CN105805746A - 一种分级燃烧燃气低氮燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分级燃烧燃气低氮燃烧器，包括一级燃料喷枪、二级燃料喷枪、烟气内循环引射管、助燃风通道、中心直流风通道，一次旋流风通道、二次旋流风通道、缩口式喷口；所述中心直流风通道在缩口式喷口的中心；所述一次旋流风通道、二次旋流风通道依次布置在中心直流风通道外侧；所述一级燃料喷枪圆周均布在一次旋流风通道、二次旋流风通道之间；所述烟气内循环引射管，位于燃烧器缩口式喷口内的最外侧，二级燃料喷枪伸入烟气内循环引射管内部，烟气内循环引射管和二级燃料喷枪一起均布在同一个分度圆上。本发明融合了燃料分级、空气分级、烟气内循环等手段，降低了火焰高温区温度，延长燃料与空气的掺混时间，有效抑制了NOx的生成。

Description

一种分级燃烧燃气低氮燃烧器
技术领域
本发明涉及一种燃烧器，尤其是一种适用于电站锅炉和工业锅炉的分级燃烧燃气低氮燃烧器。
背景技术
大气污染成为现在全球关注的热点，造成大气污染的主要元凶之一是氮氧化合物。在中国，随着燃气使用的普及和环保要求的日益严格，所有的电站锅炉和工业锅炉所配燃烧器NOx排放不达标，污染环境。因此研究低NOx燃烧器成为解决大气污染有效方法之一。
经研究，燃气燃烧器运行时产生的NOx主要为NO,NOx的生成分为热力型NOx、快速型NOx和燃料型NOx。对于高热值及不含氮化合物的燃料，NOx主要是热力型。生成热力型NOx的主要因素是温度，控制燃烧温度，避免局部高温，可有效控制NOx的生成。
现在一些常用的低氮技术，包括燃料分级、空气分级、烟气再循环等技术，由于没有完全找到燃气低氮燃烧技术的核心，燃气和助燃空气没有达到合理混合，燃烧器结构不合理，并不能满足现行环保要求。
发明内容
技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足，提供一种结构简单、可降低氮氧化物而不降低燃烧效率、满足现行环保要求的分级燃烧燃气低氮燃烧器。
技术方案：本发明的分级燃烧燃气低氮燃烧器，包括设在缩口筒体内的一级燃料喷枪、二级燃料喷枪、烟气内循环引射管、助燃风通道、中心直流风通道，一次旋流风通道、二次旋流风通道、缩口式喷口；所述中心直流风通道设在缩口式喷口的中心，助燃空气沿轴向直线扩散喷出，形成空心火焰；所述的一次旋流风通道、二次旋流风通道依次布置在中心直流风通道的外侧；所述中心直流风通道和一次旋流风通道固定不动，二次旋流风通道可沿轴向调整前后位置；所述一级燃料喷枪为多个，呈圆周均布在一次旋流风通道与二次旋流风通道之间，二级燃料喷枪为多个，呈圆周均布在二次旋流风通道的外侧，所述烟气内循环引射管为多个，与二级燃料喷枪个数相同，且位置对应，并呈圆周均布在缩口式喷口内侧，位于缩口式喷口内的最外侧，二级燃料喷枪的前部伸入烟气内循环引射管内部，烟气内循环引射管和二级燃料喷枪一起均布在同一个分度圆上。
所述的中心直流风通道、一次旋流风通道和二次旋流风通道同心，一次旋流风通道紧邻中心直流风通道。
所述的一次旋流风通道和二次旋流风通道为轴向折弯叶片结构，叶片折弯角度为20°～75°。
所述的一次旋流风通道和二次旋流风通道旋向一致。
所述烟气内循环引射管包括烟气内循环引射进口管和设在烟气内循环引射进口管前部的烟气内循环引射出口管，烟气内循环引射出口管为直管、锥管、、或文丘里管中的一种。
所述的烟气内循环引射管的出口与缩口式喷口出口径向齐平，或伸出缩口式喷口出口
