CN106287696A - 低氮燃烧装置以及低氮燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低氮燃烧装置以及低氮燃烧方法。具有点火装置、火焰检测装置、天然气管、烟气管、天然气稀释管、助燃空气室和插入助燃空气室内与助燃空气室连通的助燃空气导向管、喷火管。天然气管的出口端从天然气稀释管的入口端插入天然气稀释管的内部。烟气管经由天然气稀释管的周壁与天然气稀释管连通，天然气稀释管的出口端插入助燃空气室且从助燃空气导向管的位于助燃空气室内的入口插入助燃空气导向管的内部。本发明利用将烟气掺入天然气的方式，在天然气稀释管内与天然气混和，将天然气进行稀释，降低了天然气的热值，降低了火焰燃烧的温度，从根本上减少了氮氧化物的合成，实现了低氮燃烧的效果。

Description

低氮燃烧装置以及低氮燃烧方法

技术领域

本发明涉及一种低氮燃烧装置以及低氮燃烧方法。

背景技术

目前，燃烧装置以及燃烧方法大都采用烟气再循环法来对烟气进行回收利用，通常采用抽取一部分低温烟气直接送入炉内，或者与一次风或二次风混合后送入炉内。例如在使用天然气为燃料的锅炉中，将从锅炉释放的烟气直接与空气混合，降低助燃空气中氧气的密度，并将混合气体作为助燃气体在锅炉内与天然气混和，由此使天然气燃烧。

在采用这种方式时，虽然能够在一定程度上降低燃烧装置内氮氧化物的产生，但是并不能从根本上抑制氮氧化物的合成。首先，抽取一部分低温烟气直接送入炉内，炉内助燃空气的流量小，会出现燃烧不彻底的问题。其次，将烟气直接掺混到空气中，所需烟气量大，天然气稀释管道面积庞大。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而产生的，其目的在于提供一种能够有效减少氮氧化物合成的低氮燃烧装置以及低氮燃烧方法。

为实现本发明的目的采用如下的技术方案。

技术方案1的发明为一种低氮燃烧装置，具有点火装置、火焰检测装置、天然气管、烟气管、天然气稀释管、助燃空气室和插入所述助燃空气室内与所述助燃空气室连通的助燃空气导向管、喷火管。所述天然气管的出口端从所述天然气稀释管的入口端插入所述天然气稀释管的内部。所述烟气管经由所述天然气稀释管的周壁与所述天然气稀释管连通,所述天然气稀释管的出口端插入所述助燃空气室且从所述助燃空气导向管的位于所述助燃空气室内的入口插入所述助燃空气导向管的内部。在所述天然气稀释管的周壁的外表面与所述助燃空气导向管的周壁的内表面之间形成空气导向空间。所述喷火管位于所述助燃风导向管的后端。所述点火装置经由所述助燃空气室的内部和所述空气导向空间插入至所述天然气稀释管的出口端。

另外，技术方案2的发明，在技术方案1的发明的低氮燃烧装置中，所述点火装置包括点火器、点火枪和点火燃料管。所述点火器位于所述助燃空气室的外侧且与所述点火燃料管的一端连接，所述点火枪与所述点火燃料管的一端连接且插入至所述天然气稀释管的出口端，所述点火器借助被导入所述点火燃料管中的燃料与从助燃空气入口导入的助燃空气对所述点火枪进行点火。

另外，技术方案3的发明，在技术方案2的发明的低氮燃烧装置中，所述天然气管的出口端形成有天然气喷头，在所述天然气喷头内设置有旋扭片。

另外，技术方案4的发明，在技术方案3的发明的低氮燃烧装置中，在所述天然气喷头的出口端设置有导流管和导流罩，所述导流管与所述天然气喷头的出口端连接，所述导流罩与所述导流管的出口隔开间隔连接且使从所述导流管的出口喷出的天然气向四周扩散。

另外，技术方案5的发明，在技术方案2的发明的低氮燃烧装置中，在所述天然气管的出口端形成有天然气喷头，所述天然气喷头包括管壁和端壁，在所述天然气喷头的管壁上形成有多个通孔。

