CN106907712A - 超低氮悬浮式燃烧火焰的燃气喷嘴 - Google Patents

Abstract

一种超低氮悬浮式燃烧火焰的燃气喷嘴，包括喷嘴本体，所述喷嘴本体包括进风系统、进气系统、混合系统和点火针，所述进风系统包括旋风叶轮，所述进气系统包括第一导气管和至少两根第二导气管，所述混合系统包括混合腔和中心稳焰盘，所述第一导气管由喷嘴本体的进口端伸进所述混合腔内，所述第二导气管设置在所述混合腔的腔壁上，所述第一导气管和第二导气管向所述混合腔内输送燃气，所述旋风叶轮设置在喷嘴本体的进口端，且所述旋风叶轮固定在所述第一导气管上，所述中心稳焰盘设置在所述旋风叶轮的前面，且固定在所述第一导气管上，所述点火针固定在喷嘴本体的外表面。本发明具有燃气与空气能够充分混合、燃气和空气混合得更加均匀的、使得燃气燃烧更加充分的，产生氮氧化物（NOx）更少的优点。

Description

超低氮悬浮式燃烧火焰的燃气喷嘴

技术领域

本发明涉及燃气喷嘴领域,尤其是一种超低氮悬浮式燃烧火焰的燃气喷嘴。

背景技术

近年来，大气污染严重，我国大面积的出现雾霾天气,威胁着国民身心健康。而雾霾的主要元凶就是氮氧化物（NOx），在锅炉燃烧过程中，生成的NO和NO2气体合称为氮氧化物（NOx）。根据氮氧化物（NOx）的生成机理，可将其分为热力型氮氧化物（NOx）、燃料型氮氧化物（NOx）和快速型氮氧化物（NOx）。热力型氮氧化物（NOx）是燃烧过程中空气中的氮气在炉膛温度高于1400℃时被大量氧化生成的，因此对于低热值的燃料，该类型的生成量很少，一般可以忽略不计；燃料型氮氧化物（NOx）是燃料中的含氮化合物在燃烧过程中氧化生成的，占整个燃烧过程生成量的90%以上；快速型氮氧化物（NOx）是在燃烧初期燃料中的碳氢化合物和空气中的氮气预混燃烧生成的，它的生成时间极短，生成量也不足5%，通常也可以忽略不计。因此，空气中的氮氧化物（NOx）主要是燃料型氮氧化物（NOx），鉴于我国氮氧化物排放量居高不下，且已经对环境和人类健康造成了极大的损害作用，我国氮氧化物的治理已刻不容缓。

目前，控制氮氧化物（NOx）排放的技术按照作用位置大致可以划分为两大类：第一类是炉内脱氮，其主要是利用相应技术手段，通过控制炉内燃烧过程来降低其氮氧化物（NOx）的排放。这类技术手段主要包括：低氮氧化物（NOx）燃烧机、空气分级、低氧燃烧、燃料再燃及烟气再循环等。第二类是尾部脱氮，即烟气净化技术，此类技术手段主要为脱氮方法，是把尾部烟气中已经生成的氮氧化物（NOx）还原，进而降低锅炉内氮氧化物的排放量。这类技术手段包括：选择性非催化还原法（SNCR）和选择性催化还原法（SCR）这两大类。在尾部脱氮的两大技术手段中，选择性非催化还原法（SNCR）和选择性催化还原法（SCR）都能够大幅地降低氮氧化物（NOx）排放量，但是实现这两大技术手段的设备昂贵，运行费用高、布置要求高。为此，较之于尾部脱氮，炉内脱氮具有适用范围广、经济效益好、脱氮效率高且设备简单等诸多优势。但是，现有燃气燃烧机存在不能把燃气和空气进行充分混合，燃气和空气混合不均匀，从而导致燃烧不充分，尾气排放超标，产生氮氧化物（NOx）气体排放超标，不能满足相关的排放要求。

发明内容

为了克服上述问题，本发明向社会提供一种燃气与空气能够充分混合、燃气和空气混合得更加均匀的、使得燃气燃烧更加充分的，产生氮氧化物（NOx）更少的超低氮悬浮式燃烧火焰的燃气喷嘴。

