CN105135432A - 一种超低nox燃气燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超低NO_X燃气燃烧器，包括中心筒、旋流器、燃气枪组、喉口、前面板和外壳，旋流器设置在中心筒端口，喉口和外壳同轴设置在中心筒外围，燃气枪组由若干内燃气枪、中间燃气枪和外燃气枪组成，前面板上设有对穿气流孔和外燃气枪喷头伸置孔，中心筒腔为中心助燃空气通道，中心筒与喉口之间的环腔为直流助燃空气通道，喉口外围与外壳之间的环腔为冷却空气通道，内燃气枪和中间燃气枪布设在直流助燃空气通道内，外燃气枪布设在冷却空气通道内。工作时，由于以中间燃气枪喷出的燃气为过度的燃气分段配置和分级燃烧，使燃气处于分散状态下充分燃烧，有效稀释炉膛内的氧含量，降低NO_X的排放量至10ppm以下，且无CO产生。

Description

一种超低NOX燃气燃烧器

技术领域

本发明涉及燃气加热技术领域,特别是一种NO_X排放量小于10ppm的超低NOx燃气燃烧器。

背景技术

NO_X是一种重要的大气污染物，是引发酸雨的重要因素，由于它能与空气中的水汽形成胶状体，从而形成雾霾，因而也是形成PM2.5的元凶之一。随着我国对环保治理力度的加大和节能减排政策的深入,对于NOx排放量指标要求也日趋提高，已经明确不能再执行国标100ppm的要求，并对燃气锅炉提出了NO_X排放小于50ppm的强制性要求，而且还提出了要在2017年前将燃气锅炉NOx排放降低到15PPM以下的目标要求。为此，业界都在积极探索实现的办法。目前国际上虽然已有NOx排放小于30ppm的燃烧器面市，而且大多是采用烟气再循环的后处理措施实现的，但由于该方法实施时耗能大，且易引起震动而带来安全隐患，故较难推广。

发明内容

本发明的目的是要提供一种NO_X排放量小于10ppm的超低NO_X燃气燃烧器。它是通过燃气分级分段配置和燃烧的方法，尽可能地有效利用工业锅炉炉膛空间中的火焰，降低火焰平均温度和峰值温度，并使之形成烟气内循环实现的。

本发明的超低NOx燃气燃烧器主体包括中心筒、旋流器、燃气枪组、喉口、前面板和外壳，其特征在于：所述的中心筒主体为一由中间筒腔和周围筒壁构成的圆筒体；所述的旋流器主体呈圆环状，包含有上设有中心通孔的内圆环，外径与所述的中心筒的内径嵌装相符的外圆环，和设置在内圆环的外环面与外圆环的内环面之间的弯掠状流线型叶片；所述的燃气枪组包括有喷头前端面上设置有数个燃气前喷孔A、侧面设置有数个燃气侧喷孔的若干内燃气枪，喷头前端面上设置有数个燃气前喷孔B的若干中间燃气枪，和喷头前端面上设置有数个燃气前喷孔C的若干外燃气枪；所述的喉口主体由前端部设置呈扩口状、内径大于所述的中心筒外径的圆筒体构成；所述的前面板主体呈扁平圆环状，环面上设置有若干对穿气流孔和数个外燃气枪伸置孔；所述的外壳主体由内径大于喉口的扩口状前端部外径的圆筒体构成。

在装配状态下，所述的喉口的圆筒体和外壳的圆筒体均以中心筒的轴心线为基准，同轴依次固定套设在中心筒的外围，并由中心筒的筒腔构成中心助燃空气通道，由位于中心筒外围与喉口圆筒体内壁之间的环形筒腔构成直流助燃空气通道，由位于喉口圆筒体外围与外壳圆筒体内壁之间的环形筒腔构成冷却空气通道，所述的旋流器固定安装设置在中心筒前端中间筒腔的近腔口位置上，所述的内燃气枪和中间燃气枪分别沿不同径位的圆环成组均布、对应设置在所述的位于中心筒筒壁外围的直流助燃空气通道内，所述的外燃气枪由所述的伸置孔限位、固定均布设置在所述的冷却空气通道内。