另外，技术方案6的发明，在技术方案5的发明的低氮燃烧装置中，在所述天然气喷头的端壁上形成有多个通孔。

另外，技术方案7的发明，在技术方案1至6中任一项所述的低氮燃烧装置中，在所述助燃空气导向管内，在靠近所述天然气稀释管的出口端的位置，设置有助燃空气旋流部件。

另外，技术方案8的发明，在技术方案1或2的发明的低氮燃烧装置中，所述火焰检测装置包括观火孔、第一火焰检测器和第二火焰检测器。所述观火孔和所述第一火焰检测器设置在所述天然气稀释管的入口端的端壁上，用于检测所述助燃空气导向管的出口端的火焰燃烧状态。所述第二火焰检测器设置在所述助燃空气室的入口端的端壁上，与所述点火器相邻且用于检测点火枪的火焰燃烧状态。

另外，技术方案9的发明，在技术方案8的发明的低氮燃烧装置中，所述低氮燃烧装置还具有控制装置，所述控制装置包括对天然气的流量进行控制的天然气控制装置、对烟气的流量进行控制的烟气控制装置和对助燃空气的流量进行控制的助燃空气控制装置。所述低氮燃烧装置还具有向所述天然气管中喷入空气对所述天然气管进行吹扫的吹扫支路，和向所述第一火焰检测器喷射空气对所述第一火焰检测器进行冷却的冷却支路。

另外，技术方案10的发明为一种低氮燃烧方法，所述低氮燃烧方法用于技术方案1至9中的任一项所述的低氮燃烧装置，所述低氮燃烧方法包括：烟气注入步骤，使来自锅炉的烟气进入所述烟气管内；天然气注入步骤，使天然气进入所述天然气稀释管内，与所述烟气进行混合，通过所述烟气掺入所述天然气，所述烟气对所述天然气进行稀释；助燃空气注入步骤，使助燃空气经由助燃空气室以及所述助燃空气导向管，与所述天然气和所述烟气的混合气体在喷火管混合；点燃步骤，通过所述点火装置点燃将所述天然气、所述烟气和所述助燃空气混合的混合气体，火焰从喷火管喷出。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果。

根据技术方案1的发明，在现有技术中，将烟气直接掺混到空气中，然后将这样的混合气体在炉窑内与天然气混合，进行点火，这样所需烟气量大，烟气管道面积庞大。相对于此，在本发明中，由于天然气管插入天然气稀释管的内部，然后天然气稀释管再插入至助燃空气室与助燃空气导管中，从而，能够使得烟气掺入天然气内，天然气在天然气稀释管内先进行混合，以此稀释天然气，达到降低天然气热值的目的，然后使天然气与烟气的混合气体与助燃空气混合燃烧，这样就不需要庞大的用于将烟气与空气进行混的管道，从而锅炉的结构变得简单，降低了锅炉整体的制造难度。另外，由于天然气稀释管位于助燃空气室中，插入助燃空气导向管的内部，且助燃空气导向管也位于助燃空气室内部，各个管道为相互套接的连接关系，并且在天然气稀释管的周壁的外表面与助燃空气导向管的周壁的内表面之间形成有空气导向空间。天然气与烟气的混合气体经由天然气稀释管进入助燃空气导向管内，并与经由空气导向空间进入到助燃空气导向管内的助燃空气进行混合。因此，套接的连接方式能够使得整体结构更为紧凑合理，有效减小装置的体积，从而使得气体混合的空间减小，气体间的混合更加均匀。

根据技术方案2的发明，点火装置中设置有点火器以及点火枪两种点火装置，点火器能在一瞬间提供足够的能量点燃混合气体并能稳定火焰，而点火枪为长明火。因此，两种点火装置能够同时为混合气体提供火源，点火枪的长明火设计还能有效防止直接点大火时点不着的情况出现。

根据技术方案3的发明，天然气管的出口端设置有天然气喷头，在天然气喷头内设置有旋扭片。因此，当天然气喷出时，能够使得经由旋扭片的天然气呈旋涡状，使天然气与烟气混合更为充分。

根据技术方案4的发明，天然气喷头的出口端在加有旋扭片的基础上，又设置有导流管和锥面为弧形的锥形导流罩。因此，弧形的导流罩能够使得呈旋涡状的天然气沿弧线向外扩散，使得天然气与烟气混合时更加充分，以此稀释天然气，达到降低天然气热值的目的，从而降低火焰燃烧的温度，从根本上减少了氮氧化物的合成，实现了低氮燃烧的效果。

根据技术方案5的发明，天然气管的出口端形成有天然气喷头，在天然气喷头的管壁上形成有多个通孔，天然气经由多个通孔进入到天然气稀释管内。因此，多个通孔的设计能够使得经由通孔的天然气呈旋涡状，进而天然气与天然气稀释管内的烟气混合更为均匀。