本发明的技术方案是：提供一种超低氮悬浮式燃烧火焰的燃气喷嘴，包括喷嘴本体，所述喷嘴本体包括进风系统、进气系统、混合系统和点火针，所述进风系统包括旋风叶轮，所述进气系统包括第一导气管和至少两根第二导气管，所述混合系统包括混合腔和中心稳焰盘，所述第一导气管由喷嘴本体的进口端伸进所述混合腔内，所述第二导气管设置在所述混合腔的腔壁上，所述第一导气管和第二导气管向所述混合腔内输送燃气，所述旋风叶轮设置在喷嘴本体的进口端，且所述旋风叶轮固定在所述第一导气管上，所述中心稳焰盘设置在所述旋风叶轮的前面，且固定在所述第一导气管上，所述点火针固定在喷嘴本体的外表面。

作为对本发明的改进，所述进风系统还包括若干梳状旋流片，若干所述梳状旋流片设置在喷嘴本体的出口端，且围绕着所述喷嘴本体的外壁设置。

作为对本发明的改进，所述混合系统还包括用于将集中的火焰分散的火焰导流器，所述火焰导流器设置在所述第一导气管的末端。

作为对本发明的改进，所述中心稳焰盘与火焰导流器之间的距离为大于等于7cm小于等于13cm。

作为对本发明的改进，所述第二导气管有四支。

作为对本发明的改进，所述第一导气管设有若干向所述混合腔输送燃气第一通孔。

作为对本发明的改进，所述第二导气管设有若干向所述混合腔内输送燃气第二通孔，相邻两个第二导气管上的第二通孔的连线互相平行。

作为对本发明的改进，所述中心稳焰盘呈半球形，所述中心稳焰盘的外圈设有一圈倾斜设置的条形通孔。

本发明由于所述喷嘴本体包括进风系统、进气系统、混合系统和点火针，所述进风系统包括旋风叶轮，所述进气系统包括第一导气管和至少两根第二导气管，所述混合系统包括混合腔和中心稳焰盘，所述第一导气管由喷嘴本体的进口端伸进所述混合腔内，所述第二导气管设置在所述混合腔的腔壁上，所述第一导气管和第二导气管向所述混合腔内输送燃气，所述旋风叶轮设置在喷嘴本体的进口端，且所述旋风叶轮固定在所述第一导气管上，所述中心稳焰盘设置在所述旋风叶轮的前面，且固定在所述第一导气管上，所述点火针固定在喷嘴本体的外表面；本发明在使用时，所述进风系统中的旋风叶轮过来的风经过中心稳焰盘后，流速增大并推向四周与第一导气管和第二导气管喷入的燃气充分混合，在中心稳焰盘的前部形成一个低流速区，此处火焰开始燃烧并且不会熄灭，起到稳焰的作用，形成了中心稳燃区域，在此区域内燃气浓度大，空气浓度小，形成内部浓燃烧，而在四周由于风量大而形成淡燃烧，此处火焰在经过出口后，与梳状旋流器出来的二次旋风，再次充分混合形成火焰第二次浓淡燃烧，多次补风混合让燃气从低氧气燃烧，一直到最后燃尽，因此，整个过程中，燃气能够与空气充分混合，且混合后能够燃烧的更加完全，燃烧效率更高，产生的氮氧化物（NOx）就更少；因此，本发明具有燃气与空气能够充分混合、燃气和空气混合得更加均匀的、使得燃气燃烧更加充分的，产生氮氧化物（NOx）更少的的优点。

附图说明

图1所示的是本发明的一种实施方式的立体结构示意图。

图2所示的是沿图1中的A-A方向剖切的示意图。

图3所示的是图1的仰视图。

图4所示的是图1剖开后的内部结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”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”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，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，也可以是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的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