工作时，所述的内燃气枪、中间燃气枪和外燃气枪的喷头前端面均朝向炉膛，外燃气枪的前端喷头凸伸于前面板外侧的炉膛内；来自中心助燃空气通道的空气流经旋流器后形成向周围扩散的助燃旋流风；所述的助燃旋流风首先与由内燃气枪的侧喷孔喷出的少量燃气混合燃烧，形成中心火焰，为燃烧装置提供稳定燃烧所需要的根部热量；然后，在助燃旋流风的扩散作用下引燃由内燃气枪的前喷孔A喷射出的燃气，形成内部火焰，进而加热来自直流助燃空气通道的轴流助燃空气，并点燃由中间燃气枪的前喷孔B喷射出的燃气；最后，在喉口端口的扩散作用下点燃由喷头位于前面板外侧炉膛内的外燃气枪的前喷孔C喷射出的燃气，并与由喉口扩散出来的直流助燃空气及由内燃气枪的前喷孔A喷出的燃气产生的所述内部火焰混合燃烧，并在由喉口扩散的直流助燃空气的射流作用下，在炉膛内形成以外燃气枪喷出的燃气为中心的数个烟气回流区，实现以中间燃气枪喷出的燃气为过度的燃气分段配置和分级燃烧，从而使燃气处于分散状态下充分燃烧，有效稀释炉膛内的氧含量，降低NO_X的排放量至10ppm以下；此外，所述的助燃旋流风具有冷却根部热量和降低中心火焰温度、有利于确保内燃气枪的可靠工作寿命的作用；所述的来自冷却空气通道的冷却空气经前面板上的若干对穿气流孔后流向炉膛，具有冷却前面板、有利于确保前面板的可靠工作寿命的作用。

基于上述构思的本发明超低NO_X燃气燃烧器，由于在以中心筒轴心为中心的不同径位圆环上同轴套设了便于构成直流助燃空气通道和冷却空气通道的喉口圆筒体和外壳圆筒体，并在中心筒外围和喉口圆筒体内壁之间的不同径位圆环上以成组均布的形式设置了具有各自不同功效的内燃气枪、中间燃气枪和外燃气枪，将中心筒的筒腔设置为中心助燃空气通道，且在中心筒的筒腔近端口部位上设置了具有向周围扩散中心助燃空气、生成助燃旋流风功能的旋流器，以及将喉口前端部设置成便于来自直流助燃空气通道的轴流风被点燃后向外燃气枪喷头附近区域发散的扩口状，使进入燃烧器的燃气以内燃气、中间燃气和外燃气三段布局、在旋流风和轴流风及喉口扩口状端部的共同作用下由中心向外逐级点燃、并最终在炉膛内生成以外燃气枪为中心的若干烟气回流区，从而形成烟气内循环，使各段的燃气都能得到充分燃烧，实现尽可能地有效利用工业锅炉炉膛空间中的火焰，稀释炉膛氧含量，满足NO_X低排放要求，使得产生的NO_X量极少，小于10ppm，并且无CO产生，且由于中心助燃空气对内燃气枪喷头的降温作用、直流助燃空气对中间燃气枪头的降温作用，以及冷却空气对前面板的降温保护作用，不仅有利于提高燃气燃烧器的工作可靠性，燃烧稳定性，和较长的可靠工作寿命，而且还能稀释炉膛的氧含量，确保满足NOx低排放要求，且无CO产生，而且还能使本发明的这种超低NOx燃气燃烧器的单机功率提高至120MW以上，充分说明本发明通过采用对燃气分级分段配置和燃烧、使之形成烟气内循环的方法研制的燃气燃烧器的结构科学合理性，是燃气燃烧器制造技术领域的一大技术突破，具有很强的实用性和可贵的市场应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例的基本结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明实施例中中心筒结构示意图；

