次地渗透、在锅炉炉膛内均匀快速混合燃烧，独特的弯掠设计的漩流器配合多元燃气枪使得燃烧稳定可靠，在保证火焰稳定的前提下减小根部火焰，避免了局部高温的产生，从而使得产生的NOx量小于40ppm。

Claims

1.一种烟气内回流均相燃烧低NOx燃烧器，包括燃烧器本体的喉口内，从外到里依次、且同轴设置的稳焰盘、中间筒、漩流器和中间燃气枪，其特征在于：所述中间燃气枪的上端部置有多个径向小孔，喉口内所述稳焰盘的外侧周边轴向均布燃气枪头，所述燃气枪头侧面置有燃气小孔，高度与所述中间燃气枪的径向小孔高低不一，所述燃气枪头的端部为楔形斜面，所述楔形斜面与燃烧器轴向夹角为β角的，朝向为与燃烧器半径夹角为α，所述楔形斜面上置有2～6个燃气喷射孔，所述燃气枪头，按斜面β角及其朝向α角的取值不同，分成2～4组均布设置；助燃空气由所述中间筒分隔为两大区域，所述中间筒内侧面和中间燃气枪之间为中间风通道，中心筒外为周围轴向风通道。

2.根据权利要求1所述一种烟气内回流均相燃烧低NOx燃烧器，其特征在于：所述α为45°＜α＜110°。

3.根据权利要求1所述一种烟气内回流均相燃烧低NOx燃烧器，其特征在于：所述β为10°＜β＜90°。

4.根据权利要求1所述一种烟气内回流均相燃烧低NOx燃烧器，其特征在于：所述漩流器的叶片中间窄、倾角小，外侧边叶片宽大且倾角大，呈弯掠状。

5.权利要求1所述燃烧器的燃气配置方法，其特征在于：中心燃气枪径向小孔和由燃气枪头侧面的燃气小孔喷出的少量燃气，约占总燃气量的2％～5％，由两至四组均布于等径环上的燃气枪头，端部斜面燃气喷射孔喷向炉膛的燃气，约占总燃气量的95％～98％；经中间风通道的助燃空气占总量的50％～70％，经周围轴向风通道的助燃空气占总量的30％～50％。