CN105351925A - 低排放燃气燃烧炉及其助燃空气配置方法 - Google Patents

Abstract

一种低排放燃气燃烧炉及其助燃空气配置方法，涉及燃烧设备技术领域，所解决的是降低NOx排放量的技术问题。该燃气燃烧炉喉口内由外至内依序同轴套设第一旋流器、中间筒、第二旋流器；第一旋流器外环与喉口内壁之间对称布设有多块稳焰板；稳焰板之间有多个L型燃气枪和斜口燃气枪围绕喉口的轴心等径布设固定，L型燃气枪上开设有向前喷气孔、径向喷气孔、回喷喷气孔和多个侧向喷气孔；斜口燃气枪上有多个斜向喷气孔，燃气出射方向都朝外倾斜呈发散状态互不干扰。助燃空气从中心筒内中心助燃空气通道和中心筒外第二助燃空气通道进入喉口，从第二助燃空气通道进入喉口的助燃空气占助燃空气总量的80％～95％。本发明提供的燃气燃烧炉，NOx排放量低。

Description

低排放燃气燃烧炉及其助燃空气配置方法

技术领域

本发明涉及一种燃气燃烧设备，特别是涉及一种NOx排放小于15ppm的超低排放燃气燃烧炉，属工业锅炉技术领域。

背景技术

环境问题，特别是工业锅炉NOx排放导致的空气污染，已经严重影响人民的生活和健康。NOx排放导致酸雨形成、空气中雾霾的产生，已经越来越受到政府和人民的重视。在工业锅炉领域、以及电站锅炉领域，国家已经出台了近乎严苛的标准和法规，对NOx排放已经不满足于国标的100ppm，2015年起在北京等城市已经要求NOx排放小于40ppm，新建锅炉要求NOx排放小于15ppm，同时天津、乌鲁木齐以及一些用气供暖公司都纷纷提出了大功率燃烧器的低排放要求，而电厂的燃气启动锅炉要求排放在40ppm以下。国家出台的标准和法规赋予环保部门实际执法权力加强监管和对违规者的处罚。

现有的燃气炉都采用烟气再循环方法来降低NOx排放，该方法将锅炉烟气抽取出一部分与新鲜空气混合后送入燃烧炉与燃气混合燃烧，其机理主要是降低空气中的氧浓度，减少空气中的氮与氧结合的概率。但是这种方法是燃烧器的辅助方法，降低NOx的效率有限，需要增大鼓风机功率和耗电量，同时此法也增加了燃烧的不稳定性的可能，容易引起喘震；在专利号为ZL201010283095.4的中国专利文献《烟气再循环技术以及燃烧器助燃风与循环烟气预混合装置》中已经有详细阐述。

此外，NOx低排放还要求锅炉炉膛尺寸要尽可能大，以有利于火焰伸展开，因此大部分的小炉膛空间燃烧的燃烧器的NOx排放量都比较高。对于大功率更低排放、适应性强、适应小炉膛空间燃烧的燃烧器还有进一步研究空间。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种NOx排放量低的低排放燃气燃烧炉。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种低排放燃气燃烧炉，包括喉口，及分别安装在喉口内的第一旋流器、中间筒、第二旋流器，其特征在于：

所述喉口、第一旋流器、中间筒、第二旋流器由外至内依序同轴套设，所述第一旋流器的内壁与所述中间筒外壁相接，且端面平齐；

所述第一旋流器的外径小于喉口的内径，所述第一旋流器外环与所述喉口内壁之间的环形空间内固定设置有多块稳焰板，各所述稳焰板围绕喉口的轴心对称均匀布设，且每块所述稳焰板上都均布有多个前后贯通的冷却孔；

第一旋流器外环与喉口内壁之间的环形空间内，各所述稳焰板之间还固定设置有多个用于喷射燃气的L型燃气枪和斜口燃气枪，所述L型燃气枪枪身的垂直边与所述斜口燃气枪枪身都位于所述喉口内侧等径均匀布设固定，所述L型燃气枪的水平边与所述喉口端面平行；

所述L型燃气枪上开设有多种喷气孔、分别为向前喷气孔，径向喷气孔、侧向喷气孔及多个回喷喷气孔，其中向前喷气孔燃气出射方向朝前，径向喷气孔燃气出射方向朝向燃烧器的中心，侧向喷气孔燃气出射方向与所述径向喷气孔燃气出射方向垂直，回喷喷气孔燃气出射方向朝向炉芯里侧，与从稳焰板和喉口之间轴向流动的轴流风对冲；

相邻的所述L型燃气枪之间中间位置至少布设有一个所述斜口燃气枪，或布设有2～3个相互紧邻的所述斜口燃气枪，所述斜口燃气枪的斜面向外朝向燃烧器炉膛的周边。所述斜口燃气枪的数量可根据炉膛规格大小决定，斜口枪相互紧邻可适当分散斜口枪燃气。

