CN106642114B - 一种带枪头自稳燃装置的超低氮气体燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带枪头自稳燃装置的超低氮气体燃烧器，包括燃烧器箱壳、内中心风筒、中心燃料筒、外中心风筒、旋流风筒及若干气体燃料喷枪；内中心风筒、中心燃料筒、外中心风筒、旋流风筒及燃烧器箱壳由内到外依次布置；燃烧器箱壳的外侧设有燃气环形集箱，气体燃料喷枪枪头的侧面布置带防风罩或稳焰盘的微量燃料枪，微量燃料枪的顶部设置有第一燃料出气口，微量燃料枪顶部的侧面设有若干第二燃料出气口，稳焰盘或防风罩布置于微量燃料枪顶部的侧面，该燃烧器燃烧稳定、具有高燃烧效率、低氮氧化物排放、低成本及结构简单的特点。

Description

一种带枪头自稳燃装置的超低氮气体燃烧器
技术领域
本发明属于超低氮清洁燃烧技术领域，涉及一种带枪头自稳燃装置的超低氮气体燃烧器。
背景技术
近年来，能源的需求量和价格都不断攀升，而能源供给却相对紧张，能源缺口问题日趋显著，同时全球环境问题不断凸显，譬如气候变暖、酸雨和光化学烟雾问题，使得环境问题日益受到社会关注，目前，世界能源供给主要依赖于化石能源，燃烧是其能源转换的主要方式，它将燃料的化学能转换为热能，通过燃烧矿物燃料所获得的能量占世界总能量消耗的90％以上，节能减排任务艰巨。
气体燃料具有较高的燃烧效率和低污染排放等特点，所以气体燃料作为清洁能源广泛应用于电力、化工、冶金、建材等行业的工业炉(窑)及锅炉中。而作为其关键设备的气体燃烧器，研究不断取得进展。但对它的研究主要集中在对燃烧器的性能改进方面。而对污染物控制方面关注的还远远不够。
随着最新的《大气污染物排放标准》(GB13223-2011)的实施，到2017年4月1日北京所有燃气锅炉的NOx排放质量浓度控制标准降为30mg/m3(标态，3.5％O2)。单靠传统的燃气燃烧器已经不能满足排放要求。因此急需开发出低NOx气体燃烧器以满足最新的环保标准。
目前，气体燃烧器的研究越来越受学者关注，以期望找到性能更高，排放更低的燃烧器来改善燃烧效率和燃烧污染物排放。国内学者在燃烧器技术领域的研究主要集中在燃煤燃烧器方面，而对于气体燃烧器方面的研究甚少，其技术和设备主要依赖进口。最新的环保排放标准非常严格，目前世界上只有几家著名的燃气燃烧器厂商如德国威索、意大利百得等可以达到该标准，且其设备结构复杂、价格非常昂贵。随着环保标准的日趋严格，燃气锅炉节能环保改造迫在眉睫，因此，急需要一种高燃烧效率、低氮氧化物排放、成本较低的气体燃烧器。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种带带枪头自稳燃装置的超低氮气体燃烧器，该燃烧器采用烟气再循环时，燃烧稳定、具有高燃烧效率、低氮氧化物排放、低成本及结构简单的特点。
为达到上述目的，本发明所述的带枪头自稳燃装置的超低氮气体燃烧器包括燃烧器箱壳、内中心风筒、中心燃料筒、外中心风筒、旋流风筒及若干气体燃料喷枪；
内中心风筒、中心燃料筒、外中心风筒、旋流风筒及燃烧器箱壳由内到外依次布置，其中，内中心风筒与中心燃料筒之间形成环形间隙，中心燃料筒与外中心风筒之间形成环形的外中心风区域，外中心风筒与旋流风筒之间形成环形的旋流风区域，旋流风筒与燃烧器箱壳之间形成环形的直流风区域；燃烧器箱壳的侧面设有助燃气体入口，助燃气体入口分为四路，其中，第一路与内中心风筒相连通，第二路与外中心风筒侧面的入风口相连通，第三路与旋流风区域相连通，第四路与直流风区域相连通；
