CN105698172B - 一种花瓣形分级燃烧燃气低氮燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种花瓣形分级燃烧燃气低氮燃烧器，包括燃料集气箱、稳燃盘、喷口和助燃通道，喷口连接在燃料集气箱的一端；助燃通道从燃料集气箱的入口处延伸至喷口的末端；稳燃盘设置在喷口内部，并且稳燃盘与喷口的内壁之间设置气室，燃料集气箱上通过若干燃料输送管连接气室；喷口的末端设有沿其周向均匀布置的若干个扇形凹槽，每一个扇形凹槽内沿其周向上设有一个喷枪，每一个喷枪连接气室获取燃气；稳燃盘包括中心通道和折弯叶片通道。本发明的低氮燃烧器实现了分级燃烧，并且降低了氮氧化物，不降低燃烧效率，满足了现行环保要求同时更大程度地降低氮氧化物排放。

Description

一种花瓣形分级燃烧燃气低氮燃烧器

技术领域

本发明属于燃烧器技术领域，尤其涉及一种花瓣形分级燃烧燃气低氮燃烧器。

背景技术

近年来我国大面积的连续出现雾霾天气，大气污染严重，危及国民身心健康。鉴于我国氮氧化物排放量居高不下，且对环境和人类健康造成极大损害作用，我国氮氧化物治理已刻不容缓。工业排放氮氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一，国家为了降低NOx排放量，制订了新的工业锅炉排放标准，新标准要求日益严格。但现行我国很多工业锅炉排放不能满足环保要求，低NOx燃烧器是降低NOx排放量，满足环保要求，经济有效的方法之一。

现有的一些低氮燃烧技术，主要以燃烧分级、浓淡燃烧为基础，但燃料和空气分配不合理，不能合理引用内部烟气，经常造成燃烧不完全、燃烧不稳定，NOx排放不满足环保要求等问题。

发明名称为一种低 NOX燃气燃烧器，授权公告号为CN 102721058 B的中国专利，其公开了一种低 NOX燃气燃烧器，其在现有技术的基础上进一步降低燃气燃烧器污染物尤其是氮氧化物的生成量，同时提高整个锅炉的效率。该发明燃气燃烧器综合了强化燃气与助燃空气的混合、分级分段燃烧、浓淡燃烧、烟气循环等技术，能够强化燃气与助燃空气的混合，从而可以达到强化燃烧、降低燃烧火焰峰值温度，进而可以降低燃烧过量空气系数、将 NOX等污染物降到最低的有益效果。

但是NOX的浓度仍然偏高，不能满足相关要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种花瓣形分级燃烧燃气低氮燃烧器，其目的在于降低氮氧化物，不降低燃烧效率，满足现行环保要求同时更大程度地降低氮氧化物排放。

本发明所采用的技术方案是：一种花瓣形分级燃烧燃气低氮燃烧器，包括燃料集气箱、稳燃盘、喷口和助燃通道，喷口连接在燃料集气箱的一端；助燃通道从燃料集气箱的入口处延伸至喷口的末端；稳燃盘设置在喷口内部，并且稳燃盘与喷口的内壁之间设置气室，燃料集气箱上连接通过若干燃料输送管连接气室；喷口的末端设有沿其周向均匀布置的若干个扇形凹槽，每一个扇形凹槽内沿其周向上设有一个喷枪，每一个喷枪连接气室获取燃气；稳燃盘包括中心通道和折弯叶片通道；最终在喷口的末端形成一次直流风I、二次旋流风II、三次直流风III，其中一次直流风I为从稳燃盘中心通道喷出的风，二次旋流风II为稳燃盘折弯叶片通道喷出的风，三次直流风III为稳燃盘外侧和喷口内侧之间喷出的风。本发明的低氮燃烧器，通过助燃通道、稳燃盘以及设置在稳燃盘与喷口之间的气室，并且气室周围设置若干喷枪，从而使得稳燃盘、喷口将助燃空气分为三级，分别为一次直流风、二次旋流风、三次直流风；将燃料分级为二级，其中向中心轴方向倾斜喷出的为一级燃料，沿辐射状喷枪喷出的为二级燃料。两级燃料混同三级空气、间隔布置形成两级燃烧区域，分别为一级燃烧区域、二级燃烧区域。一次直流风、二次旋流风、一级燃料保证中心燃烧的稳定，温度不高，温度分布均匀。二级燃料的辐射状燃料喷枪分布在助燃空气高速区域，与高速区域引射回的大量烟气均匀混合，既实现了燃料的还原性，又保证了燃烧的均匀，无明显的局部高温。一级燃料在稳燃盘的外侧以一定的角度喷入一级燃烧区域A。一级燃料与一次直流风I、二次旋流风II充分混合，过量的助燃空气既保证中心火焰稳定燃烧不脱火又保证中心燃烧区域无明显的高温区。二级燃料通过圆周均布的辐射状燃料喷枪沿轴向喷入二级燃烧区域B。二级燃料的一部分燃料喷出后与三次直流风III混合，一部分燃料喷出后混合着凹凸花瓣形喷口卷吸回的大量烟气，进入二级燃烧区域B，与三次直流风III混合的燃料保证的燃烧的连续稳定，过量的燃料既降低火焰温度，又使二级燃烧区域具有还原性，将生成的NOx还原。同时与凹凸花瓣形喷口卷吸回的大量烟气混合的燃料，降低了氧的浓度，形成弥散燃烧，减缓燃烧反应，降低了火焰温度，燃烧温度均匀分布，无明显的局部高温。

