CN106705046A - 低氮化物蓄热式平焰燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了低氮化物蓄热式平焰燃烧器，包括燃烧器本体，在燃烧器本体内设置有独立布置的助燃空气进入通道和燃料进入通道，将助燃空气和气体燃料分别通入燃烧器的炉膛内；在助燃空气进入通道上，设置有空气旋风进口，从进气口进入到助燃空气进入通道内的助燃空气经空气旋风进口进入空气旋转通道，产生旋转涡流；在燃料进入通道内，设置有燃料旋转器，气体燃料通过燃料旋转器产生旋转涡流。本发明低氮化物蓄热式平焰燃烧器，旋转的空气和燃料各自有自己的通道、分别进入炉膛，在炉膛内壁形成平焰燃烧，从而避免火焰对工件的影响、减低氮化物排放；不同通道进入炉体燃烧会造成空气与燃料混合不均匀，从而产生浓淡燃烧的效果，进一步减低氮化物排放。

Description

低氮化物蓄热式平焰燃烧器

技术领域

本发明涉及燃烧器，尤其是采用气体燃料的低氮化物蓄热式平焰燃烧器。

背景技术

采用气体燃料的工业炉，其部分燃烧器采用平焰燃烧技术，控制火焰的高度，防止火焰直接与待加热工件接触，产生过热或烧损工件的现象，影响工件的性能等。现有的一种技术是燃料同心通入的空气旋转的混合通道、燃料和空气同时同向旋转进入混合通道，燃料喷入空气旋转通道，由于旋转产生的离心力，使火焰形成火盘形状的平铺的平焰形态，形成辐射加热，避免火焰直接与待加热工件接触产生过热或烧损工件的现象。

但是，现有的蓄热式燃烧结构，其燃料与高温空气在同一混合通道混合和燃烧过程中，火焰的温度过高，会产生大量的氮化物NOx，一般炉温在600℃以上就会产生氮化物大量的NOx，而达到工业炉常规温度1200℃以上时，氧气与氮气产生反应型氮化物NOx体积非常多；氮化物是一种大气污染的主要污染物，其主要危害是破坏臭氧层、产生酸雨、损害人体呼吸系统等，对环境和人体的危害都是很大的。

现有技术中，为了减少工业炉在高温下燃烧产生氮化物体积，防止其污染环境和损害人体健康，通常采用浓淡燃烧、烟气回流和高温空气弥散燃烧等方法；但是，使用以上方法虽然可以减少工业炉在高温下燃烧产生的氮化物量，但难以形成平火焰形态，而平焰状态对某些工况是需要的。

发明内容

本发明针对现有技术中低氮化物蓄热式燃烧器存在难以形成平焰或形成不了标准的平焰状态的问题，导致会产生氮化物大量的NOx等不足，提供一种低氮化物蓄热式平焰燃烧器，使其火焰形成平焰，从而避免火焰对工件的影响。

本发明的技术方案：低氮化物蓄热式平焰燃烧器，包括燃烧器本体，其特征在于：在燃烧器本体内设置有独立布置的助燃空气进入通道和燃料进入通道，助燃空气进入通道和燃料进入通道分别与燃烧器的炉膛连通，将助燃空气和气体燃料分别通入燃烧器的炉膛内；在助燃空气进入通道上，设置有空气旋风进口，空气旋风进口与后面的空气旋转通道连接，从进气口进入到助燃空气进入通道内的助燃空气经空气旋风进口进入空气旋转通道，产生旋转涡流；

在燃料进入通道内，设置有燃料旋转器，气体燃料通过燃料旋转器产生旋转涡流。

进一步的特征是：空气旋风进口的中心与空气旋转通道的中心不同心。

在助燃空气进入通道上设置有蓄热体，蓄热体通过热交换，加热从进气口进入的温度较低的助燃空气；所述空气旋风进口设置在蓄热体的后面。

所述空气旋风进口位于空气旋转通道的切线位置。

所述燃料旋转器全部或部分封闭燃料进入通道进气侧的内腔，在燃料旋转器的侧壁上设置若干个斜向进气道，斜向进气道穿过燃料旋转器的侧壁，与燃料旋转器的内腔连通，内腔再与燃料进入通道出气侧连通。