根据技术方案6的发明，在天然气喷头的管壁上形成有多个通孔的基础上，天然气喷头的端壁上也形成有通孔。因此，在端壁上增加通孔的设计能够增加天然气进入天然气稀释管的流量，从而使得天然气与天然气稀释管内的烟气混合更为均匀。

根据技术方案7的发明，在靠近天然气稀释管的出口端的位置上设置有助燃空气旋流部件，天然气和烟气的混合气体、助燃空气都经由助燃空气旋流部件进入到助燃空气导向管内。因此，助燃空气导向管能够对气体起到导向的作用，增加气体扩散面积，使得气体间的混合更为均匀，有助于混合气体的充分燃烧，以此减少氮氧化物的合成，实现低氮燃烧的效果。

根据技术方案8的发明，火焰检测装置包括观火孔、第一火焰检测器和第二火焰检测器。在天然气稀释管的入口端的端壁上设置有观火孔和第一火焰检测器，分别用于观测和检测助燃空气导向管的出口端的火焰燃烧状态。在助燃空气室的入口端的端壁上设置有与点火器相邻的第二火焰检测器，用于检测点火枪的火焰燃烧状态。因此，设置观火孔以及检测器能够实时观测和检测火焰燃烧状态，从而有效避免火焰熄火的情况出现，使得装置能够持续正常地运转。

根据技术方案9的发明，天然气控制装置能够对天然气的流量进行控制，烟气控制装置能够对烟气的流量进行控制，助燃空气控制装置能够对助燃空气的流量进行控制。因此，控制装置的设置能够使得天然气、烟气以及助燃空气的流量得以合理地操控。烟气的流量不同，天然气的热值不同，通过控制烟气的流量，达到降低天然气热值的目的。通过控制天然气的热值，来降低天然气的温度，低温燃烧可以达到减少氮氧化物的产生甚至不产生氮氧化物，以此实现低氮燃烧的效果。另外，低氮燃烧装置中还具有吹扫支路以及冷却支路。其中，吹扫支路用于向天然气管中喷入空气，并对天然气管进行吹扫。因此，当长期停炉时，天然气管停气后，吹扫支路的吹扫作用能够使得其内的空气将天然气管内的残余天然气及时排出，防止着火。另外，冷却支路向第一火焰检测器喷射空气，并对第一火焰检测器进行冷却。因此，冷却支路能够冷却火焰检测器探头，确保火焰检测器在锅炉内最佳检测点安全可靠地运行，以此保证火焰检测的检测效果以及火检检测器探头的寿命。

根据技术方案10的发明，在现有技术中，在使用天然气为燃料的锅炉中，将从锅炉释放的烟气直接与空气混合，并将混合气体作为助燃气体在炉窑内与天然气混合，由此使天然气燃烧，采用这样的方法，所需烟气量大，烟气管道面积庞大。相对于此，在本实施方式中，由于烟气经由烟气入口进入烟气管内，天然气经由天然气管进入天然气稀释管内，从而，能够使得烟气掺入天然气内，以此稀释天然气，达到降低天然气热值的目的，然后使天然气与烟气的混合气体与助燃空气混合燃烧，这样就不需要庞大的用于将烟气与空气进行混的管道，从而锅炉的结构变得简单，降低了锅炉整体的制造难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是表示本发明的低氮燃烧装置的整体结构示意图。

图2是表示本发明的低氮燃烧装置的左视图。

图3是表示本发明的低氮燃烧装置与控制装置连接的结构示意图。

图4是表示本发明的低氮燃烧装置中天然气喷头的第一实施例的结构示意图。

图5是表示本发明的低氮燃烧装置中天然气喷头的第一实施例的结构示意图的左视图。

图6是表示本发明的低氮燃烧装置中天然气喷头的第二实施例的结构示意图。

图7是表示本发明的低氮燃烧装置中天然气喷头的第三实施例的结构示意图。

图8是表示本发明的低氮燃烧装置中天然气喷头的第三实施例的结构示意图的A-A的剖视图。

图9是表示本发明的低氮燃烧装置中天然气喷头的第四实施例的结构示意图。

图10是表示本发明的低氮燃烧装置中天然气喷头的第四实施例的结构示意图的B-B的剖视图。

附图标记说明

100-天然气管；110-天然气喷头；111-旋扭片；112-导流管；113-导流罩；200-烟气管；201-天然气稀释管；210-观火孔；220-第一火焰检测器；230-助燃空气旋流部件；300-助燃空气室；400-助燃空气导向管；401-喷火管；410-空气导向空间；500-点火装置；510-点火器；520-点火燃料管；530-点火枪；540-第二火焰检测器；550-助燃空气入口；610-天然气控制装置；620-烟气控制装置；630-助燃空气控制装置；710-天然气支路；720-天然气点火支路；730-吹扫支路；740-冷却支路；750-第一助燃支路；760-第二助燃支路；800-锅炉；810-烟气出口；820-烟气入口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1是表示本发明的低氮燃烧装置的整体结构示意图。图2是表示本发明的低氮燃烧装置的左视图。图3是表示本发明的低氮燃烧装置与控制装置连接的结构示意图。