所述斜口燃气枪的端部斜面上置有多个斜向喷气孔，且各斜向喷气孔的燃气出射方向都朝外倾斜呈发散状态互不干扰。

所述中心筒内、以及中心筒与第二旋流器之间置有中心助燃空气通道，所述中心筒外侧面与所述喉口内壁之间置有第二助燃空气通道。

所述低排放燃气燃烧炉的助燃空气配置方法，其特征在于：助燃空气分两路，分别从中心助燃空气通道和第二助燃空气通道进入喉口：

从所述中心助燃空气通道进入的助燃空气占助燃空气总量的5～20％；其中一部分呈轴向低速风，直接通过中间筒并从所述中间筒与所述第二旋流器之间流出，另一部分经过所述第二旋流器后呈微旋流风，起到冷却根部火焰和降低中心火焰温度的作用；

从所述第二助燃空气通道进入的助燃空气占助燃空气总量的80％～95％，其中一部分流经所述第一漩流器后呈漩流风，另一部分从所述第一漩流器外周的稳焰板上多个前后贯通的冷却孔流出作冷却用，其余在稳焰板与喉口内壁之间的空间内沿喉口轴向流动呈轴流风，与L型燃气枪回喷喷气孔喷出的细燃气流对冲。

本发明提供的低排放燃气炉，1）由于L型燃气枪与空气提前多方向部分预混，特别是L型燃气枪上的径向喷气孔为燃烧提供了必要的中心热源，以稳定根部火焰，并且合理地使得燃气与助燃空气在炉膛空间均匀混合燃烧，避免了局部高温的产生；2）斜口燃气枪则在L型燃气枪形成的中心火焰外侧形成外围火焰，从而最大限度利用了炉膛空间，使燃气能在整个燃烧室尽可能大的空间里燃烧，使得炉膛内各个部分的热负荷均匀，降低了火焰平均温度和峰值温度，从而降低了NOx排放，并且有效避免了一氧化碳产生，燃烧稳定可靠。

附图说明

图1是本发明低排放燃气燃烧炉的炉面结构示意图；

图2是本发明低排放燃气燃烧炉的轴向剖视结构示意图；

图3是本发明低排放燃气燃烧炉中的L型燃气枪的剖视结构示意图；

图4是图3的A向结构示意图；

图5是本发明实施例中的斜口燃气枪的轴向剖视结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围，本发明中的顿号均表示和的关系。

如图1-图5所示，本发明实施例所提供的一种低排放燃气燃烧炉，包括喉口1，及分别安装在喉口1内的第一旋流器2、中间筒4、第二旋流器3，其特征在于：

所述喉口1、第一旋流器2、中间筒4、第二旋流器3由外至内依序同轴套设，所述第一旋流器2的内壁与所述中间筒4的外壁相接，且端面平齐；

所述第一旋流器2的外径小于喉口1的内径，所述第一旋流器2外环与所述喉口1内壁之间的环形空间内固定设置有多块稳焰板5，各所述稳焰板5围绕所述喉口1的轴心对称均匀布设，且每块所述稳焰板5上都均布有多个前后贯通的冷却孔51；

第一旋流器2外环与所述喉口1内壁之间的环形空间内，各所述稳焰板5之间还固定设置有多个用于喷射燃气的L型燃气枪6和斜口燃气枪7，所述L型燃气枪6枪身的垂直边与所述斜口燃气枪7枪身都位于所述喉口1内侧分别等径均匀布设固定，所述L型燃气枪6的水平边与所述喉口1端面平行；

所述L型燃气枪6上开设有多种喷气孔、分别为向前喷气孔63，径向喷气孔61、侧向喷气孔62及多个回喷喷气孔64，其中向前喷气孔63燃气出射方向朝前，径向喷气孔61燃气出射方向朝向燃烧器中心，侧向喷气孔62燃气出射方向垂直于径向喷孔61，回喷喷气孔64燃气出射方向朝向炉膛炉芯里侧，与从所述稳焰板5和所述喉壬口1之间轴向流动的轴流风对冲；

相邻的所述L型燃气枪6之间中间位置至少布设有一个所述斜口燃气枪7，或布设有2～3个相互紧邻的所述斜口燃气枪7，所述斜口燃气枪7的斜面向外朝向燃烧器炉膛的周边；

所述斜口燃气枪7的端部斜面上置有多个斜向喷气孔71，且各斜向喷气孔71的燃气出射方向都朝外倾斜呈发散状态互不干扰。

所述中心筒4内、以及中心筒4与第二旋流器之间置有中心助燃空气通道8，所述中心筒4外侧面与所述喉口1内壁之间置有第二助燃空气通道内壁之间置有第二助燃空气通道9。

助燃空气分两路分别从中心助燃空气通道和第二助燃空气通道进入喉口助燃空气分两路分别从中心助燃空气通道和第二助燃空气通道进入喉口：

从中心助燃空气通道8进入的助燃空气占助燃空气总量的5～20％；其中一部分呈轴向低速风，直接通过中间筒4并从中间筒4与第二旋流器2之间流出，另一部分经过第二旋流器2后呈微旋流风，起到冷却根部火焰和降低中心火焰温度的作用；