在燃料旋转器上设置可旋转的分隔板，分隔板全部或部分封闭燃料进入通道进气侧的内腔，在分隔板上，设置若干个斜向缝，斜向缝的轴线，或中心线，与燃料进入通道的轴线不平行，相对于燃料进入通道的轴线倾斜设置，通过斜向缝将分隔板两侧的燃料进入通道连通。

助燃空气进入通道和燃料进入通道，在燃烧器本体的出口，其竖直高度不相同，两者之间有高度差。

助燃空气进入通道和燃料进入通道，两者在燃烧器本体的炉膛一侧，位于不同深度的平面上，具有深度差。

在空气进入通道和燃料进入通道的出口所在平面上，增设一个向外突出的凸台，或者增设一个向内凹进的凹口，使空气进入通道和燃料进入通道的出口位于不同深度的平面上。

本发明低氮化物蓄热式平焰燃烧器，相对于现有技术，具有如下特征：

1、旋转的空气和燃料各自有自己的通道，燃料通道可以为多个通道，但是优选的的方式为1-2路。旋转的空气和旋转的燃料分别进入炉膛，在炉膛内壁形成平焰燃烧，从而避免火焰对工件的影响。

2、由于空气和燃料使用不同的通道进入炉体，空气旋转会在空气通道中吸入大量的炉气，降低了空气中的氧含量；燃料旋转同样会在燃料通道中吸入炉气，炉气与燃料混合从而减低了燃料的热值，从而减低了火焰温度；能降低火焰对工件的影响、减低氮化物排放。

3、不同的通道的进入炉体燃烧会造成空气与燃料混合不均匀，从而产生浓淡燃烧的效果，从而进一步减低氮化物排放。

4、空气旋转通道出口和燃料旋转通道出口不在同一平面，相互之间有位置和高度差，能进一步增加空气与燃料混合不均匀度，从而产生浓淡燃烧的效果，从而进一步减低氮化物排放。

附图说明

图1现本发明燃烧器结构主视图；

图2是图1的右视图；

图3是图2的A—A向的剖视图；

图4是图1的B—B向的剖视图；

图5是图2的C—C向剖视图；

图6是本发明燃料进料管另一种实施例结构示意图；

图7是本发明燃料进料管第二种实施例结构示意图；

图8是本发明燃料旋转器（件8）第一种实施例结构图；

图9是本发明燃料旋转器（件8）第二种实施例结构图。

具体实施方式

如图1—7所示，本发明低氮化物蓄热式平焰燃烧器，包括燃烧器本体1，燃烧器本体1的炉衬采用耐火材料制作，满足燃烧器耐高温的使用需要；在燃烧器本体1内设置有独立布置的助燃空气进入通道2和燃料进入通道3，助燃空气进入通道2和燃料进入通道3分别与燃烧器的炉膛连通，将助燃空气和燃料分别通入燃烧器的炉膛内；在助燃空气进入通道2上，设置有空气旋风进口6，空气旋风进口6与位于后面的空气旋转通道7连接，空气旋风进口6的中心与空气旋转通道7的中心不同心，中心线不重合或不平行；空气旋风进口6最佳位置是位于空气旋转通道7的切线位置，空气旋转通道7与炉膛联通，从进气口5进入到助燃空气进入通道2的助燃空气通过空气旋风进口6，从切线方向进入空气旋转通道7，产生旋转气流（涡流），在空气旋转通道7内以旋转方式流动，进入炉膛。空气旋风进口6可以是1个或几个孔，从制造方便的角度，优选的方式是一个切向进入的方孔或园孔。空气旋风进口6的横截面积可以是逐步收缩的，逐步变小。让空气旋转的原理或结构有多种，本发明采用的是空气旋风进口6的中心与空气旋转通道7的中心不同心，不同心越大、空气旋风进口6速度越高，空气旋转通道7中气体的离心力也大，进入炉膛后在离心力的作用下，气体会沿炉墙铺展，形成平焰燃烧结构。