如图1至图3所示，该低氮燃烧装置包括天然气管100、烟气管200、天然气稀释管201、助燃空气室300、插入助燃空气室300内与助燃空气室300连通的助燃空气导向管400、喷火管401和点火装置500。

天然气管100的入口端位于天然气稀释管201外壁的左侧，天然气管100的出口端插入到天然气稀释管201的内部，并且在天然气管100的出口端形成有天然气喷头110。天然气管100内的天然气经由天然气喷头110进入到天然气稀释管201内，推动天然气稀释管201内的烟气前行，并与烟气混和。天然气稀释管201的出口端从助燃空气室300的左端插入助燃空气室300内，向助燃空气室300的右端延伸，并在助燃空气室300中插入到助燃空气导向管400内。

另外，烟气管200经由天然气稀释管201的周壁与天然气稀释管201连通。另外，在助燃空气导向管400的周壁的内表面与天然气稀释管201的周壁的外表面之间形成有空气导向空间410，助燃空气室300内的助燃空气经助燃空气导向管400进入空气导向空间410内，并经由助燃空气旋流部件230进入助燃空气导向管400的出口端喷火管401，在此处与天然气和烟气的混合物进行混合。

助燃空气导向管400的出口端有喷火管401通过法兰与锅炉800连接，具体地说，助燃空气导向管400安装在锅炉800的炉壁上，其出口端的喷火管401直接进入到锅炉800内或与锅炉800的内腔同齐。经混合后的天然气、烟气以及助燃空气，经由焊接在天然气稀释管201出口端的助燃空气旋流部件230进入到助燃空气导向管400的出口端喷火管401内，并与锅炉800连通。

另外，点火装置500包括点火器510、点火燃料管520和长条状的点火枪530。点火器510位于助燃空气室300的左端的外侧，并与点火燃料管520的一端连接，点火枪530与点火燃料管520的另一端连接，且延伸到天然气稀释管201的出口端。点火器510借助被导入点火燃料管520中的天然气与从助燃空气入口550导入的助燃空气对点火枪530进行点火。经点燃后的点火枪530对天然气稀释管201的出口端的天然气、烟气以及助燃空气的混合气体进行点燃操作。

另外，本发明的低氮燃烧装置还具有火焰检测装置。火焰检测装置包括观火孔210、第一火焰检测器220和第二火焰检测器540。在天然气稀释管201的左端即入口端的端壁上设置有观火孔210和第一火焰检测器220，分别用于观测和检测助燃空气导向管400的出口端的火焰燃烧状态。在助燃空气室300的左端的端壁上设置有与点火器510相邻且用于检测点火枪530的火焰燃烧状态的第二火焰检测器540。

另外，本发明的低氮燃烧装置还具有控制装置。控制装置包括天然气控制装置610、烟气控制装置620和助燃空气控制装置630。

天然气控制装置610根据锅炉800所需要的热量，通过流量控制阀来控制天然气进入到天然气管100的流量。锅炉800中的烟气经烟气出口810流出，经烟气控制装置620和烟气入口820被引入到天然气稀释管201内，烟气控制装置620通过变频风机来控制烟气进入到天然气稀释管201的流量。助燃空气控制装置630根据天然气的流量，通过变频风机来控制进入到助燃空气室300的助燃空气的流量。

具体地说，天然气供给源通过天然气支路710与天然气管100的入口连接，为天然气管100提供天然气燃料。锅炉的烟气出口810经由烟气支路与天然气稀释管201的入口连接，以降低天然气的热值，由此减少燃烧过程中的氮氧化物的产生。空气供给源分为第一空气供给源和第二空气供给源。第一空气供给源经由第一助燃支路750以及助燃空气入口550与助燃空气室300连接，第二空气供给源经由第二助燃支路760与助燃空气室300连接，将助燃空气通入到助燃空气室300内，为燃料提供燃烧时所需的氧气。