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明可将燃料分为两级，一级燃料占总燃料的比例小，二级燃料占总燃料的比例大，在燃烧过程中，一级燃料稳定火焰，防止脱火、灭火，同时引燃二级燃料。一级燃料在富氧下燃烧，且中心为直流冷空气，形成低温空心火焰。二级燃料从烟气内循环引射管喷出，喷出的超音速高速气体，将稳燃区域燃烧产生的烟气卷吸进入烟气引射内循环管，与二级燃料混合后进入主燃烧区域，形成低热值调质燃料气，降低了燃烧区域碳氢离子团的浓度和氧的浓度。由二级燃料喷枪和烟气内循环引射管组成烟气引射器，引射烟气比可达到12:1。空气通过中心直流风通道、一次旋流风通道、二次旋流风通道、一级燃料喷枪之间的间隙、烟气内循环引射管之间的间隙被分为五层助燃空气，五层助燃空气、二层燃气和卷吸的烟气分层次布置，降低了火焰温度及烟气中氧的浓度，有效降低了NOx的排放，满足现行环保要求。其结构简单，操作方便，使用效果好，具有广泛的实用性。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为本发明的烟气内循环引射管立体结构示意图；
图3为本发明的右视结构示意图。
图中：1－二级燃料喷枪，2－助燃风通道，3－烟气内循环引射管，31－烟气内循环引射进口管，32－烟气内循环引射出口管，4－二次风旋流通道、5－一级燃料喷枪，6－一次风旋流通道，7－中心直流风通道，8－缩口式喷口；A－助燃空气，B－燃料、C－内循环烟气、D－内循环烟气。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明的分级燃烧燃气低氮燃烧器，主要由设在缩口筒体内的二级燃料喷枪1、助燃风通道2、烟气内循环引射管3、二次旋流风通道4、一级燃料喷枪5、一次旋流风通道6、中心直流风通道7和缩口式喷口8组成；所述中心直流风通道7设在缩口式喷口8的中心，助燃空气沿轴向直线扩散喷出，形成空心火焰；所述的一次旋流风通道6、二次旋流风通道4依次布置在中心直流风通道7的外侧；所述的中心直流风通道7、一次旋流风通道6和二次旋流风通道4同心，所述的一次旋流风通道6和二次旋流风通道4旋向一致；所述中心直流风通道7和一次旋流风通道6固定不动，二次旋流风通道4可沿轴向调整前后位置；一次旋流风通道6紧邻中心直流风通道7；所述一级燃料喷枪5为多个，圆周均布在一次旋流风通道6与二次旋流风通道4之间；一次旋流风通道6和二次旋流风通道4为轴向折弯叶片结构，叶片折弯角度为20°～75°。所述烟气内循环引射管3为多个，与二级燃料喷枪1个数相同，且位置对应，并呈圆周均布在缩口式喷口8内侧，位于缩口式喷口8内的最外侧，二级燃料喷枪1的前部伸入烟气内循环引射管3内部，烟气内循环引射管3与二级燃料喷枪1一起均布在同一个分度圆上。所述烟气内循环引射管3包括烟气内循环引射进口管31和设在烟气内循环引射进口管31前部的烟气内循环引射出口管32，烟气内循环引射出口管32为直管、锥管、或文丘管中的一种。所述烟气内循环引射进口管31上部结构与缩口管体的缩口角相吻合，缩口顶部开有供内循环烟气C进入的内循环烟气入口，内循环烟气D从烟气内循环引射出口管32喷出，烟气内循环引射管3出口与缩筒式喷口2的出口径向齐平，或伸出缩筒式喷口10～50mm。所述的缩口式喷口8采用锥筒结构，有利于烟气内部循环。
本发明通过一级燃料喷枪5和二级燃料喷枪1将供给燃料分为一级燃料和二级燃料，一级燃料占总燃料的比例小，二级燃料占总燃料的比例大，燃料的比例大小通过设置的一级燃料喷枪、二级燃料喷枪的数量及喷枪上喷孔个数、喷孔直径来分。
