CN106871117A - 一种适用于低热值燃气的燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于低热值燃气的燃烧器，包括：火焰筒，包括在周向封闭的壁面、第一端部以及开口的第二端部，壁面的内部限定了一容纳空间；第一通道，设置在容纳空间的中部，并沿着轴向延伸，第一通道用于流通高热值燃气，第一通道包括朝向第二端部的第一点火部，在预定条件下第一点火部能够点燃高热值燃气；多个第二通道，分别沿着容纳空间的周向设置，并分别沿着轴向延伸，第二通道用于流通低热值燃气，第二通道包括朝向第二端部的第二点火部，以使得点燃后的第一点火部能够引燃第二点火部的低热值燃气。本发明中的高热值燃气点火、补燃，而主要燃气采用低热值燃气，以实现燃烧器本体上负荷分级。

Description

一种适用于低热值燃气的燃烧器
技术领域
本发明涉及燃烧技术领域，特别是涉及一种适用于低热值燃气的燃烧器。
背景技术
近年，国家对节能减排提出了更高的要求，同时国家为鼓励节能减排也出台了大量的鼓励政策。因此，节能减排已经成为企业工作的重点。
目前，多数石化、冶金企业在生产过程中会产出大量的低热值可燃气体，例如高炉煤气、一氧化碳等。大多企业采用燃烧放空(火炬)的方式处理这些低热值燃气。这既浪费了大量的能源，又造成严重的环境污染。
由于低热值可燃气体的热值较低，供气压力低，组分相对复杂且变化大，因此直接燃烧低热值可燃气体的使用方式无法满足工业燃料的燃烧要求。低热值可燃气体要成为替代石油类燃料的工业燃料有很多困难。但是国内工业锅炉对燃气的需求量很大，如果能充分利用低热值燃气，可以缓解天然气管网供气压力，同时还能给企业节省一部分的燃料费用。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种适用于低热值燃气的燃烧器，以高热值燃气点火、补燃，而主要燃气采用低热值燃气，以实现燃烧器本体上负荷分级。本发明将低热值燃气燃烧产生的火焰分割，具有显著的节能和环保效果。
本发明的一个进一步地目的是保证低热值低压力燃气达到稳定燃烧并抑制氮氧化物的生成量效果。
特别地，本发明提供了一种适用于低热值燃气的燃烧器，包括：火焰筒，所述火焰筒包括在周向封闭的壁面、第一端部以及开口的第二端部，其中，所述第一端部与所述燃烧器的壳体相连，所述第一端部和所述第二端部中心连接的方向设定为轴向，所述壁面的内部限定了一容纳空间；第一通道，所述第一通道设置在所述容纳空间的中部，并沿着所述轴向延伸，其中，所述第一通道用于流通高热值燃气，所述第一通道包括朝向所述第二端部的第一点火部，在预定条件下所述第一点火部能够点燃所述高热值燃气；多个第二通道，所述多个第二通道分别沿着所述容纳空间的周向设置，并分别沿着所述轴向延伸，其中，所述第二通道用于流通低热值燃气，所述第二通道包括朝向所述第二端部的第二点火部，以使得点燃后的所述第一点火部能够引燃所述第二点火部的所述低热值燃气。
进一步地，所述第一通道包括：点火喷嘴，用于流通所述高热值燃气；第一助燃风通道，其接触或靠近所述点火喷嘴，用于流通第一助燃风；其中，所述点火喷嘴朝向所述第一点火部的一端设有与所述第一助燃风通道相连接的支路，以使得所述高热值燃气通过所述支路进入所述第一助燃风通道，并与所述第一助燃风混合形成高热值混合气。
进一步地，所述第一通道还包括点火组件，所述点火组件用于在预定条件下点燃所述高热值混合气。
进一步地，所述第二通道包括：内筒和套设在所述内筒外侧的外筒，其中，所述内筒的内部限定了第二助燃风通道，用于流通第二助燃风；所述内筒与所述外筒之间具有间隙，所述间隙限定了低热值燃气通道，用于流通所述低热值燃气。