图4是本发明实施例中旋流器结构示意图；

图5是本发明实施例中内燃气枪喷头结构示意图；

图6是本发明实施例中中间燃气枪喷头结构示意图；

图7是本发明实施例中外燃气枪喷头结构示意图；

图8是本发明实施例中前面板结构示意图。

图中：

1.中心筒11.筒腔12.筒壁2.旋流器21.内圆环

22.外圆环23.弯掠状流线型叶片3.燃气枪组31.内燃气枪

311.前喷孔A312.侧喷孔32.中间燃气枪321.前喷孔B

33.外燃气枪331.前喷孔C4.喉口41.扩口状5.前面板

51.对穿气流孔52.伸置孔6.外壳7.中心助燃空气通道

8.直流助燃空气通道9.冷却空气通道。

具体实施方式

下面结合附图和典型实施例对本发明作进一步说明。

在图1至图8中，本发明的超低NO_X燃气燃烧器主体包括中心筒1、旋流器2、燃气枪组3、喉口4、前面板5和外壳6，其特征在于：所述的中心筒1主体为一由中间筒腔11和周围筒壁12构成的圆筒体；所述的旋流器2主体呈圆环状，包含有上设有中心通孔的内圆环21，外径与所述的中心筒1的内径嵌装相符的外圆环22，和设置在内圆环21的外环面与外圆环22的内环面之间的弯掠状流线型叶片23；所述的燃气枪组3包括有喷头前端面上设置有数个燃气前喷孔A311、侧面设置有数个燃气侧喷孔312的若干内燃气枪31，喷头前端面上设置有数个燃气前喷孔B321的若干中间燃气枪32，和喷头前端面上设置有数个燃气前喷孔C331的若干外燃气枪33；所述的喉口4主体由前端部设置呈扩口状41、内径大于所述的中心筒1外径的圆筒体构成；所述的前面板5主体呈扁平圆环状，环面上设置有若干对穿气流孔51和数个外燃气枪伸置孔52；所述的外壳6主体由内径大于喉口4的扩口状41前端部外径的圆筒体构成。

在装配状态下，所述的喉口4的圆筒体和外壳6的圆筒体均以中心筒1的轴心线为基准，同轴依次固定套设在中心筒1的外围，并由中心筒1的筒腔11构成中心助燃空气通道7，由位于中心筒1外围与喉口4圆筒体内壁之间的环形筒腔构成直流助燃空气通道8，由位于喉口4圆筒体外围与外壳6圆筒体内壁之间的环形筒腔构成冷却空气通道9，所述的旋流器2固定安装设置在中心筒1前端中间筒腔11的近腔口位置上，所述的内燃气枪31和中间燃气枪32分别沿不同径位的圆环成组均布、对应设置在所述的位于中心筒1筒壁12外围的直流助燃空气通道8内，所述的外燃气枪33由所述的伸置孔52限位、固定均布设置在所述的冷却空气通道9内。

工作时，所述的内燃气枪31、中间燃气枪32和外燃气枪33的喷头前端面均朝向炉膛，外燃气枪33的前端喷头凸伸于前面板外侧的炉膛内；来自中心助燃空气通道7的空气流经旋流器2后形成向周围扩散的助燃旋流风；所述的助燃旋流风首先与由内燃气枪31的侧喷孔312喷出的少量燃气混合燃烧，形成中心火焰，为燃烧装置提供稳定燃烧所需要的根部热量；然后，在助燃旋流风的扩散作用下引燃由内燃气枪31的前喷孔A311喷射出的燃气，形成内部火焰，进而加热来自直流助燃空气通道8的轴流助燃空气，并点燃由中间燃气枪32的前喷孔B321喷射出的燃气；最后，在喉口4端口的扩散作用下点燃由喷头位于前面板外侧炉膛内的外燃气枪33的前喷孔C331喷射出的燃气，并与由喉口4扩散出来的直流助燃空气及由内燃气枪31的前喷孔A311喷出的燃气产生的所述内部火焰混合燃烧，并在由喉口4扩散的直流助燃空气的射流作用下，在炉膛内形成以外燃气枪33喷出的燃气为中心的数个烟气回流区，实现以中间燃气枪32喷出的燃气为过度的燃气分段配置和分级燃烧，从而使燃气处于分散状态下充分燃烧，有效稀释炉膛内的氧含量，降低NO_X的排放量至10ppm以下；此外，所述的助燃旋流风具有冷却根部热量和降低中心火焰温度、有利于确保内燃气枪31的可靠工作寿命的作用；所述的来自冷却空气通道9的冷却空气经前面板5上的若干对穿气流孔51后流向炉膛，具有冷却前面板5、有利于确保前面板5的可靠工作寿命的作用。

Claims (3)