请先参见图1至图4，图1至图4揭示的是超低氮悬浮式燃烧火焰的燃气喷嘴的一种实施方式，一种超低氮悬浮式燃烧火焰的燃气喷嘴，包括喷嘴本体1，所述喷嘴本体1包括进风系统11、进气系统12、混合系统13和点火针14，所述进风系统11包括旋风叶轮111，所述进气系统12包括第一导气管121和至少两根第二导气管122，所述混合系统13包括混合腔131和中心稳焰盘132，所述第一导气管121由喷嘴本体1的进口端10伸进所述混合腔131内，至少两根所述第二导气管122设置在所述混合腔131的腔壁上，本实施例中，所述第二导气管122有四根；所述第一导气管121和第二导气管122向所述混合腔131内输送燃气，本发明中，优选的，所述第一导气管121设有若干向所述混合腔131输送燃气第一通孔1210，所述第二导气管122设有若干向所述混合腔131内输送燃气第二通孔1220，相邻两个第二导气管122上的第二通孔1220的连线互相平行，本实施例中，四支所述第二导气管122是部分镶嵌在所述混合腔131的腔壁上的，使得所述第二导气管122一部分位于混合腔131内，一部分位于混合腔131外，所述第二通孔1220即位于第二导气管122的位于混合腔131内的部分，四支所述第二导气管122将混合腔131形成的圆分割成四等分。所述旋风叶轮111设置在喷嘴本体1的进口端10，且所述旋风叶轮111固定在所述第一导气管121上，所述中心稳焰盘132设置在所述旋风叶轮111的前面，且固定在所述第一导气管121上，所述点火针14固定在喷嘴本体1的外表面，所述点火针14有两根，两根所述点火针14之间的距离为在0.8cm-1.2cm之间,本实施例中，优选的，两根所述点火针14之间的距离是1cm,所述点火针14的针尖从所述喷嘴本体1的出口端19伸进混合腔131内部；本发明中，所述进风系统11还包括若干梳状旋流片112，若干所述梳状旋流片112设置在喷嘴本体1的出口端19，且围绕着所述喷嘴本体1的外壁设置，所述梳状旋流片112用于将空气进行处理使其旋转前进，所述混合系统13还包括用于将集中的火焰分散的火焰导流器133，所述火焰导流器133设置在所述第一导气管121的末端。

本发明中，优选的，所述中心稳焰盘132与火焰导流器133之间的距离为大于等于7cm小于等于13cm，本实施例中，优选的，，所述中心稳焰盘132与火焰导流器133之间的距离10 cm。

本发明在使用时，所述进风系统11中的旋风叶轮111过来的空气经过中心稳焰盘132后流速突然增大并推向混合腔131的四周与第一导气管121和第二导气管122喷入的燃气充分混合，使混合变得更加充分，在燃烧之前就形成了空气和燃气的预混合，在中心稳焰盘132的前部形成一个低流速区，点火针14点火，低流速区处火焰开始燃烧并且不会熄灭，起到稳焰的作用，形成了中心稳燃区域，在此区域内燃气浓度大，空气浓度小，形成内部浓燃气燃烧，而在混合腔131的四周由于风量大形成淡燃烧，此过程即为混合腔131内火焰的第一次浓淡燃烧；接着，火焰经过出口端19，与从梳状旋流片112出来的二次旋流的空气，再次充分混合并形成火焰的第二次浓淡燃烧。本发明中的整个燃烧过程中，两次补风，使得燃气与空气混合更加均匀，让燃气从低氧气燃烧，一直到最后燃尽，这种燃烧进程，产生很少的氮氧化物（NOx），甚至几乎不产生氮氧化物（NOx），燃气燃烧更加充分，燃气燃烧的效率更高。

本发明中，空气在经过旋风叶轮111后，由单一方向改变成沿混合腔131螺旋前进的方向，形成一种旋流风，在混合腔131内壁内跟第一导气管121和第二导气管122喷出来的燃气搅动，充分混合，再经过点火针14的点火燃烧，接着在出口端19的梳状旋流片112的作用下，尚未燃尽的燃气与梳状旋流片112进来的空气进行二次充分混合，使燃烧有序混合，燃烧由浓燃气逐渐补充空气，不给氮氧化物（NOx）的产生留下机会，为降低氮氧化物（NOx）的起到关键作用。

本发明中，由于所述第二导气管122一部分位于混合腔131内，一部分位于混合腔131外，在所述第一导气管121和第二导气管122喷出来的燃气与空气混合的过程中，混合腔131内最外层的旋转风由于第二导气管122的阻挡而向混合腔131的中心流动，使得外围的低浓度燃气燃烧的火焰也向混合腔131的中心运动，火焰的形态为螺旋状，因此使得燃烧出来的火焰悬浮而不接触混合腔131，也就使得喷嘴本体1不会产生高温，不但延长了喷嘴本体1的使用寿命，同时使用起来也更加安全。