另外，天然气供给源还经由天然气点火支路720与点火燃料管520连接，为点火装置500提供天然气燃料。另外，空气供给源还经由吹扫支路730与天然气管的入口连接，通过向天然气管100中喷入空气，对天然气管100进行吹扫，将天然气管100内残余天然气及时排出，防止着火。另外，空气供给源还经由冷却支路740向第一火焰检测器220喷射空气，对第一火焰检测器220进行冷却，以此保证其在最佳检测点安全可靠地运行。

以下，基于附图说明天然气喷头110各种结构形式。

第一实施例

图4是表示本发明的低氮燃烧装置中天然气喷头的第一实施例的结构示意图。图5是表示本发明的低氮燃烧装置中天然气喷头的第一实施例的结构示意图的左视图。

如图4和图5所示，天然气喷头110由天然气管100的前端形成，在天然气喷头110内设置有旋扭片111，位于天然气管100出口端的中心位置。天然气经由旋扭片111喷出后，进入到天然气稀释管201内，呈漩涡状，推动天然气稀释管201内的烟气前行，并在天然气稀释管201的出口端与烟气混和。

第二实施例

图6是表示本发明的低氮燃烧装置中天然气喷头的第二实施例的结构示意图。

如图6所示，天然气喷头110由天然气管100的前端形成，在天然气喷头110的出口端还安装有导流管112和导流罩113。

具体地说，在天然气喷头110内设置有旋扭片111，位于天然气管100出口端的中心位置。在此基础上，在天然气喷头110的出口端还增加有导流管112和锥形的导流罩113。天然气经由旋扭片111后，呈漩涡状，旋涡状的天然气经由导流管112的出口进入到弧形的导流罩113内，使得天然气延弧线向天然气稀释管201内扩散，推动天然气稀释管201内的烟气前行，并在天然气稀释管201的出口端与烟气混和。

第三实施例

图7是表示本发明的低氮燃烧装置中天然气喷头的第三实施例的结构示意图。图8是表示本发明的低氮燃烧装置中天然气喷头的第三实施例的结构示意图的A-A的剖视图。。

如图7和图8所示，天然气喷头110由天然气管100的前端形成，在天然气喷头110的管壁上形成有多个半径相同的圆形通孔。天然气经由天然气喷头110上的通孔进入到天然气稀释管201内，推动天然气稀释管201内的烟气前行，并在天然气稀释管201的出口端与烟气混和。

第四实施例

图9是表示本发明的低氮燃烧装置中天然气喷头的第四实施例的结构示意图。图10是表示本发明的低氮燃烧装置中天然气喷头的第四实施例的结构示意图的B-B的剖视图。

如图9和图10所示，天然气喷头110由天然气管100的前端形成，在天然气喷头110的管壁上形成有多个半径形同的圆形通孔，在天然气喷头的端壁上也形成有多个半径形同的圆形通孔。天然气经由天然气喷头110上的通孔进入到天然气稀释管201内，推动天然气稀释管201内的烟气前行，并在天然气稀释管201的出口端与烟气混和。

另外，在低氮燃烧装置中可以使用如下的低氮燃烧方法，该低氮燃烧方法包括：烟气注入步骤，使来自锅炉的烟气进入烟气管内；天然气注入步骤，使天然气进入天然气稀释管内，与烟气进行混合，通过烟气掺入天然气，使得烟气对天然气进行稀释；助燃空气注入步骤，使助燃空气经由助燃空气室以及助燃空气导向管，与天然气和烟气的混合气体在喷火管处混合；点燃步骤，通过点火装置点燃将天然气、烟气和助燃空气混合的混合气体，火焰从喷火管喷出。

具体地说，锅炉内的烟气经由烟气出口810流出，并经烟气入口820进入到天然气稀释管201内。天然气经由天然气管100进入到天然气稀释管201内，与天然气稀释管201内的烟气进行混合，并经由助燃空气旋流部件230进入助燃空气导向管400内。助燃空气经由助燃空气室300进入到助燃空气导向管400，并与天然气以及烟气进行混合，经混合后的气体由点火装置500进行点燃操作。

以上对本发明的一个具体实施方式的结构进行说明，下面说明低氮燃烧装置的运转方式。

烟气由引风机从锅炉800尾部的烟气出口810流出，经烟气入口820被烟气控制装置620引入到天然气稀释管201内。天然气通过天然气控制装置610经由天然气支路710进入到天然气管100，天然气经由天然气喷头110进入天然气稀释管201内，推动天然气稀释管201内的烟气前行，并与烟气混和。助燃空气通过助燃空气控制装置630后进入到助燃空气室300，并经空气导向空间410进入助燃空气导向管400，最后经助燃空气旋流部件230后进入助燃空气导向管400的出口端，与天然气稀释管201的出口端的天然气以及烟气混合，由点火装置500将混合气体进行引燃，并通入锅炉800内。

