CN107543160B - 一种超低氮燃气燃烧器 - Google Patents
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Abstract
一种超低氮燃气燃烧器，适用于电站锅炉、工业锅炉、石化加热炉的超低氮燃气燃烧器。包括引射喷嘴、空气引射器、助燃风通道、射流喷嘴装置、混合旋流装置、富氧燃烧头、还原燃烧头；引射喷嘴设在空气引射器的中心；空气引射器设在助燃风通道内，前部穿过富氧燃烧头与还原燃烧头相连；射流喷嘴装置设在助燃风通道内的空气引射器外侧，与空气引射器同心布置；混合旋流装置套装在射流喷嘴装置上，与射流喷嘴装置同心，混合旋流装置能在射流喷嘴装置上轴向移动；富氧燃烧头和还原燃烧头采用圆柱形结构，同心布置，富氧燃烧头和还原燃烧头共同组成超低氮燃气燃烧器的燃烧头。在不增加过量空气系数，不降低锅炉效率的同时，进行超低氮排放。其结构简单，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃烧器，尤其是一种适用于电站锅炉、工业锅炉、石化加热炉的超低氮燃气燃烧器。
背景技术
中国大气污染日益严重，尤其雾霾对人类的生活和工作带来极大困扰，严重危害人类健康。造成大气污染的主要元凶之一是氮氧化合物，治理氮氧化物已刻不容缓。国家提出洁净燃烧，共创一片蓝天，并制定了相关环保标准，而且对氮氧化物排放限制日益严格。
据相关资料研究，燃气燃烧产生的NOx主要分为热力型NOx、快速型NOx和燃料型NOx。造成NOx生成的主要是燃料中的氮元素、局部高温、烟气停留时间，富氧燃烧等原因。现在市场上的超低氮技术在不降低锅炉效率条件下，难以满足国家相关环保标准的要求。
发明内容
技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、在不降低锅炉效率条件下能降低氮氧化物排放、满足现行环保要求的超低氮燃气燃烧器。
技术方案：本发明的超低氮燃气燃烧器，包括引射喷嘴、空气引射器、助燃风通道、射流喷嘴装置、混合旋流装置、富氧燃烧头、还原燃烧头；所述引射喷嘴设在空气引射器的中心，采用音速射流；空气引射器设在助燃风通道内，前部穿过富氧燃烧头与还原燃烧头相连；所述射流喷嘴装置设在助燃风通道内的空气引射器外侧，与空气引射器同心布置；所述混合旋流装置套装在射流喷嘴装置上，与射流喷嘴装置同心，混合旋流装置能在射流喷嘴上轴向移动；所述富氧燃烧头和还原燃烧头采用圆柱形结构，同心布置，富氧燃烧头和还原燃烧头共同组成超低氮燃气燃烧器的燃烧头。
所述的富氧燃烧头为能预混表面燃烧的金属纤维烧结结构或金属纤维立体编织结构。
所述的还原燃烧头为能进行扩散燃烧的轴向喷嘴或径向喷嘴。
所述的空气引射器为圆周均匀进风、具有能充分混合空气和燃气的长混合段，且配有调节风门调整进风量的文丘里结构。
所述射流喷嘴装置的喷嘴沿圆筒圆周均布、径向射流，喷嘴沿圆周布置一圈或多圈。
所述的混合旋流装置为径向倾斜旋流叶片结构，叶片水平倾斜角度为20～75°。
有益效果：本发明的超低氮燃气燃烧器引入了先进的全预混表面燃烧概念，将全预混技术和燃料再燃技术巧妙融合。解决了常规低氮燃烧技术解决不了的超低氮排放。市面上的全预混燃烧器基本都采用过量配风，降低燃烧温度，进而降低氮氧化物的排放。与现有的预混燃烧器相比，本发明的超低氮燃气燃烧器将全预混技术和燃料再燃技术巧妙融合。在一级燃烧区域，燃料、空气全预混过量配风燃烧，空气大量富足，本发明的超低氮燃气燃烧器在过量空气系数为1.2，进行超低氮排放。燃料分为二级，分别为一级燃料A和二级燃料B，二级燃料B通过混合旋流装置与空气均匀预混，在富氧燃烧头进行富氧表面燃烧，空气大量富足，燃气空气预混均匀，燃烧温度低于大量NOx生成的1300℃，二级燃料B生成的NOx较少。一级燃料A主要起还原作用，二级燃料B预混少量空气或不预混空气，在燃烧区域形成还原气氛，抑制自身NOx生成的同时还原二级主燃烧区域已生成的NOx。在不增加过量空气系数，不降低锅炉效率的同时，进行超低氮排放。其结构简单，使用方便，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图。
图2(a)为本发明还原燃烧头的径向喷嘴结构的示意图。
图2(b)为本发明还原燃烧头的轴向喷嘴结构的示意图。
图3为本发明射流喷嘴装置的放大喷嘴结构图。
图中：1-引射喷嘴、2-空气引射器、3-助燃风通道、4-射流喷嘴装置、5-混合旋流装置、6-富氧燃烧头、7-还原燃烧头、8-调节风门，A－一级燃料、B－二级燃料、C－总助燃空气D－空气、燃料预混气体、E－一级助燃空气、F－二级助燃空气。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的说明：