进一步地，所述外筒朝向所述第二点火部的一端超出所述内筒朝向所述第二点火部的一端第一预定长度，以使得所述低热值燃气和所述第二助燃风在所述第一预定长度所在区段混合形成低热值混合气。
进一步地，所述低热值燃气通道朝向所述第二点火部的一侧设置有多个旋流叶片，同一所述低热值燃气通道中的所述多个旋流叶片以相同的旋流方向分别设置在所述低热值燃气通道的周向，以使得流经所述旋流叶片的所述低热值燃气沿着所述旋流方向流动。
进一步地，每相邻两个所述低热值燃气通道中设置的所述旋流叶片的所述旋流方向相反，以使得每相邻两个所述低热值燃气的所述旋流方向分别是顺时针方向和逆时针方向。
进一步地，所述火焰筒的第二端部超过所述第一通道朝向所述第一点火部的一端第二预定长度，以使得点燃后所述第一点火部的火焰能够不舔舐所述火焰筒的内壁。
进一步地，还包括伺服马达，所述伺服马达用于调节所述燃气和助燃风进入所述燃烧器中的比例。
进一步地，所述第二端部的周侧向所述火焰筒的中心弯折预定角度的第三预定长度，以实现点燃后的所述第二点火部的火焰的聚拢。
本发明的燃烧器由于设置位于中心流通高热值燃气的第一通道，以及设置了周向分布的流通低热值燃气的多个第二通道，实现燃烧器本体上负荷分级，从而将低热值燃气燃烧产生的火焰分割，因此，本发明具有显著的节能和环保效果。
进一步地，本发明的每相邻两个低热值燃气通道中的低热值燃气旋流方向相反，这样设置的燃烧器在燃烧时形成的热流场会比较稳定，且不易出现喘震。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的一种适用于低热值燃气的燃烧器的示意图；
图2是图1所示适用于低热值燃气的燃烧器的左视图；
图3是图1所示适用于低热值燃气的燃烧器的A-A的截面图。
图中各符号表示的含义：
1、燃烧器壳体，2、低热值燃气集箱，3、点火喷嘴，4、第一助燃风通道，5、火焰筒，6、中心稳焰器，7、支路，8、第一助燃风，9、第二助燃风通道，10、内筒，11、旋流叶片，12、外筒，13、低热值燃气通道，14、低热值燃气蝶阀，15、助燃风进口，16、观火孔，17、UV火焰检测器，18、马达支架，19、伺服马达，20、连接轴套，21、助燃风风门轴。
具体实施方式
如图1所示，燃烧器的全部零部件安装在燃烧器壳体1或燃烧器内部，从而组装为一个适用于低热值燃气的燃烧器。其中，燃烧器壳体1主要安装有低热值燃气集箱2、助燃风进口15、低热值燃气蝶阀14以及火焰筒5。
图1和图2示出了上述零件之间的安装关系。所述低热值燃气集箱2与燃烧器壳体1底部相连，且为可拆卸结构，利于以后检修与更换。低热值燃气蝶阀14与所述低热值燃气集箱2连接。马达支架18安装在助燃风进口15。而伺服马达19安装在马达支架18，其中，伺服马达19的轴与助燃风风门轴21通过连接轴套20连接。所述助燃风风门轴21与低热值燃气蝶阀14通过伺服马达19实现燃气与助燃风的比例调节。而所述火焰筒5安装在燃烧器壳体1的前端，其中，所述火焰筒5的一端与所述低热值燃气集箱2和助燃风进口15连接，以使得低热值燃气通过低热值燃气集箱2进入火焰筒5，助燃风通过助燃风进口15进入火焰筒5。
图1和图3示出了火焰筒5内部的具体结构。所述火焰筒5包括在周向封闭的壁面、第一端部以及开口的第二端部。其中，所述第一端部与所述燃烧器的壳体相连接。在本实施例中，所述第一端部与低热值燃气集箱2连接。所述第一端部和所述第二端部中心连接的方向设定为轴向，所述壁面的内部限定了一容纳空间。