燃烧器箱壳的外侧设有燃气环形集箱，燃气环形集箱与气体燃料喷枪的入口及所述环形间隙相连通，气体燃料喷枪的枪头穿过直流风区域，且气体燃料喷枪枪头的侧面布置有稳燃装置，稳燃装置的内部布置微量稳燃燃料枪，微量稳燃燃料枪的顶部设置有轴向燃料出气口，微量稳燃燃料枪的侧面设有若干径向燃料出气口，微量稳燃燃料枪的燃料入口与气体燃料喷枪侧面的燃料出口或燃气环形集箱的出口相连通。
稳燃装置为防风罩。
稳燃装置为稳焰盘。
外中心风筒侧面的入风口处设置有用于调节进入到外中心风筒内的风量的挡风板。
气体燃料喷枪的枪头端面为10°-40°的斜面，且气体燃料喷枪的枪头端面正对燃烧器箱壳。
还包括环形挡块，其中，环形间隙喷出的中心燃料经环形挡块遮挡后的方向与外中心风区域喷出的外中心风方向之间的夹角为40-60°。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述带枪头自稳燃装置的超低氮气体燃烧器在工作时，助燃气体经内中心风筒、外中心风区域、旋流风区域及直流风区域分四级喷出，燃料经气体燃料喷枪、微量燃料枪及环形间隙分三级与助燃气体混合，从而使阻燃气体与燃料实现均匀混合，同时，环形间隙喷出的中心气体燃料与外中心风区域输出的外中心风相配合，气体燃料喷枪喷出的气体燃料在燃烧器的候口区域形成扩散型扇形区域，微量燃料枪与各组气体燃料枪形成相互呼应，维持微量燃料枪与气体燃料喷枪的根部稳燃，防止脱火，同时各微量燃料枪设有稳焰盘或防风罩，保证火焰稳定，从而提高燃烧器的燃烧效率，降低氮氧化物的排放，同时结构简单，成本低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的侧视图；
图3为本发明中气体燃料喷枪7与微量燃料枪10的结构示意图；
图4为图3的俯视图。
其中，1为内中心风筒、2为环形挡块、3为中心燃料筒、4为外中心风筒、5为旋流风筒、6为直流风区域、7为气体燃料喷枪、8为稳焰盘或防风罩、9为挡风板、10为微量燃料枪、11为燃气环形集箱、12为燃烧器箱壳、13为助燃气体入口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的带枪头自稳燃装置的超低氮气体燃烧器包括燃烧器箱壳12、内中心风筒1、中心燃料筒3、外中心风筒4、旋流风筒5及若干气体燃料喷枪7；内中心风筒1、中心燃料筒3、外中心风筒4、旋流风筒5及燃烧器箱壳12由内到外依次布置，其中，内中心风筒1与中心燃料筒3之间形成环形间隙，中心燃料筒3与外中心风筒4之间形成环形的外中心风区域，外中心风筒4与旋流风筒5之间形成环形的旋流风区域，旋流风筒5与燃烧器箱壳12之间形成环形的直流风区域6；燃烧器箱壳12的侧面设有助燃气体入口13，助燃气体入口13分为四路，其中，第一路与内中心风筒1相连通，第二路与外中心风筒4侧面的入风口相连通，第三路与旋流风区域相连通，第四路与直流风区域6相连通；燃烧器箱壳12的外侧设有燃气环形集箱11，燃气环形集箱11与气体燃料喷枪7的入口及所述环形间隙相连通，气体燃料喷枪7的枪头穿过直流风区域6，且气体燃料喷枪7枪头的侧面布置有稳燃装置8，稳燃装置8的内部布置微量稳燃燃料枪10，微量稳燃燃料枪10的顶部设置有轴向燃料出气口，微量稳燃燃料枪10的侧面设有若干径向燃料出气口，微量稳燃燃料枪10的燃料入口与气体燃料喷枪7侧面的燃料出口或燃气环形集箱的出口相连通；稳燃装置8为防风罩或稳焰盘。