通过上面的装置以及方法，能够利用将烟气掺入天然气，将天然气进行稀释，降低了天然气的热值，从而降低了火焰燃烧的温度，从根本上减少了氮氧化物的合成，实现了低氮燃烧的效果。

另外，在现有技术中，将烟气直接掺混到空气中，然后将这样的混合气体与天然气混和，进行点火，这样所需烟气量大，天然气稀释管道面积庞大。相对于此，在本实施方式中，由于天然气管插入天然气稀释管的内部，然后天然气稀释管再插入至助燃空气室与助燃空气导管中，从而，能够使得烟气掺入天然气中，与天然气进行混合，以此稀释天然气，达到降低天然气热值的目的，然后使天然气与烟气的混合气体与助燃空气混合燃烧，这样就不需要庞大的用于将烟气与空气进行混的管道，从而锅炉的结构变得简单，降低了锅炉整体的制造难度。

另外，在上述实施方式中，由于天然气稀释管位于助燃空气室中，插入助燃空气导向管的内部，且助燃空气导向管也位于助燃空气室内部，各个管道为相互套接的连接关系，并且在天然气稀释管的周壁的外表面与助燃空气导向管的周壁的内表面之间形成有空气导向空间。天然气与烟气的混合气体经由天然气稀释管进入助燃空气导向管内，并与经由空气导向空间进入到助燃空气导向管内的助燃空气进行混合。因此，套接的连接方式能够使得整体结构更为紧凑合理，有效减小装置的体积，从而使得气体混合的空间减小，气体间的混合更加均匀。

另外，在上述实施方式中，由于点火装置中设置有点火器以及点火枪两种点火装置，点火器能在一瞬间提供足够的能量点燃混合气体并能稳定火焰，而点火枪为长明火。因此，两种点火装置能够同时为混合气体提供火源，点火枪的长明火设计还能有效防止直接点大火时点不着的情况出现。

另外，在上述实施方式中，由于天然气管的出口端设置有天然气喷头，在天然气喷头内设置有旋扭片。因此，当天然气喷出时，能够使得经由旋扭片的天然气呈旋涡状，使天然气与烟气混合更为充分。

另外，在上述的实施方式中，由于天然气喷头的出口端在加有旋扭片的基础上，又设置有导流管和锥面为弧形的锥形导流罩。因此，弧形的导流罩能够使得呈旋涡状的天然气沿弧线向外扩散，使得天然气与烟气混合时更加充分，以此稀释天然气，达到降低天然气热值的目的，从而降低火焰燃烧的温度，从根本上减少了氮氧化物的合成，实现了低氮燃烧的效果。

另外，在上述实施方式中，由于天然气管的出口端形成有天然气喷头，在天然气喷头的管壁上形成有多个通孔，天然气经由多个通孔进入到天然气稀释管内。因此，多个通孔的设计能够使得经由通孔的天然气呈旋涡状，进而天然气与天然气稀释管内的烟气混合更为均匀。

另外，在上述实施方式中，由于在天然气喷头的管壁上形成有多个通孔的基础上，天然气喷头的端壁上也形成有通孔。因此，在端壁上增加通孔的设计能够增加天然气进入天然气稀释管的流量，从而使得天然气与天然气稀释管内的烟气混合更为均匀。

另外，在上述实施方式中，由于在靠近天然气稀释管的出口端的位置上设置有助燃空气旋流部件，天然气和烟气的混合气体、助燃空气都经由助燃空气旋流部件进入到助燃空气导向管内。因此，助燃空气导向管能够对气体起到导向的作用，增加气体扩散面积，使得气体间的混合更为均匀，有助于混合气体的充分燃烧，以此减少氮氧化物的合成，实现低氮燃烧的效果。

另外，在上述实施方式中，由于火焰检测装置包括观火孔、第一火焰检测器、和第二火焰检测器。在天然气稀释管的入口端的端壁上设置有观火孔和第一火焰检测器，分别用于观测和检测助燃空气导向管的出口端的火焰燃烧状态。在助燃空气室的入口端的端壁上设置有与点火器相邻的第二火焰检测器，用于检测点火枪的火焰燃烧状态。因此，设置观火孔以及检测器能够实时观测和检测火焰燃烧状态，从而有效避免火焰熄火的情况出现，使得装置能够持续正常地运转。