从中间筒4外侧第二助燃空气通道9进入的助燃空气占助燃空气总量的80％～95％，其中一部分流经第一漩流器2后呈漩流风，另一部分从第一漩流器2外周的稳焰板5上多个前后贯通的冷却孔51流出作冷却用，其余在稳焰板5与喉口1内壁之间的空间内沿喉口1轴向流动呈轴流风，与L型燃气枪6回喷喷气孔64喷出的细燃气流对冲；

L型燃气枪喷射出的各股细燃气流能最大程度上在未喷出喉口、未燃烧前，与助燃空气均匀地混合好，最终形成内侧的倒锥形火焰，而斜口燃气枪7喷射出的燃气呈多方向向外发散的多股细燃气流，喷出的细燃气流与第二助燃空气通道9进入的助燃空气混合燃烧产生外围火焰包围在倒锥形火焰外侧，从而最大限度利用了炉膛空间，使燃气能在整个燃烧室尽可能大的空间里燃烧，使得炉膛内各个部分的热负荷均匀，降低实际容积热负荷和火焰峰值温度，并且火焰形状适合，不触碰到水冷壁，能进一步降低NOx（氮氧化物）排放。

Claims (3)

1.一种低排放燃气燃烧炉，包括喉口，及分别安装在喉口内的第一旋流器、中间筒、第二旋流器，其特征在于：

所述喉口、第一旋流器、中间筒、第二旋流器由外至内依序同轴套设，所述第一旋流器的内壁与所述中间筒外壁相接，且端面平齐；

所述第一旋流器的外径小于喉口的内径，所述第一旋流器外环与所述喉口内壁之间的环形空间内固定设置有多块稳焰板，各所述稳焰板围绕喉口的轴心对称均匀布设，且每块所述稳焰板上都均布有多个前后贯通的冷却孔；

第一旋流器外环与喉口内壁之间的环形空间内，各所述稳焰板之间还固定设置有多个用于喷射燃气的L型燃气枪和斜口燃气枪，所述L型燃气枪枪身的垂直边与所述斜口燃气枪枪身都位于所述喉口内侧等径均匀布设固定，所述L型燃气枪的水平边与所述喉口端面平行；

所述L型燃气枪上开设有多种喷气孔、分别为向前喷气孔，径向喷气孔、侧向喷气孔及多个回喷喷气孔，其中向前喷气孔燃气出射方向朝前，径向喷气孔燃气出射方向朝向燃烧器的中心，侧向喷气孔燃气出射方向与所述径向喷气孔燃气出射方向垂直，回喷喷气孔燃气出射方向朝向炉芯里侧，与从稳焰板和喉口之间轴向流动的轴流风对冲；

相邻的所述L型燃气枪之间中间位置至少布设有一个所述斜口燃气枪，或布设有2～3个相互紧邻的所述斜口燃气枪，所述斜口燃气枪的斜面向外朝向燃烧器炉膛的周边；

所述斜口燃气枪的端部斜面上置有多个斜向喷气孔，且各斜向喷气孔的燃气出射方向都朝外倾斜呈发散状态互不干扰。

2.根据权利要求1所述一种低排放燃气燃烧炉，其特征在于：所述中心筒内、以及中心筒与第二旋流器之间置有中心助燃空气通道，所述中心筒外侧面与所述喉口内壁之间置有第二助燃空气通道。

3.权利要求2所述一种低排放燃气燃烧炉的助燃空气配置方法，其特征在于：

助燃空气分两路，分别从中心助燃空气通道和第二助燃空气通道进入喉口，

从所述中心助燃空气通道进入的助燃空气占助燃空气总量的5～20％；其中一部分呈轴向低速风，直接通过中间筒并从中间筒与第二旋流器之间流出，另一部分经过第二旋流器后呈微旋流风，起到冷却根部火焰和降低中心火焰温度的作用；

从所述第二助燃空气通道进入的助燃空气占助燃空气总量的80％～95％，其中一部分流经第一漩流器后呈漩流风，另一部分从第一漩流器外周的稳焰板流出作冷却用，其余在稳焰板与喉口内壁之间的空间内沿喉口轴向流动呈轴流风，与L型燃气枪回喷喷气孔喷出的细燃气流对冲。