在助燃空气进入通道2上，还可以在空气旋风进口6之前，设置有蓄热体4，蓄热体4通过蓄热换热方式，利用高温烟气的热能加热蓄热体4，再通过蓄热体4加热从进气口5进入的温度较低的助燃空气。

在燃料进入通道3内，通常设置燃料输入管道，燃料输入管道通过燃料进口端与外接的燃料管连通，将外部的气体燃料通过燃料进入通道3进入炉膛；在燃料进入通道3上，设置有燃料旋转器8，通过燃料旋转器8使气体燃料通过燃料旋转器8时在燃料进入通道3内产生旋转气流（涡流），燃料以旋转方式流动，进入炉膛。所述的燃料旋转器8，其结构有多种，本发明提供两种具体实施例结构，如图8所示，为尽量减短旋转气流的路径，优选的燃料旋转器8设置在燃料进入通道3内，或者燃料进入通道3的燃料输入管道内，燃料旋转器8全部或部分封闭燃料进入通道3进气侧的内腔，在燃料旋转器8的侧壁上设置若干个斜向进气道9，斜向进气道9穿过燃料旋转器8的侧壁，与燃料旋转器8的内腔10连通，燃料旋转器8的内腔10再与燃料进入通道3出气侧连通，从燃料进入通道3的进气侧流入的燃料经斜向进气道9通入燃料旋转器8的内腔10，再通过内腔10进入燃料进入通道3出气侧，或直接进入炉膛。斜向进气道9沿燃料旋转器8圆周的弦方向设置，即不与燃料旋转器8的直径方向平行，最佳结构是沿燃料旋转器8圆周的切线方向设置，这样从斜向进气道9进入燃料旋转器8的内腔10的燃料，产生旋转气流，以旋转方式，进入炉膛。由于从燃料进入通道3的燃料从斜向进气道9通入燃料旋转器8的内腔10，斜向进气道9在燃料旋转器8的弦方向或切线方向设置，故每股从斜向进气道9通入的燃料在内腔10内都旋转，相互汇合后，形成旋转气流。

本发明燃料旋转器8的第二种具体实施例结构，如图9所示，设置在燃料进入通道3内，燃料旋转器8全部或部分封闭燃料进入通道3内腔，在燃料旋转器8上设置可旋转的分隔板11，分隔板11全部或部分封闭燃料进入通道3内腔，在分隔板11上，设置若干个斜向缝12，斜向缝12的轴线（或中心线）与燃料进入通道3的轴线不平行，相对于燃料进入通道3的轴线倾斜设置，通过斜向缝12将分隔板11两侧的燃料进入通道3连通。

由于斜向缝12相对于燃料进入通道3的轴线倾斜设置，从燃料进入通道3进料端进入斜向缝12的燃料，会推动分隔板11转动，转动的分隔板11对燃气产生搅动左右，使燃气旋转，形成旋转气流。

除了前述的两种截图结构意外，迫使气体（助燃空气、燃气）旋转的方式很多，还可以采用蜗壳等方式。重点是具有一定动能的旋转气流，在离心力的作用下，进入炉膛后沿炉墙铺展，附贴在炉墙面形成平火焰。

如图1—7中，本发明的燃烧器，在燃烧器本体1上，还设置有点火枪接口14和检测探头接口15，配用的点火枪通过点火枪接口14通入炉膛，产生点火作用，配用的检测探头，如紫外线探头通过检测探头接口15设置，用以检测炉膛内的火焰。这些结构或装置，可以采用现有技术，在此不进一步详述。

如图2、5、6、7所示，作为进一步的实施例结构，本发明的助燃空气进入通道2和燃料进入通道3，在燃烧器本体1的出口，其竖直高度可以相同，可以不相同，最佳结构为不相同，两者之间有高度差，起到更好的助燃、防止氮化物产生的效果。