另外，在上述实施方式中，由于天然气控制装置能够对天然气的流量进行控制，烟气控制装置能够对烟气的流量进行控制，助燃空气控制装置能够对助燃空气的流量进行控制。因此，控制装置的设置能够使得天然气、烟气以及助燃空气的流量得以合理地操控。烟气的流量不同，天然气的热值不同，通过控制烟气的流量，达到降低天然气热值的目的。通过控制天然气的热值，来降低天然气的温度，低温燃烧可以达到减少氮氧化物的产生甚至不产生氮氧化物，以此实现低氮燃烧的效果。

另外，在上述实施方式中，由于低氮燃烧装置中还具有吹扫支路以及冷却支路。其中，吹扫支路用于向天然气管中喷入空气，并对天然气管进行吹扫。因此，当长期停炉时，天然气管停气后，吹扫支路的吹扫作用能够使得其内的空气将天然气管内的残余天然气及时排出，防止着火。另外，冷却支路向第一火焰检测器喷射空气，并对第一火焰检测器进行冷却。因此，冷却支路能够冷却火焰检测器探头，确保火焰检测器在锅炉内最佳检测点安全可靠地运行，以此保证火焰检测的检测效果以及火检检测器探头的寿命。另外，在上述实施方式中，天然气管的入口端位于天然气稀释管的外壁的左侧，天然气管的出口端从天然气稀释管的入口端插入天然气稀释管的内部。但不限于此，天然气管的入口端可以位于天然气稀释管的外壁的任意位置，天然气管的出口端也可以从天然气稀释管的任意位置插入天然气稀释管的内部，只要配置合理即可。

另外，在上述实施方式中，天然气管的出口端形成有天然气喷头，天然气喷头内设置有旋扭片。但不限于此，天然气喷头内可以不设置旋扭片，天然气仍能经天然气喷头进入天然气稀释管内。但是天然气喷头内设置旋扭片，能够使得天然气呈旋涡状，有利于与天然气稀释管内的烟气充分混合。

另外，在上述实施方式中，在天然气喷头的出口端设置有导流管和锥形的导流罩。但不限于此，导流罩可以为圆筒状或其他形状，也可以不设置导流管和导流罩，同样能够达到上述效果。

另外，在上述实施方式中，在天然气喷头的管壁上形成有多个半径相同的圆形通孔。但不限于此，圆形通孔的半径可以按照混合的需要设定为不同值，通孔的形状也可以为矩形、方形或菱形，也可以不形成通孔，同样能够达到上述效果。

另外，在上述实施方式中，在天然气喷头的端壁上也形成有多个半径形同的圆形通孔。但不限于此，圆形通孔的半径可以为不同值，通孔的形状可以为矩形、方形或菱形，也可以不形成通孔，同样能够达到上述效果。

另外，在上述实施方式中，天然气喷头为天然气管的出口端的一部分，但不限于此，可以在天然气管的出口端套设另外的天然气喷头，同样能够达到上述效果。

另外，在上述实施方式中，在靠近天然气稀释管的出口端的位置，焊接有助燃空气旋流部件。但不限于此，助燃空气旋流部件可以焊接在天然气稀释管的任意位置上，具体所在位置只要配置合理即可。另外，也可以通过螺栓、螺钉等将助燃空气旋流部件与助燃空气导向管连接。而且也可以不设置助燃空气旋流部件，只要能够将助燃空气与烟气和天然气混合即可。

另外，在上述实施方式中，在所述天然气稀释管的入口端的端壁上设置有观火孔和第一火焰检测器，在助燃空气室的入口端的端壁上设置有与点火器相邻的第二火焰检测器。但不限于此，观火孔、第一火焰检测器以及第二火焰检测器，可以位于低氮燃烧装置的任意管外壁上的任意位置，具体所在位置只要配置合理即可。也可以不设置观火孔和第一火焰检测器，只要能够实现即可。

另外，在上述实施方式中，还具有控制装置，包括对天然气的流量进行控制的天然气控制装置、对烟气的流量进行控制的烟气控制装置和对助燃空气的流量进行控制的助燃空气控制装置。但不限于此，可以不设置控制装置，同样能够达到上述效果。但是，设置有控制装置，能够合理控制天然气、烟气以及助燃空气的流量，能够更好地达到低氮燃烧的效果。