本发明的进一步改进在于，喷口包括从燃料集气箱末端向喷枪方向延伸的圆柱筒部和锥形筒部，扇形凹槽设置在锥形筒部的末端位置。从而在保证通过其的燃气以及助燃空气在经过一段缓冲之后，能够实现充分的燃烧。

本发明的进一步改进在于，喷口上的每两个扇形凹槽之间还设有一个扇形凸缘，每一个扇形凹槽所在的最大分度圆直径为每一个扇形凸缘所在的最大分度圆直径的0.6-0.9倍，可以布置较多的扇形凹槽，从而布置更多的喷枪。

本发明的进一步改进在于，每一个扇形凹槽所在的最大分度圆直径为每一个扇形凸缘所在的最大分度圆直径的0.8倍，布置的喷枪数量保证喷出的燃气具有更好的燃烧效率。

本发明的进一步改进在于，锥形筒部的锥度为40°到80°。

本发明的进一步改进在于，稳燃盘为喷嘴式旋流结构，其与气室上设置的若干个喷枪组合为一体，若干喷枪均匀地布置在气室的外侧。

本发明的进一步改进在于，稳燃盘包括朝向助燃通道的中心轴方向倾斜的若干喷嘴，每一个喷嘴的倾斜角为10°~45°，燃气燃烧的效率更高。

本发明的进一步改进在于，喷枪为辐射直管、缩管和弯曲管中的一种或者数种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的低氮燃烧器，通过稳燃盘、喷口将助燃空气分为三级，分别为一次直流风、二次旋流风、三次直流风。将燃料分级为二级，其中向中心轴方向倾斜喷出的为一级燃料，沿辐射状喷枪喷出的为二级燃料。两级燃料混同三级空气、间隔布置形成两级燃烧区域，分别为一级燃烧区域、二级燃烧区域。一次直流风、二次旋流风、一级燃料保证中心燃烧的稳定，温度不高，温度分布均匀。二级燃料的辐射状燃料喷枪分布在助燃空气高速区域，与高速区域引射回的大量烟气均匀混合，降低了氧的浓度，形成弥散燃烧，减缓燃烧反应，降低了火焰温度，燃烧温度均匀分布，无明显的局部高温。

2.本发明的低氮燃烧器，合理应用了燃料分级、空气分级、烟气内循环、浓淡燃烧等方法。助燃空气分三级，燃料分二级，助燃空气和分级燃料间隔布置。一级燃料占30%~50%，在稳燃盘的外侧以一定的角度喷入一级燃烧区域A，过量的助燃空气既保证中心火焰稳定燃烧不脱火又保证中心燃烧区域无明显的高温区；二级燃料占总燃料的50%~70%，二级燃料通过辐射状燃料喷枪直线扩散喷出，与花瓣形喷口高速区域引射回的大量烟气均匀混合，二级燃料混合着烟气，在炉膛内前进的过程中与花瓣形喷口低速区域的助燃空气混合燃烧。整个燃烧过程，从根本上保证了燃烧的稳定，降低了氧的浓度，燃烧的均匀，无明显的局部高温区。

附图说明

图1为一种花瓣形分级燃烧燃气低氮燃烧器的一个实施例的结构示意图；

图2为图1的实施例的右视图；

其中：1-燃料集气箱,2-喷枪,3-燃料输送管,4-稳燃盘,41-中心通道，42-折弯叶片通道，43-喷嘴；5-喷口,51-圆柱筒部,52-锥形筒部，521-扇形凸缘,522-扇形凹槽；6-气室,7-助燃通道,8-入口，9-燃气，I-一次直流风，II-二次旋流风，III-三次直流风，A-一级燃烧区域，B-二级燃烧区域。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