工作时，助燃空气A通过助燃风通道2送至缩口式喷口8，燃料B通过一级燃料喷枪5和二级燃料喷枪1给入。一级燃料喷枪5和二级燃料喷枪1分别沿圆周均布，一级燃料喷枪5在一次风旋流通道6和二次风旋流通道4之间，一次旋流风和二次旋流风既保证了一级燃料稳定燃烧，又使一级燃料在富氧下燃烧，燃烧温度低，无局部高温区。实现了燃料分级，降低了NOx的生成。通过中心直流风通道7、一次旋流风通道6、二次旋流风通道4、一级燃料喷枪5之间的间隙、烟气内循环引射管3之间的间隙形成五层助燃空气，分别为直流风I、旋流风II、直流风III、旋流风IV和直流风V五层，五层助燃空气通过各自通道进入分级喷入炉膛，通过中心直流风通道7喷出的直流风I燃烧稳定后形成中心的空心火焰，一次风旋流通道6形成旋流负压区，使一级燃料稳定燃烧，不灭火；二次风旋流通道4在一级燃料喷枪5和烟气引射管3之间，形成旋流负压区，保证二级燃料的稳定着火，且二次风旋流通道4可沿轴向调节前后位置，调节火焰长度。
所述的二级燃料喷枪1和烟气内循环引射管3组成烟气引射器，二级燃料喷枪1伸入烟气内循环引射管3的内部，与烟气内循环引射管3同心，通过二级燃料喷枪1喷出的超音速高速气体将稳燃区域的燃烧产生的烟气卷吸进入烟气引射管，与二级燃料均匀混合后进入主燃烧区域，形成低热值调质燃料气，降低了燃烧区域碳氢离子团的浓度，降低了火焰平均温度，延长了燃料与氧气的掺混时间，从根本上降低了NOx的生成。
本发明的分级燃烧燃气低氮燃烧器，集燃料分级、空气分级、烟气内循环为一体，中心直流风通道7在喷口的中心，通过中心直流风通道7和一次风旋流通道6进入的直流风和旋流风，使一级燃料富氧稳定燃烧，形成中心空心火焰，降低了火焰温度，降低了氮氧化物的生成。二级燃料以超音速的速度喷出，卷吸中心燃烧区域的烟气，喷入中心燃烧区域的后端燃烧，降低了主燃烧区域碳氢离子团的浓度，延长了燃料与氧气的掺混时间，降低了火焰温度，还原中心燃烧区域生成的微量NOx，从根本上抑制了NOx的生成。

Claims (6)

1.一种分级燃烧燃气低氮燃烧器，其特征在于：它包括设在缩口筒体内的一级燃料喷枪(5)、二级燃料喷枪(1)、烟气内循环引射管(3)、助燃风通道(2)、中心直流风通道(7)，一次旋流风通道(6)、二次旋流风通道(4)、缩口式喷口(8)；所述中心直流风通道(7)设在缩口式喷口(8)的中心，助燃空气沿轴向直线扩散喷出，形成空心火焰；所述的一次旋流风通道(6)、二次旋流风通道(4)依次布置在中心直流风通道(7)的外侧；所述中心直流风通道(7)和一次旋流风通道(6)固定不动，二次旋流风通道(4)可沿轴向调整前后位置；所述一级燃料喷枪(5)为多个，呈圆周均布在一次旋流风通道(6)与二次旋流风通道(4)之间，二级燃料喷枪(1)为多个，呈圆周均布在二次旋流风通道(4)的外侧，所述烟气内循环引射管(3)为多个，与二级燃料喷枪(1)个数相同，且位置对应，并呈圆周均布在缩口式喷口(8)内侧，位于缩口式喷口(8)内的最外侧，二级燃料喷枪(1)的前部伸入烟气内循环引射管(3)内部，烟气内循环引射管(3)和二级燃料喷枪(1)一起均布在同一个分度圆上。
2.根据权利要求1所述的分级燃烧燃气低氮燃烧器，其特征在于：所述的中心直流风通道(7)、一次旋流风通道(6)和二次旋流风通道(4)同心，一次旋流风通道(6)紧邻中心直流风通道(7)。
3.根据权利要求1所述的分级燃烧燃气低氮燃烧器，其特征在于：所述的一次旋流风通道(6)和二次旋流风通道(4)为轴向折弯叶片结构，叶片折弯角度为20°～75°。
4.根据权利要求1所述的分级燃烧燃气低氮燃烧器，其特征在于：所述的一次旋流风通道(6)和二次旋流风通道(4)旋向一致。
5.根据权利要求1所述的分级燃烧燃气低氮燃烧器，其特征在于：所述烟气内循环引射管(3)包括烟气内循环引射进口管(31)和设在烟气内循环引射进口管(31)前部的烟气内循环引射出口管(32)，烟气内循环引射出口管(32)为直管、锥管、或文丘里管中的一种。
6.根据权利要求1所述的分级燃烧燃气低氮燃烧器，其特征在于：所述的烟气内循环引射管(3)的出口与缩口式喷口(8)出口径向齐平，或伸出缩口式喷口(8)出口。
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