另外，在上述实施方式中，还具有吹扫支路和冷却支路。天然气管向天然气管中喷入空气，并对天然气管进行吹扫的吹扫支路，冷却支路向第一火焰检测器喷射空气，并对第一火焰检测器进行冷却的冷却支路。但不限于此，可以不设置天然气管和冷却支路，同样能够达到上述效果。但是，设置有吹扫支路和冷却支路，能够更好地保护装置，延长检测器的使用寿命。

另外，本发明的低氮燃烧装置，可以由上述的各种结构组合而成，同样能够发挥上述的效果。

最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照上述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种低氮燃烧装置，其特征在于，

具有点火装置、火焰检测装置、天然气管、烟气管、天然气稀释管、助燃空气室和插入所述助燃空气室内与所述助燃空气室连通的助燃空气导向管、喷火管，

所述天然气管的出口端从所述天然气稀释管的入口端插入所述天然气稀释管的内部，

所述烟气管经由所述天然气稀释管的周壁与所述天然气稀释管连通,

所述天然气稀释管的出口端插入所述助燃空气室且从所述助燃空气导向管的位于所述助燃空气室内的入口插入所述助燃空气导向管的内部，

在所述天然气稀释管的周壁的外表面与所述助燃空气导向管的周壁的内表面之间形成空气导向空间，

所述喷火管位于所述助燃空气导向管的后端，

所述点火装置经由所述助燃空气室的内部和所述空气导向空间插入至所述天然气稀释管的出口端。

2.根据权利要求1所述的低氮燃烧装置，其特征在于，

所述点火装置包括点火器、点火枪和点火燃料管，

所述点火器位于所述助燃空气室的外侧且与所述点火燃料管的一端连接，所述点火枪与所述点火燃料管的一端连接且插入至所述天然气稀释管的出口端，所述点火器借助被导入所述点火燃料管中的燃料与从助燃空气入口导入的助燃空气对所述点火枪进行点火。

3.根据权利要求2所述的低氮燃烧装置，其特征在于，

所述天然气管的出口端形成有天然气喷头，在所述天然气喷头内设置有旋扭片。

4.根据权利要求3所述的低氮燃烧装置，其特征在于，

在所述天然气喷头的出口端设置有导流管和导流罩，

所述导流管与所述天然气喷头的出口端连接，所述导流罩与所述导流管的出口隔开间隔连接且使从所述导流管的出口喷出的天然气向四周扩散。

5.根据权利要求2所述的低氮燃烧装置，其特征在于，

在所述天然气管的出口端形成有天然气喷头，所述天然气喷头包括管壁和端壁，在所述天然气喷头的管壁上形成有多个通孔。

6.根据权利要求5所述的低氮燃烧装置，其特征在于，在所述天然气喷头的端壁上形成有多个通孔。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的低氮燃烧装置，其特征在于，

在所述助燃空气导向管内，在靠近所述天然气稀释管的出口端的位置，设置有助燃空气旋流部件。

8.根据权利要求1或2所述的低氮燃烧装置，其特征在于，

所述火焰检测装置包括观火孔、第一火焰检测器和第二火焰检测器,

所述观火孔和所述第一火焰检测器设置在所述天然气稀释管的入口端的端壁上，用于检测所述助燃空气导向管的出口端的火焰燃烧状态，

所述第二火焰检测器设置在所述助燃空气室侧壁上，与所述点火器相邻且用于检测点火枪的火焰燃烧状态。

9.根据权利要求8所述的低氮燃烧装置，其特征在于，

所述低氮燃烧装置还具有控制装置，所述控制装置包括对天然气的流量进行控制的天然气控制装置、对烟气的流量进行控制的烟气控制装置和对助燃空气的流量进行控制的助燃空气控制装置，

所述低氮燃烧装置还具有向所述天然气管中喷入空气对所述天然气管进行吹扫的吹扫支路，和向所述第一火焰检测器喷射空气对所述第一火焰检测器进行冷却的冷却支路。

10.一种低氮燃烧方法，其特征在于，

所述低氮燃烧方法用于权利要求1至9中的任一项所述的低氮燃烧装置，

所述低氮燃烧方法包括：

烟气注入步骤，使来自锅炉的烟气进入所述烟气管内；

天然气注入步骤，使天然气进入所述天然气稀释管内，使所述烟气掺入所述天然气，通过所述烟气对所述天然气进行稀释；

助燃空气注入步骤，使助燃空气经由助燃空气室以及所述助燃空气导向管，与所述天然气和所述烟气的混合气体在喷火管混合；

点燃步骤，通过所述点火装置点燃将所述天然气、所述烟气和所述助燃空气混合的混合气体，火焰从喷火管喷出。