所述第一通道设置在所述容纳空间的中部，并沿着所述轴向延伸，其中，所述第一通道用于流通高热值燃气，所述第一通道包括朝向所述第二端部的第一点火部，在预定条件下所述第一点火部能够点燃所述高热值燃气。
具体地，所述第一通道包括：点火喷嘴3，用于流通所述高热值燃气；第一助燃风通道4，其接触或靠近所述点火喷嘴3，用于流通第一助燃风8。其中，所述点火喷嘴3朝向所述第一点火部的一端设有与所述第一助燃风通道4相连接的支路7，以使得所述高热值燃气通过所述支路7进入所述第一助燃风通道4，并与所述第一助燃风8混合形成高热值混合气。所述第一通道还包括点火组件，所述点火组件用于在预定条件下点燃所述高热值混合气。所述第一通道在端部处还设置有中心稳焰器6，以保证点火火焰稳定。因此，所述点火喷嘴3、第一助燃风通道4、中心稳焰器6组成了火焰筒5中心的高热值点火系统。
进一步地，高热值燃气通过支路7垂直进入第一助燃风通道4后，高热值燃气与第一助燃风8的流向垂直，并在中心稳焰器6的后端开始混合，增加点火的成功率，保证中心火焰的稳定性。
进一步地，所述火焰筒5的第二端部超过所述第一通道朝向所述第一点火部的一端第二预定长度，以使得点燃后所述第一点火部的火焰能够不舔舐所述火焰筒5的内壁。在本实施例中，所述火焰筒5的第二端部与中心稳焰器6之间具有第二预定长度的安装距离，因此，所述第二预定长度可以通过调整中心稳焰器6在火焰筒5内部沿着周向的前后位置而改变，其调整的原则是保证中心稳燃火焰不脱火且不舔舐火焰筒5内壁。
除了第一通道，所述火焰筒5内部还包括多个第二通道。所述多个第二通道分别沿着所述容纳空间的周向设置，并分别沿着所述轴向延伸，其中，所述第二通道用于流通低热值燃气，所述第二通道包括朝向所述第二端部的第二点火部，以使得点燃后的所述第一点火部能够引燃所述第二点火部的所述低热值燃气。
具体地，所述第二通道包括：内筒10和套设在所述内筒10外侧的外筒12。其中，所述内筒10的内部限定了第二助燃风通道9，用于流通第二助燃风；所述内筒10与所述外筒12之间具有间隙，所述间隙限定了低热值燃气通道13，用于流通所述低热值燃气。所述外筒12朝向所述第二点火部的一端超出所述内筒10朝向所述第二点火部的一端第一预定长度，以使得所述低热值燃气和所述第二助燃风在所述第一预定长度所在区段混合形成低热值混合气。
在本实施例中，所述多个第二通道为六个，并均匀的设置在所述火焰筒5的容纳空间的周向。其中，多个第二通道等间距安装在预定直径的分度圆上，根据计算与试验得出预定直径的具体值，以保证第二通道各自的多束火焰不重叠，不干涉，以避免高温区域集中，从而降低NOX排放。
进一步地，所述低热值燃气通道13朝向所述第二点火部的一侧设置有多个旋流叶片11，同一所述低热值燃气通道13中的所述多个旋流叶片11以相同的旋流方向分别设置在所述低热值燃气通道13的周向，以使得流经所述旋流叶片11的所述低热值燃气沿着所述旋流方向流动。在本实施例中，同一所述低热值燃气通道13中设置了十六片旋流叶片11，叶片的角度为45度。
进一步地，每相邻两个所述低热值燃气通道13中设置的所述旋流叶片11的所述旋流方向相反，以使得每相邻两个所述低热值燃气的所述旋流方向分别是顺时针方向和逆时针方向。在本实施例中，所述多个第二通道为六个，因此，具有六股低热值燃气气流。每相邻两股低热值燃气气流的旋流方向相反，其中一股为顺时针，另一股的逆时针。这样燃烧器燃烧时形成的热流场比较稳定且不易出现喘震。
进一步地，所述第二端部的周侧向所述火焰筒5的中心弯折预定角度的第三预定长度，以实现点燃后的所述第二点火部的火焰的聚拢。在本实施例中，所述预定角度为30度。