本发明的超低氮燃气燃烧器，主要由引射喷嘴1、空气引射器2、助燃风通道3、射流喷嘴装置4、混合旋流装置5、富氧燃烧头6、还原燃烧头7构成；燃料分为二级，分别为一级燃料A和二级燃料B，总助燃空气C也分为二级，分别为一级助燃空气E和二级助燃空气F。所述引射喷嘴1设在空气引射器2的中心，采用音速射流；一级燃料A通过引射喷嘴1进行高速射流，引射大量的空气。所述的空气引射器2为圆周均匀进风、具有能充分混合空气和燃气的长混合段，且配有调节风门8调整进风量的文丘里结构；空气引射器2采用圆周进风结构，圆周均匀开设多个进风窗口，被引射的大量空气圆周均匀进入空气引射器2，通过调节风门8调整进风量，调整一级燃料A的还原性。空气引射器2设在助燃风通道3内，前部穿过富氧燃烧头6与还原燃烧头7相连；所述射流喷嘴装置4设在助燃风通道3内的空气引射器2外侧，与空气引射器2同心布置，空气引射器2在内测，射流喷嘴装置4在外侧，所述射流喷嘴装置4的喷嘴沿圆筒圆周均布、径向射流，喷嘴沿圆周布置一圈或多圈。所述混合旋流装置5套装在射流喷嘴装置4上，与射流喷嘴装置4同心，空气、燃料预混气体D通过混合旋流装置5扰流混合均匀进入富氧燃烧头6。混合旋流装置5能在射流喷嘴装置4上轴向移动，调整预混程度；所述的混合旋流装置5为径向倾斜旋流叶片结构，叶片水平倾斜角度为20～75°。所述富氧燃烧头6和还原燃烧头7采用圆柱形结构，同心布置，富氧燃烧头6和还原燃烧头7共同组成超低氮燃气燃烧器的燃烧头，进行预混表面燃烧。所述的富氧燃烧头6为能预混表面燃烧的金属纤维烧结结构或金属纤维立体编织结构；还原燃烧头7包含两种结构，一种是还原燃烧头7上的喷嘴为径向喷嘴，一种是还原燃烧头7上的喷嘴为轴向喷嘴，使用两种结构中的任何一种都可以满足本发明的目的。
本发明的超低氮燃气燃烧器引入了先进的全预混表面燃烧概念，解决了常规低氮燃烧技术解决不了的超低氮排放。市面上的全预混燃烧器基本都采用过量配风，降低燃烧温度，进而降低氮氧化物的排放。和其它全预混燃烧器相比，本发明的超低氮燃气燃烧器将全预混技术和燃料再燃技术巧妙融合。在二级燃烧区域，燃料、空气全预混过量配风燃烧，空气大量富足，燃烧温度低于大量NOx生成温度，二级燃料B生成的NOx较少。一级燃料A主要起还原作用，抑制自身NOx生成的同时还原二级主燃烧区域已生成的NOx。本发明的超低氮燃气燃烧器在过量空气系数为1.2，进行超低氮排放。
Claims (6)
1.一种超低氮燃气燃烧器，其特征在于：它包括引射喷嘴（1）、空气引射器（2）、助燃风通道（3）、射流喷嘴装置（4）、混合旋流装置（5）、富氧燃烧头（6）、还原燃烧头（7）；所述引射喷嘴（1）设在空气引射器（2）的中心，采用音速射流；空气引射器（2）设在助燃风通道（3）内，前部穿过富氧燃烧头（6）与还原燃烧头（7）相连；所述射流喷嘴装置（4）设在助燃风通道（3）内的空气引射器（2）外侧，与空气引射器（2）同心布置；所述混合旋流装置（5）套装在射流喷嘴装置（4）上，与射流喷嘴装置（4）同心，混合旋流装置（5）能在射流喷嘴装置（4）上轴向移动；所述富氧燃烧头（6）和还原燃烧头（7）采用圆柱形结构，同心布置，富氧燃烧头（6）和还原燃烧头（7）共同组成超低氮燃气燃烧器的燃烧头；其中，助燃风C进入助燃风通道（3）后分为一级助燃空气E和二级助燃空气F两路风，一级助燃空气E从径向条孔中进入空气引射器（2）内，二级助燃空气F进入射流喷嘴装置（4）内与二级燃料混合，二级燃料混合气D进入混合旋流装置（5）内后送入富氧燃烧头（6）；燃料分为二级，分别为一级燃料A和二级燃料B，二级燃料B通过混合旋流装置（5）与二级助燃空气F均匀预混，在富氧燃烧头（6）进行富氧表面燃烧，燃气空气预混均匀，燃烧温度低于大量NOx生成的1300℃，一级燃料A主要起还原作用，一级燃料A预混少量一级助燃空气E或不预混，在燃烧区域形成还原气氛，抑制自身NOx生成的同时还原二级主燃烧区域已生成的NOx。
2.根据权利要求1所述的超低氮燃气燃烧器，其特征在于：所述的富氧燃烧头（6）为能预混表面燃烧的金属纤维烧结结构或金属纤维立体编织结构。
3.根据权利要求1所述的超低氮燃气燃烧器，其特征在于：所述的还原燃烧头（7）为能进行扩散燃烧的轴向喷嘴或径向喷嘴。
4.根据权利要求1所述的超低氮燃气燃烧器，其特征在于：所述的空气引射器（2）为圆周均匀进风、具有能充分混合空气和燃气的长混合段，且配有调节风门（8）调整进风量的文丘里结构。
5.根据权利要求1所述的超低氮燃气燃烧器，其特征在于：所述射流喷嘴装置（4）的喷嘴沿圆筒圆周均布、径向射流，喷嘴沿圆周布置一圈或多圈。
6.根据权利要求1所述的超低氮燃气燃烧器，其特征在于：所述的混合旋流装置（5）为径向倾斜旋流叶片结构，叶片水平倾斜角度为20～75°。
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