1.一种超低NO_X燃气燃烧器，主体包括中心筒（1）、旋流器（2）、燃气枪组（3）、喉口（4）、前面板（5）和外壳（6），其特征在于：

所述的中心筒（1）主体为一由中间筒腔（11）和周围筒壁（12）构成的圆筒体；

所述的旋流器（2）主体呈圆环状，包含有上设有中心通孔的内圆环（21），外径与所述的中心筒（1）的内径嵌装相符的外圆环（22），和设置在内圆环（21）的外环面与外圆环（22）的内环面之间的弯掠状流线型叶片（23）；

所述的燃气枪组（3）包括有喷头前端面上设置有数个燃气前喷孔A（311）、侧面设置有数个燃气侧喷孔（312）的若干内燃气枪（31），喷头前端面上设置有数个燃气前喷孔B（321）的若干中间燃气枪（32），和喷头前端面上设置有数个燃气前喷孔C（331）的若干外燃气枪（33）；

所述的喉口（4）主体由前端部设置呈扩口状（41）、内径大于所述的中心筒（1）外径的圆筒体构成；

所述的前面板（5）主体呈扁平圆环状，环面上设置有若干对穿气流孔（51）和数个外燃气枪伸置孔（52）；

所述的外壳（6）主体由内径大于喉口（4）的扩口状（41）前端部外径的圆筒体构成；

在装配状态下，所述的喉口（4）的圆筒体和外壳（6）的圆筒体均以中心筒（1）的轴心线为基准，同轴依次固定套设在中心筒（1）的外围，并由中心筒（1）的筒腔（11）构成中心助燃空气通道（7），由位于中心筒（1）外围与喉口（4）圆筒体内壁之间的环形筒腔构成直流助燃空气通道（8），由位于喉口（4）圆筒体外围与外壳（6）圆筒体内壁之间的环形筒腔构成冷却空气通道（9），所述的旋流器（2）固定安装设置在中心筒（1）前端中间筒腔（11）的近腔口位置上，所述的内燃气枪（31）和中间燃气枪（32）分别沿不同径位的圆环成组均布、对应设置在所述的位于中心筒（1）筒壁（12）外围的直流助燃空气通道（8）内，所述的外燃气枪（33）由所述的伸置孔（52）限位、固定均布设置在所述的冷却空气通道（9）内；

工作时，所述的内燃气枪（31）、中间燃气枪（32）和外燃气枪（33）的喷头前端面均朝向炉膛，外燃气枪（33）的前端喷头凸伸于前面板外侧的炉膛内；来自中心助燃空气通道（7）的空气流经旋流器（2）后形成向周围扩散的助燃旋流风；所述的助燃旋流风首先与由内燃气枪（31）的侧喷孔（312）喷出的少量燃气混合燃烧，形成中心火焰，为燃烧装置提供稳定燃烧所需要的根部热量；然后，在助燃旋流风的扩散作用下引燃由内燃气枪（31）的前喷孔A（311）喷射出的燃气，形成内部火焰，进而加热来自直流助燃空气通道（8）的轴流助燃空气，并点燃由中间燃气枪（32）的前喷孔B（321）喷射出的燃气；最后，在喉口（4）端口的扩散作用下点燃由喷头位于前面板外侧炉膛内的外燃气枪（33）的前喷孔C（331）喷射出的燃气，并与由喉口（4）扩散出来的直流助燃空气及由内燃气枪（31）的前喷孔A（311）喷出的燃气产生的所述内部火焰混合燃烧，并在由喉口（4）扩散的直流助燃空气的射流作用下，在炉膛内形成以外燃气枪（33）喷出的燃气为中心的数个烟气回流区，实现以中间燃气枪（32）喷出的燃气为过度的燃气分段配置和分级燃烧，从而使燃气处于分散状态下充分燃烧，有效稀释炉膛内的氧含量，降低NOx的排放量至10ppm以下。

2.根据权利要求1所述的超低NO_X燃气燃烧器，其特征在于所述的助燃旋流风具有冷却根部热量和降低中心火焰温度、有利于确保内燃气枪（31）的可靠工作寿命的作用。

3.根据权利要求1所述的超低NO_X燃气燃烧器，其特征在于所述的来自冷却空气通道（9）的冷却空气经前面板（5）上的若干对穿气流孔（51）后流向炉膛，具有冷却前面板（5）、有利于确保前面板（5）的可靠工作寿命的作用。