CN106196059A - 一种低氮氧化物燃烧器结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低氮氧化物燃烧器结构，包括内部天然气通道、助燃气通道、径向分配装置、天然气喷射孔、分配管、旋流叶片、内层助燃气通道、中间层助燃气通道、外层助燃气通道、内层空气限流孔、内层旋流装置和喷射直孔。本发明的有益效果是：通过内部天然气通道以及助燃气通道，将空气分成三级，形成分级燃烧，并且将燃料喷射结构和旋流空气结构进行一体化设计，通过在径向分配装置侧壁的开孔，将天然气直接引入到旋流助燃空气中，有效的防止了火焰回传的可能，并保证燃烧器有较大的燃料负荷可调性，外层空气控制燃烧器下游火焰的形状和范围，通过各级旋流装置的相互作用，保证燃烧器出口处速度分布合理、天然气和空气掺混均匀。

Description

一种低氮氧化物燃烧器结构
技术领域
本发明涉及一种燃烧器结构，具体为一种低氮氧化物燃烧器结构，属于天然气洁净燃烧应用技术领域。
背景技术
NOx是一种重要的大气污染物，是引发酸雨、雾霾的重要因素。随着环保要求的日益提高，对于NOx排放量的限制也日趋严格。近些年，以天然气等气体作为燃料的清洁型燃气燃烧器得到了大力发展。燃气燃烧器具有安全高效、操作简便等优点。但燃气燃烧器的NOx污染物排放仍有很大的改善空间，人们仍在努力寻找着降低污染物排放的各种技术手段。因此，一种低氮氧化物燃烧器结构的设计对于组织燃烧、降低污染物排放尤为重要。
燃气燃烧器通过将天然气和空气进行混合并组织燃烧来达到释放热量的目的。通过合理的设计燃烧器结构，在保证燃烧可靠、高效的基础上，尽可能减少局部高温区的产生，使天然气和空气混合均匀，从而抑制燃烧过程中NOx的生成、减少NOx的排放量。
对比专利：中国专利，“CN105135432A”和“CN103842724B”中涉及到的燃气燃烧器已经在设计理念和结构形式上进行改善和提升，但是这些发明生成的污染物尤其是氮氧化物还不能满足日益提高的环保要求。因此，仍然需要更加合理有效的一种低氮氧化物燃气燃烧器结构形式来组织燃烧和控制污染物排放。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决现有燃气燃烧器中天然气和空气的掺混效果差，影响组织燃烧和降低污染物生成的问题而提供一种低氮氧化物燃烧器结构。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种低氮氧化物燃烧器结构，包括内部天然气通道和助燃气通道，所述内部天然气通道的外壁设有多个径向分配装置，且径向分配装置的两侧开有多个天然气喷射孔；所述助燃气通道分为内层助燃气通道、中间层助燃气通道和外层助燃气通道，且内层助燃气通道包含内层空气限流孔、内层旋流装置和喷射直孔；所述内层助燃气通道外侧设置内层旋流装置，且内层助燃气通道中心处设有喷射直孔；所述中间层助燃气通道包含径向分配装置；所述外层助燃气通道为环形轴向通道。
优选的，所述旋流叶片和内层旋流装置的叶片个数为6～12个。
优选的，所述旋流叶片和内层旋流装置的旋流角度为25°～60°。
优选的，所述径向分配装置的个数为6～12个。
优选的，所述天然气喷射孔的直径为4～10mm。
优选的，每个所述径向分配装置上的天然气喷射孔个数为6-10个。
优选的，所述喷射直孔的直径为2～5mm。
优选的，所述喷射直孔的个数为6-20个。
本发明的有益效果是：该种低氮氧化物燃烧器结构通过内部天然气通道以及助燃气通道，将空气分成三级，形成分级燃烧，并且将燃料喷射结构和旋流空气结构进行一体化设计，通过在径向分配装置侧壁的开孔，将天然气直接引入到旋流助燃空气中，有效的防止了火焰回传的可能，并保证燃烧器有较大的燃料负荷可调性，外层空气控制燃烧器下游火焰的形状和范围。通过各级旋流装置的相互作用，保证燃烧器出口处速度分布合理、天然气和空气掺混均匀，合理控制燃烧区域，从而保证燃烧的稳定性和良好的NOx减排效果。
附图说明
图1为本发明的一种低氮氧化物燃烧器结构截面图；
图2为本发明的一种低氮氧化物燃烧器结构右视图；
图3为本发明的一种低氮氧化物燃烧器结构A处剖视图。
