CN108518680B - 一种基于z型燃料喷枪的低氮气体燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于Z型燃料喷枪的低氮气体燃烧器，中心风筒与中心燃料枪之间形成中心风区域，中心风筒与旋流风筒之间形成旋流风区域，旋流风筒与燃烧器箱壳之间形成直流风区域；燃烧器箱壳的侧面设置有助燃空气入口，其中，助燃空气入口分为三路，其中，第一路与中心风筒相连通，第二路与旋流风区域相连通，第三路与直流风区域相连通；各L型气体燃料喷枪及各Z型气体燃料喷枪均位于直流风区域内，其中，各Z型气体燃料喷枪的枪头位于直流风区域的外侧，Z型气体燃料喷枪的枪头端面为平面结构或者斜面结构，该燃烧器的燃烧效率高，燃烧稳定性强，并且氮氧化物的排放量较低。

Description

一种基于Z型燃料喷枪的低氮气体燃烧器
技术领域
本发明属于超低氮清洁燃烧技术领域，涉及一种基于Z型燃料喷枪的低氮气体燃烧器。
背景技术
近年来，燃气锅炉氮氧化物排放日益得到人们关注，2015年4月，北京地方政府出台要求将燃气锅炉氮氧化物排放降低到80mg/m3(改造)、30mg/m3(新建)以下。继北京后，天津、郑州、西安、成都等大中型城市出台同样政策。市场上燃气低氮气体燃烧器主要依赖进口产品，且价格昂贵。
目前受大环境刺激，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。但通过市场反应，在燃气低氮燃烧器设计不合理，在增加烟气再循环系统条件下，会产生振动、爆燃、熄火等现象，极大影响运行安全。急需开发一种半预混半扩散式超低氮气体燃烧器来克服目前市场反应的问题是当务之急。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于Z型燃料喷枪的低氮气体燃烧器，该燃烧器的燃烧效率高，燃烧稳定性强，并且氮氧化物的排放量较低。
为达到上述目的，本发明所述的基于Z型燃料喷枪的低氮气体燃烧器包括中心燃料枪、中心风筒、旋流风筒、燃烧器箱壳、若干L型气体燃料喷枪及若干Z型气体燃料喷枪；
中心燃料枪、中心风筒、旋流风筒及燃烧器箱壳由内到外依次分布，其中，中心风筒与中心燃料枪之间形成中心风区域，中心风筒与旋流风筒之间形成旋流风区域，旋流风筒与燃烧器箱壳之间形成直流风区域；
燃烧器箱壳的侧面设置有助燃空气入口，其中，助燃空气入口分为三路，其中，第一路与中心风筒相连通，第二路与旋流风区域相连通，第三路与直流风区域相连通；
各L型气体燃料喷枪及各Z型气体燃料喷枪均位于直流风区域内，其中，各Z型气体燃料喷枪的枪头位于直流风区域的外侧，Z型气体燃料喷枪的枪头端面为平面结构或者斜面结构。
各L型气体燃料喷枪呈环形均匀分布；
各Z型气体燃料喷枪呈环形均匀分布。
各L型气体燃料喷枪的气体燃料喷口的喷射方向与旋流风的方向相反。
各Z型气体燃料喷枪均能够以枪体为中心自由旋转，通过各Z型气体燃料喷枪的旋转以调节气体燃料在内外圈的分配比例。
各Z型气体燃料喷枪的枪头喷射方向角度能够进行调整。
助燃空气入口分为三路，其中，第一路通过挡板与中心风筒相连通，第二路与旋流风区域相连通，第三路与直流风区域相连通。
旋流风区域内设置有若干稳焰盘。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的基于Z型燃料喷枪的低氮气体燃烧器在具体工作时，通过中心燃料枪喷射的气体燃料与中心风混合燃料，以形成中心火焰，保证燃烧稳定性，通过L型气体燃料喷枪喷射的气体燃料与旋流风呈现预混状态，再配合中心火焰，从而在燃烧器的中心位置处形成一团大火球，保证中心火焰既能将助燃空气排挤到外层燃气圈，又能形成极强稳定的火焰，另外，通过Z型气体燃料喷枪喷射的气体燃料形成气包风，该气包风依靠中心火焰燃烧膨胀，将助燃空气排挤到外侧与主燃气混合燃料，从而将气体燃料与助燃空气达到超混合状态，以提高燃烧器的燃烧效率，同时达到燃烧稳定性强、氮氧化物的排放量较低的目的。
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L型气体燃料喷枪5的结构示意图；
图4为本发明中Z型气体燃料喷枪6的结构示意图。
其中，1为直流风区域、2为稳焰盘、3为中心风区域、4为中心燃料枪、5为L型气体燃料喷枪、6为Z型气体燃料喷枪、7为旋流风筒、8为中心风筒、9为燃烧器箱壳。
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，本发明所述的基于Z型燃料喷枪的低氮气体燃烧器包括中心燃料枪4、中心风筒8、旋流风筒7、燃烧器箱壳9、若干L型气体燃料喷枪5及若干Z型气体燃料喷枪6；中心燃料枪4、中心风筒8、旋流风筒7及燃烧器箱壳9由内到外依次分布，其中，中心风筒8与中心燃料枪4之间形成中心风区域，中心风筒8与旋流风筒7之间形成旋流风区域，旋流风筒7与燃烧器箱壳9之间形成直流风区域1；燃烧器箱壳9的侧面设置有助燃空气入口，其中，助燃空气入口分为三路，其中，第一路与中心风筒8相连通，第二路与旋流风区域相连通，第三路与直流风区域1相连通；各L型气体燃料喷枪5及各Z型气体燃料喷枪6均位于直流风区域1内，其中，各Z型气体燃料喷枪6的枪头位于直流风区域1的外侧，Z型气体燃料喷枪6的枪头端面为平面结构或者斜面结构，其中，旋流风区域内设置有若干稳焰盘2。
各L型气体燃料喷枪5呈环形均匀分布；各Z型气体燃料喷枪6呈环形均匀分布；各L型气体燃料喷枪5的气体燃料喷口的喷射方向与旋流风的方向相反。
各Z型气体燃料喷枪6均能够以枪体为中心自由旋转，通过各Z型气体燃料喷枪6的旋转以调节气体燃料在内外圈的分配比例；各Z型气体燃料喷枪6的枪头喷射方向角度能够进行调整。
助燃空气入口分为三路，其中，第一路通过挡板与中心风筒8相连通，第二路与旋流风区域相连通，第三路与直流风区域1相连通。
本发明的具体工作过程为：
通过中心风区域、旋流风区域及直流风区域1将助燃空气分为三级，通过中心燃料枪4、L型气体燃料喷枪5、Z型气体燃料喷枪6将气体燃料分为三级。其中，通过中心燃料枪4喷射的气体燃料与中心风混合燃烧，以形成中心火焰，保证燃烧稳定性，L型气体燃料喷枪5喷射的气体燃料与旋流风呈现预混状态，再配合中心火焰，从而在燃烧器的中心位置处形成一团大火球，保证中心火焰既能将助燃空气排挤到外层燃气圈，又能形成极强稳定火焰；Z型气体燃料喷枪6的枪头位于直流风区域1外，以形成气包风，该气包风依靠中心火焰燃烧膨胀，将助燃空气排挤到外侧与主燃气混合燃烧，从而将气体燃料与助燃空气达到超混合状态，并最终达到最大程度降低氮氧化物排放量的目的。
在实际操作时，通过调节各级气体燃料的量及助燃空气的量，以达到较高的符合调节性、炉膛及燃料的适应性，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，使得改造后的燃气锅炉单单靠燃烧器及烟气再循环系统就把燃气锅炉氮氧化物排放降低到30mg/m3(标态，3.5％O2)以下，以满足最新的环保标准要求。