各气体燃料喷枪7呈环形等间距分布；外中心风筒4侧面的入风口处设置有用于调节进入到外中心风筒4内的风量的挡风板9；气体燃料喷枪7的枪头端面为10°-40°的斜面，且气体燃料喷枪7的枪头端面正对燃烧器箱壳12。本发明还包括环形挡块2，其中，环形间隙喷出的中心燃料经环形挡块2遮挡后的方向与外中心风区域喷出的外中心风方向之间的夹角为40-60°。其中，第二燃料出气口针对气体燃料喷枪7的枪头端面。
本发明通过气体燃料与助燃空气多级分级达到超混合状态，以达到最大程度降低氮氧化物的目的，同时通过调节各级气体燃料量、风量来达到高的负荷调节性、炉膛及燃料适应性，在具体操作时，本发明为蒸汽锅炉、热水锅炉以及加热炉等燃气锅炉脱销提供了一种经济改造技术路线，在不增加脱硝设备情况下，就单靠燃烧器就把燃气锅炉氮氧化物排放降低到60mg/m3(标态，3.5％O2)以下，如在此基础上增加烟气再循环技术措施，燃气锅炉氮氧化物排放降低到30mg/m3(标态，3.5％O2)以下满足最新的环保标准要求。

Claims (6)

1.一种带枪头自稳燃装置的超低氮气体燃烧器，包括内中心风筒(1)、若干气体燃料喷枪(7)，其特征在于，还包括燃烧器箱壳(12)、中心燃料筒(3)、外中心风筒(4)及旋流风筒(5)；
内中心风筒(1)、中心燃料筒(3)、外中心风筒(4)、旋流风筒(5)及燃烧器箱壳(12)由内到外依次布置，其中，内中心风筒(1)与中心燃料筒(3)之间形成环形间隙，中心燃料筒(3)与外中心风筒(4)之间形成环形的外中心风区域，外中心风筒(4)与旋流风筒(5)之间形成环形的旋流风区域，旋流风筒(5)与燃烧器箱壳(12)之间形成环形的直流风区域(6)；燃烧器箱壳(12)的侧面设有助燃气体入口(13)，助燃气体入口(13)分为四路，其中，第一路与内中心风筒(1)相连通，第二路与外中心风筒(4)侧面的入风口相连通，第三路与旋流风区域相连通，第四路与直流风区域(6)相连通；
燃烧器箱壳(12)的外侧设有燃气环形集箱(11)，燃气环形集箱(11)与气体燃料喷枪(7)的入口及所述环形间隙相连通，气体燃料喷枪(7)的枪头穿过直流风区域(6)，且气体燃料喷枪(7)枪头的侧面布置有稳燃装置(8)，稳燃装置(8)的内部布置有微量稳燃燃料枪(10)，微量稳燃燃料枪(10)的顶部设置有轴向燃料出气口，微量稳燃燃料枪(10)的侧面设有若干径向燃料出气口，微量稳燃燃料枪(10)的燃料入口与气体燃料喷枪(7)侧面的燃料出口或燃气环形集箱(11)的出口相连通。
2.根据权利要求1所述的带枪头自稳燃装置的超低氮气体燃烧器，其特征在于，稳燃装置(8)为防风罩。
3.根据权利要求1所述的带枪头自稳燃装置的超低氮气体燃烧器，其特征在于，稳燃装置(8)为稳焰盘。
4.根据权利要求1所述的带枪头自稳燃装置的超低氮气体燃烧器，其特征在于，外中心风筒(4)侧面的入风口处设置有用于调节进入到外中心风筒(4)内的风量的挡风板(9)。
5.根据权利要求1所述的带枪头自稳燃装置的超低氮气体燃烧器，其特征在于，气体燃料喷枪(7)的枪头端面为20°-40°的斜面，且气体燃料喷枪(7)的枪头端面正对燃烧器箱壳(12)。
6.根据权利要求1所述的带枪头自稳燃装置的超低氮气体燃烧器，其特征在于，还包括环形挡块(2)，其中，环形间隙喷出的中心燃料经环形挡块(2)遮挡后的方向与外中心风区域喷出的外中心风方向之间的夹角为40-60°。
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