如图1所示，一种花瓣形分级燃烧燃气低氮燃烧器，包括燃料集气箱1、稳燃盘4、喷口5和助燃通道7，喷口5连接在燃料集气箱1的一端；助燃通道7从燃料集气箱1的入口8处延伸至喷口5的末端；稳燃盘4设置在喷口5内部，并且稳燃盘4与喷口5的内壁之间设置气室6，燃料集气箱1上通过若干燃料输送管3连接气室6；喷口5的末端设有沿其周向均匀布置的若干个扇形凹槽522，每一个扇形凹槽522内沿其周向上设有一个喷枪2，每一个喷枪2连接气室6获取燃气9；稳燃盘4包括中心通道41和折弯叶片通道42最终在喷口5的末端形成一次直流风I、二次旋流风II、三次直流风III，其中一次直流风I为从稳燃盘4中心通道喷出的风，二次旋流风II为稳燃盘4折弯叶片通道喷出的风，三次直流风III为稳燃盘4外侧和喷口5内侧之间喷出的风。本发明的低氮燃烧器，通过助燃器通道、稳燃盘以及设置在稳燃盘与喷口之间的气室，并且气室周围设置若干喷枪，从而使得稳燃盘、喷口将助燃空气分为三级，分别为一次直流风、二次旋流风、三次直流风。将燃料分级为二级，其中向中心轴方向倾斜喷出的为一级燃料，沿辐射状喷枪喷出的为二级燃料，两级燃料混同三级空气、间隔布置形成两级燃烧区域，分别为一级燃烧区域、二级燃烧区域。三次直流风采用凹凸花瓣形结构，如图2所示，助燃空气呈高速区域和低速区域圆周间隔分布。一次直流风、二次旋流风、一级燃料保证中心燃烧的稳定，温度分布均匀。二级燃料的辐射状燃料喷枪分布在助燃空气高速区域，与高速区域引射回的大量烟气均匀混合，既实现了燃料的还原性，又保证了燃烧的均匀，无明显的局部高温。一级燃料在稳燃盘的外侧以一定的角度喷入一级燃烧区域A。一级燃料与一次直流风I、二次旋流风II充分混合，过量的助燃空气既保证中心火焰稳定燃烧不脱火又保证中心燃烧区域无明显的高温区。二级燃料通过圆周均布的辐射状燃料喷枪沿轴向喷入二级燃烧区域B。二级燃料喷出后与三次直流风III混合，同时喷出后混合着凹凸花瓣形喷口卷吸回的大量烟气，进入二级燃烧区域B，与三次直流风III混合的燃料，从而保证燃料燃烧的连续稳定，过量的燃料既降低火焰温度，又使二级燃烧区域具有还原性，将生成的NOx还原。凹凸花瓣形喷口卷吸回的大量烟气混合的燃料，降低了氧的浓度，形成弥散燃烧，减缓燃烧反应，降低了火焰温度，燃烧温度均匀分布，无明显的局部高温。在上述实施例中，喷口5包括从燃料集气箱1末端向喷枪2方向延伸的圆柱筒部51和锥形筒部52，扇形凹槽522设置在锥形筒部52的末端位置。从而在保证通过其的燃气以及助燃空气在经过一段缓冲之后，能够实现充分的燃烧。

在上述实施例中，喷口5上的每两个扇形凹槽522之间还设有一个扇形凸缘521，每一个扇形凹槽522所在的最大分度圆直径为每一个扇形凸缘521所在的最大分度圆直径的0.6-0.9倍，可以布置较多的扇形凹槽，从而布置更多的喷枪。