本发明中，所述混合系统13里燃气与空气的接触面一改现有技术中的平面式接触，本发明使燃气和空气是多点正交并旋转混合，达到充分混合的目的，充分利用了燃料的预混技术。

本发明中，优选的，所述混合系统13里火焰导流器133的加入，能够把集中的火焰分散开来，火焰经过火焰导流器133后内部向外扩张，将内部燃气过浓的火焰向外部扩张混合，火焰导流器133是存在于火焰之中，本发明中，所述火焰导流器133是采用耐高温耐腐蚀材料制成。

本发明中，所述所述中心稳焰盘132呈半球形，所述中心稳焰盘132的外圈设有一圈倾斜设置的条形通孔1320，空气从喷嘴本体1的进口端10进来后，其中部分空气是从条形通孔1320通过，由于条形通孔1320时倾斜设置的，因此，通过条形通孔1320的空气产生旋转，与燃气充分混合。

本发明中，其优点还在于可以根据需要控制进入混合腔内的燃气和空气的比例，具体的做法为，在第一导气管121和第二导气管122上开的第一通孔1210和第二通孔1220的数量和大小是可以依据锅炉热功率的大小进行修正调整的。

本发明实现了燃气与空气的多级混合、可以控制了燃气与空气的配比、燃气与空气的全方面接触，使燃气的燃烧的更充分，尾气氮氧化物（NOx）排放量更低，更加环保。

Claims (8)

1.一种超低氮悬浮式燃烧火焰的燃气喷嘴，包括喷嘴本体（1），其特征在于：所述喷嘴本体（1）包括进风系统（11）、进气系统（12）、混合系统（13）和点火针（14），所述进风系统（11）包括旋风叶轮（111），所述进气系统（12）包括第一导气管（121）和至少两根第二导气管（122），所述混合系统（13）包括混合腔（131）和中心稳焰盘（132），所述第一导气管（121）由喷嘴本体（1）的进口端（10）伸进所述混合腔（131）内，所述第二导气管（122）设置在所述混合腔（131）的腔壁上，所述第一导气管（121）和第二导气管（122）向所述混合腔（131）内输送燃气，所述旋风叶轮（111）设置在喷嘴本体（1）的进口端（10），且所述旋风叶轮（111）固定在所述第一导气管（121）上，所述中心稳焰盘（132）设置在所述旋风叶轮（111）的前面，且固定在所述第一导气管（121）上，所述点火针（14）固定在喷嘴本体（1）的外表面。

2.根据权利要求1所述的超低氮悬浮式燃烧火焰的燃气喷嘴，其特征在于：所述进风系统（11）还包括若干梳状旋流片（112），若干所述梳状旋流片（112）设置在喷嘴本体（1）的出口端（19），且围绕着所述喷嘴本体（1）的外壁设置。

3.根据权利要求1或2所述的超低氮悬浮式燃烧火焰的燃气喷嘴，其特征在于：所述混合系统（13）还包括用于将集中的火焰分散的火焰导流器（133），所述火焰导流器（133）设置在所述第一导气管（121）的末端。

4.根据权利要求3所述的超低氮悬浮式燃烧火焰的燃气喷嘴，其特征在于：所述中心稳焰盘（132）与火焰导流器（133）之间的距离为大于等于7cm小于等于13cm。

5.根据权利要求1或2所述的超低氮悬浮式燃烧火焰的燃气喷嘴，其特征在于：所述第二导气管（122）有四支。

6.根据权利要求1或2所述的超低氮悬浮式燃烧火焰的燃气喷嘴，其特征在于：所述第一导气管（121）设有若干向所述混合腔（131）输送燃气第一通孔（1210）。

7.根据权利要求1或2所述的超低氮悬浮式燃烧火焰的燃气喷嘴，其特征在于：所述第二导气管（122）设有若干向所述混合腔（131）内输送燃气第二通孔（1220），相邻两个第二导气管（122）上的第二通孔（1220）的连线互相平行。

8.根据权利要求1或2所述的超低氮悬浮式燃烧火焰的燃气喷嘴，其特征在于：所述中心稳焰盘（132）呈半球形，所述中心稳焰盘（132）的外圈设有一圈倾斜设置的条形通孔（1320）。