作为进一步的实施例结构，本发明的助燃空气进入通道2和燃料进入通道3，在燃烧器本体1的出口，在宽度方向，其宽度可以相同，可以不相同，最佳结构为不相同，两者之间在燃烧器本体1的炉膛一侧，位于不同深度的表面上，具有深度差，空气和燃料铺展的气流尽量不相互干扰，以便保持平焰状态。可以通过在空气进入通道2和燃料进入通道3的出口所在平面上，即在燃烧器本体1的炉膛一侧的表面上，增设一个向外突出的凸台16，或者增设一个向内凹进的凹口17，使空气进入通道2和燃料进入通道3的出口位于不同深度的平面上，空气和燃料铺展的气流尽量不相互干扰，以便保持平焰状态。

如图7所示，为了增强低温点火可靠性，在燃烧器本体1上，在助燃空气进入通道2内，设置低温点火枪16和辅助进料管道17，辅助进料管道17通入助燃空气进入通道2内，保证燃烧装置在使用初期温度较低时，能够正常点火，防止潜在的安全事故。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.低氮化物蓄热式平焰燃烧器，包括燃烧器本体（1），其特征在于：在燃烧器本体（1）内设置有独立布置的助燃空气进入通道（2）和燃料进入通道（3），助燃空气进入通道（2）和燃料进入通道（3）分别与燃烧器的炉膛连通，将助燃空气和气体燃料分别通入燃烧器的炉膛内；在助燃空气进入通道（2）上，设置有空气旋风进口（6），空气旋风进口（6）与后面的空气旋转通道（7）连接，从进气口（5）进入到助燃空气进入通道（2）内的助燃空气经空气旋风进口（6）进入空气旋转通道（7），产生旋转涡流；

在燃料进入通道（3）内，设置有燃料旋转器（8），气体燃料通过燃料旋转器（8）产生旋转涡流。

2.根据权利要求1所述低氮化物蓄热式平焰燃烧器，其特征在于：空气旋风进口（6）的中心与空气旋转通道（7）的中心不同心。

3.根据权利要求1所述低氮化物蓄热式平焰燃烧器，其特征在于：在助燃空气进入通道（2）上设置有蓄热体（4），蓄热体（4）通过热交换，加热从进气口（5）进入的温度较低的助燃空气；所述空气旋风进口（6）设置在蓄热体（4）的后面。

4.根据权利要求1—3任一所述低氮化物蓄热式平焰燃烧器，其特征在于：所述空气旋风进口（6）位于空气旋转通道（7）的切线位置。

5.根据权利要求1—3任一所述低氮化物蓄热式平焰燃烧器，其特征在于：所述燃料旋转器（8）全部或部分封闭燃料进入通道（3）进气侧的内腔，在燃料旋转器（8）的侧壁上设置若干个斜向进气道（9），斜向进气道（9）穿过燃料旋转器（8）的侧壁，与燃料旋转器（8）的内腔（10）连通，内腔（10）再与燃料进入通道（3）出气侧连通 。

6.根据权利要求1—3任一所述低氮化物蓄热式平焰燃烧器，其特征在于：在燃料旋转器（8）上设置可旋转的分隔板（11），分隔板（11）全部或部分封闭燃料进入通道（3）进气侧的内腔，在分隔板（11）上，设置若干个斜向缝（12），斜向缝（12）的轴线，或中心线，与燃料进入通道（3）的轴线不平行，相对于燃料进入通道（3）的轴线倾斜设置，通过斜向缝（12）将分隔板（11）两侧的燃料进入通道（3）连通。

7.根据权利要求1所述低氮化物蓄热式平焰燃烧器，其特征在于：助燃空气进入通道（2）和燃料进入通道（3），在燃烧器本体（1）的出口，其竖直高度不相同，两者之间有高度差。

8.根据权利要求1或2或3或7所述低氮化物蓄热式平焰燃烧器，其特征在于：助燃空气进入通道（2）和燃料进入通道（3），两者在燃烧器本体（1）的炉膛一侧，位于不同深度的平面上，具有深度差。

9.根据权利要求8所述低氮化物蓄热式平焰燃烧器，其特征在于：在空气进入通道（2）和燃料进入通道（3）的出口所在平面上，增设一个向外突出的凸台（16），或者增设一个向内凹进的凹口（17），使空气进入通道（2）和燃料进入通道（3）的出口位于不同深度的平面上。