Claims (3)

1.一种基于Z型燃料喷枪的低氮气体燃烧器，其特征在于，包括中心燃料枪(4)、中心风筒(8)、旋流风筒(7)、燃烧器箱壳(9)、若干L型气体燃料喷枪(5)及若干Z型气体燃料喷枪(6)；
中心燃料枪(4)、中心风筒(8)、旋流风筒(7)及燃烧器箱壳(9)由内到外依次分布，其中，中心风筒(8)与中心燃料枪(4)之间形成中心风区域，中心风筒(8)与旋流风筒(7)之间形成旋流风区域，旋流风筒(7)与燃烧器箱壳(9)之间形成直流风区域(1)；
燃烧器箱壳(9)的侧面设置有助燃空气入口，其中，助燃空气入口分为三路，其中，第一路与中心风筒(8)相连通，第二路与旋流风区域相连通，第三路与直流风区域(1)相连通；
各L型气体燃料喷枪(5)及各Z型气体燃料喷枪(6)均位于直流风区域(1)内，其中，各Z型气体燃料喷枪(6)的枪头位于直流风区域(1)的外侧，Z型气体燃料喷枪(6)的枪头端面为平面结构或者斜面结构；
各L型气体燃料喷枪(5)呈环形均匀分布；
各Z型气体燃料喷枪(6)呈环形均匀分布；
各L型气体燃料喷枪(5)的气体燃料喷口的喷射方向与旋流风的方向相反；
各Z型气体燃料喷枪(6)均能够以枪体为中心自由旋转，通过各Z型气体燃料喷枪(6)的旋转以调节气体燃料在内外圈的分配比例；
各Z型气体燃料喷枪(6)的枪头喷射方向角度能够进行调整。
2.根据权利要求1所述的基于Z型燃料喷枪的低氮气体燃烧器，其特征在于，助燃空气入口分为三路，其中，第一路通过挡板与中心风筒(8)相连通，第二路与旋流风区域相连通，第三路与直流风区域(1)相连通。
3.根据权利要求1所述的基于Z型燃料喷枪的低氮气体燃烧器，其特征在于，旋流风区域内设置有若干稳焰盘(2)。
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