在上述实施例中，每一个扇形凹槽522所在的最大分度圆直径为每一个扇形凸缘521所在的最大分度圆直径的0.8倍，布置的喷枪数量保证喷出的燃气具有更好的还原性。

在上述实施例中，锥形筒部52的锥度为40°到80°。

在上述实施例中，稳燃盘4为喷嘴式旋流结构，其与气室6上设置的若干个喷枪2组合为一体，若干喷枪2均匀地布置在气室6的外侧。

在上述实施例中，稳燃盘4包括朝向助燃通道7的中心轴方向倾斜的若干喷嘴43，每一个喷嘴43的倾斜角为10°~45°，燃气燃烧的效率更高。

在上述实施例中，喷枪2为辐射直管、缩管和弯曲管中的一种或者数种。

从图2中，可以明显地看出，喷口5的末端连接喷枪2的位置呈花瓣形，多个燃料输送管3将燃料引至喷口气室，通过喷嘴式旋流叶片稳燃盘4的喷嘴和辐射状燃料喷枪2喷出，将燃料分为两级。一级燃料和二级燃料分别圆周均布。其中二级燃料喷枪呈辐射状圆周均布，每只辐射喷枪上的喷嘴均匀分布，沿轴向直线扩散喷射。二级燃料的辐射状燃料喷枪2分布在助燃空气高速区域，与高速区域引射回的大量烟气均匀混合，既实现了燃料的还原性，又保证了燃烧的均匀，无明显的局部高温区。

综上，本发明的花瓣形分级燃烧燃气低氮燃烧器，合理应用了燃料分级、空气分级、烟气内循环、浓淡燃烧等方法。助燃空气分三级，燃料分二级，助燃空气和分级燃料间隔布置。一级燃料占30%~50%，在稳燃盘的外侧以一定的角度喷入一级燃烧区域A，过量的助燃空气既保证中心火焰稳定燃烧不脱火又保证中心燃烧区域无明显的高温区；二级燃料占总燃料的50%~70%，二级燃料通过辐射状燃料喷枪2直线扩散喷出，与花瓣形喷口5高速区域引射回的大量烟气均匀混合，二级燃料混合着烟气，在炉膛内前进的过程中与花瓣形喷口5低速区域的助燃空气混合燃烧。整个燃烧过程，从根本上保证了燃烧的稳定，降低了氧的浓度，燃烧的均匀，无明显的局部高温区。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种花瓣形分级燃烧燃气低氮燃烧器，其特征在于：包括燃料集气箱（1）、稳燃盘（4）、喷口（5）和助燃通道（7），所述喷口（5）连接在燃料集气箱（1）的一端；所述助燃通道（7）从燃料集气箱（1）的入口（8）处延伸至喷口（5）的末端；

所述稳燃盘（4）设置在喷口（5）内部，并且所述稳燃盘（4）与喷口（5）的内壁之间设置气室（6），所述燃料集气箱（1）上通过若干燃料输送管（3）连接气室（6）；所述喷口（5）的末端设有沿其周向均匀布置的若干个扇形凹槽（522），每一个扇形凹槽（522）内沿其周向上设有一个喷枪（2），每一个所述喷枪（2）连接至气室（6）获取燃气（9）；所述稳燃盘（4）包括中心通道（41）和折弯叶片通道（42）。

2.根据权利要求1所述的一种花瓣形分级燃烧燃气低氮燃烧器，其特征在于：所述喷口（5）包括从燃料集气箱（1）末端向喷枪（2）方向延伸的圆柱筒部（51）和锥形筒部（52），所述扇形凹槽（522）设置在锥形筒部（52）的末端位置。

3.根据权利要求2所述的一种花瓣形分级燃烧燃气低氮燃烧器，其特征在于：所述喷口（5）上的每两个扇形凹槽（522）之间还设有一个扇形凸缘（521），每一个所述扇形凹槽（522）所在的最大分度圆直径为每一个扇形凸缘（521）所在的最大分度圆直径的0.6-0.9倍。

4.根据权利要求3所述的一种花瓣形分级燃烧燃气低氮燃烧器，其特征在于：每一个所述扇形凹槽（522）所在的最大分度圆直径为每一个扇形凸缘（521）所在的最大分度圆直径的0.8倍。

5.根据权利要求2所述的一种花瓣形分级燃烧燃气低氮燃烧器，其特征在于：所述锥形筒部（52）的锥度为40°到80°。

6.根据权利要求1所述的一种花瓣形分级燃烧燃气低氮燃烧器，其特征在于：所述稳燃盘（4）为喷嘴式旋流结构，其与气室（6）上设置的若干个喷枪（2）组合为一体，若干所述喷枪（2）均匀地布置在气室（6）的外侧。

7.根据权利要求6所述的一种花瓣形分级燃烧燃气低氮燃烧器，其特征在于：所述稳燃盘（4）包括朝向助燃通道（7）的中心轴方向倾斜的若干喷嘴（43），每一个所述喷嘴（43）的倾斜角为10°~45°。

8.根据权利要求1所述的一种花瓣形分级燃烧燃气低氮燃烧器，其特征在于：所述喷枪（2）为辐射直管、缩管和弯曲管中的一种或者数种。