如图2所示，燃烧器上设有一只UV火焰检测器17，用于检测点火与主火火焰。燃烧器上还设置有观火孔16，用于观测火焰形状及燃烧状况。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种适用于低热值燃气的燃烧器，包括：
火焰筒，所述火焰筒包括在周向封闭的壁面、第一端部以及开口的第二端部，其中，所述第一端部与所述燃烧器的壳体相连，所述第一端部和所述第二端部中心连接的方向设定为轴向，所述壁面的内部限定了一容纳空间；
第一通道，所述第一通道设置在所述容纳空间的中部，并沿着所述轴向延伸，其中，所述第一通道用于流通高热值燃气，所述第一通道包括朝向所述第二端部的第一点火部，在预定条件下所述第一点火部能够点燃所述高热值燃气；
多个第二通道，所述多个第二通道分别沿着所述容纳空间的周向设置，并分别沿着所述轴向延伸，其中，所述第二通道用于流通低热值燃气，所述第二通道包括朝向所述第二端部的第二点火部，以使得点燃后的所述第一点火部能够引燃所述第二点火部的所述低热值燃气。
2.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，所述第一通道包括：
点火喷嘴，用于流通所述高热值燃气；
第一助燃风通道，其接触或靠近所述点火喷嘴，用于流通第一助燃风；
其中，所述点火喷嘴朝向所述第一点火部的一端设有与所述第一助燃风通道相连接的支路，以使得所述高热值燃气通过所述支路进入所述第一助燃风通道，并与所述第一助燃风混合形成高热值混合气。
3.根据权利要求2所述的燃烧器，其中，所述第一通道还包括点火组件，所述点火组件用于在预定条件下点燃所述高热值混合气。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的燃烧器，其中，所述第二通道包括：内筒和套设在所述内筒外侧的外筒，其中，所述内筒的内部限定了第二助燃风通道，用于流通第二助燃风；所述内筒与所述外筒之间具有间隙，所述间隙限定了低热值燃气通道，用于流通所述低热值燃气。
5.根据权利要求4所述的燃烧器，其中，所述外筒朝向所述第二点火部的一端超出所述内筒朝向所述第二点火部的一端第一预定长度，以使得所述低热值燃气和所述第二助燃风在所述第一预定长度所在区段混合形成低热值混合气。
6.根据权利要求4或5所述的燃烧器，其中，所述低热值燃气通道朝向所述第二点火部的一侧设置有多个旋流叶片，同一所述低热值燃气通道中的所述多个旋流叶片以相同的旋流方向分别设置在所述低热值燃气通道的周向，以使得流经所述旋流叶片的所述低热值燃气沿着所述旋流方向流动。
7.根据权利要求6所述的燃烧器，其中，每相邻两个所述低热值燃气通道中设置的所述旋流叶片的所述旋流方向相反，以使得每相邻两个所述低热值燃气的所述旋流方向分别是顺时针方向和逆时针方向。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的燃烧器，其中，所述火焰筒的第二端部超过所述第一通道朝向所述第一点火部的一端第二预定长度，以使得点燃后所述第一点火部的火焰能够不舔舐所述火焰筒的内壁。
9.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，还包括伺服马达，所述伺服马达用于调节燃气和助燃风进入所述燃烧器中的比例。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的燃烧器，其中，所述第二端部的周侧向所述火焰筒的中心弯折预定角度的第三预定长度，以实现点燃后的所述第二点火部的火焰的聚拢。
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