图中：1、内部天然气通道；2、助燃气通道；3、径向分配装置；4、天然气喷射孔；5、分配管；6、旋流叶片；7、内层助燃气通道；8、中间层助燃气通道；9、外层助燃气通道；10、内层空气限流孔；11、内层旋流装置；12、喷射直孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3所示，一种低氮氧化物燃烧器结构，包括内部天然气通道1和助燃气通道2，进入内部天然气通道1的天然气通过多个径向分配装置3，沿径向进行燃料分配，经过径向分配装置3两侧的天然气喷射孔4，喷射至助燃气通道中，同旋流空气预混合后，进入喷嘴下游，其中，径向分配装置3由分配管5和旋流叶片6共同组成，因此，天然气从喷射孔喷射出后直接同旋流助燃空气接触，混合的均匀效果最佳，形成纯预混火焰，有效地抑制NOx的生成，并且，天然气从弯曲的旋流叶片表面喷出，不存在明显的天然气尾迹区，保证了燃烧的稳定性和安全性，助燃空气进入助燃气通道2后分成三部分，分别进入内层助燃气通道7、中间层助燃气通道8、外层助燃气通道9。其中，内层空气限流孔10起到分配各层空气比例的作用，进入内层助燃气通道7的空气，一部分在喷嘴端部经过内层旋流装置11形成旋流，另一部分经过喷射直孔12形成射流空气，两部分空气共同作用，在燃烧器下游形成稳定的回流区，保证燃烧区域的稳定性；进入中间层助燃气通道8的空气，依次经过径向分配装置3的旋流叶片6结构，在同天然气掺混的同时形成强烈的旋转气流，在燃烧器下游形成面积较大并且温度较低的燃烧区域；进入外层助燃气通道9的空气，形成高速度轴向空气环，控制燃烧器下游火焰的形状和范围，通过分配装置3和内层旋流装置11的共同作用形成高效、可靠的燃烧场，并有效降低局部高温区的范围，抑制NOx的生成。
作为本发明的一种技术优化方案，旋流叶片6和内层旋流装置11的叶片个数为6～12个。
作为本发明的一种技术优化方案，旋流叶片6和内层旋流装置11的旋流角度为25°～60°，其中，旋流叶片6的旋流角度要大于内层旋流装置11的旋流角度，从而可以形成稳定、高效的混合区域。
作为本发明的一种技术优化方案，径向分配装置3的个数为6～12个。
作为本发明的一种技术优化方案，天然气喷射孔4的直径为4～10mm。
作为本发明的一种技术优化方案，每个径向分配装置3上的天然气喷射孔个数为6-10个。
作为本发明的一种技术优化方案，喷射直孔12的直径为2～5mm。
作为本发明的一种技术优化方案，喷射直孔12的个数为6-20个。
本发明的工作原理如下：天然气通过内部天然气通道1进入，通过多个径向分配装置3，沿径向进行燃料分配，经过径向分配装置3两侧的天然气喷射孔4，喷射至助燃气通道中，同旋流空气预混合后，进入喷嘴下游。助燃空气进入助燃气通道2后分成三部分，分别进入内层助燃气通道7、中间层助燃气通道8、外层助燃气通道9。进入内层助燃气通道7的空气，一部分在喷嘴端部经过内层旋流装置11形成旋流，另一部分经过喷射直孔12形成射流空气；进入中间层助燃气通道8的空气，依次经过径向分配装置3的旋流叶片6结构；进入外层助燃气通道9的空气，形成高速度轴向空气环，控制燃烧器下游火焰的形状和范围。受各级旋流装置产生的混合效果和剪切作用，燃烧区域内天然气和助燃空气进行剧烈的物质和热量传递，共同形成稳定、高效的燃烧区域。
其中，整个燃烧区为贫燃料预混合气体，燃烧温度低，起到减少NOx排放的效果。通过分配装置3的燃料喷射和叶片的一体化设计，有效的防止了火焰回传的可能，并保证燃烧器有较大的燃料负荷可调性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种低氮氧化物燃烧器结构，包括内部天然气通道(1)和助燃气通道(2)，其特征在于：所述内部天然气通道(1)的外壁设有多个径向分配装置(3)，且径向分配装置(3)的两侧开有多个天然气喷射孔(4)；所述助燃气通道(2)分为内层助燃气通道(7)、中间层助燃气通道(8)和外层助燃气通道(9)，且内层助燃气通道(7)包含内层空气限流孔(10)、内层旋流装置(11)和喷射直孔(12)；所述内层助燃气通道(7)外侧设置内层旋流装置(11)，且内层助燃气通道(7)中心处设有喷射直孔(12)；所述中间层助燃气通道(8)包含径向分配装置(3)；所述外层助燃气通道(9)为环形轴向通道。
2.根据权利要求1所述的一种低氮氧化物燃烧器结构，其特征在于：所述旋流叶片(6)和内层旋流装置(11)的叶片个数为6～12个。
3.根据权利要求1所述的一种低氮氧化物燃烧器结构，其特征在于：所述旋流叶片(6)和内层旋流装置(11)的旋流角度为25°～60°。
4.根据权利要求1所述的一种低氮氧化物燃烧器结构，其特征在于：所述径向分配装置(3)的个数为6～12个。
5.根据权利要求1所述的一种低氮氧化物燃烧器结构，其特征在于：所述天然气喷射孔(4)的直径为4～10mm。
6.根据权利要求1所述的一种低氮氧化物燃烧器结构，其特征在于：每个所述径向分配装置(3)上的天然气喷射孔(4)个数为6-10个。
7.根据权利要求1所述的一种低氮氧化物燃烧器结构，其特征在于：所述喷射直孔(12)的直径为2～5mm。
8.根据权利要求1所述的一种低氮氧化物燃烧器结构，其特征在于：所述喷射直孔(12)的个数为6-20个。
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