CN108758629B - 低氮氧化合物燃气燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低氮氧化合物燃气燃烧器,包括壳体，壳体内设置有点火套筒、一次风送入装置、二次风送入装置和燃气送入装置，所述一次风送入装置包括设置在壳体上的一次风进口、壳体内的一次风通道和设置在壳体口部的一次风喷口，所述二次风送入装置包括设置在壳体上的二次风进口、壳体内的二次风通道和设置在壳体口部的二次风喷口，还包括设置在一次风喷口上的一级稳燃器和二次风喷口上的二级稳燃器，并在所述一次风通道与二次风通道之间设置有夹层；二级稳燃器配置有卷吸板，卷吸板上均匀设置有卷吸孔；本发明的低氮氧化合物燃气燃烧器，通过空气分级燃烧和烟气自卷吸再循环技术降低了烟气的含氧量，进而降低了燃烧温度，减少了氮氧化合物的排放。

Description

低氮氧化合物燃气燃烧器
技术领域
本发明涉及锅炉燃烧器领域，尤其是一种用于大型锅炉的低氮氧化合物燃气燃烧器。
背景技术
随着环保要求的提高和天然气的普及使用，低污染燃气燃烧器技术越来越得到企业的重视，燃气燃烧器具有安全高效、操作简便等特点，应得到推广和应用。目前用于锅炉的燃气燃烧器排放的主要污染物是氮氧化合物。
对于控制燃气燃烧器的氮氧化合物排放的问题，传统的解决方法是燃料分级技术、空气分级燃烧技术和烟气再循环技术。对于中小型锅炉而言，燃烧器设置的数量较少，燃料分级技术能获得更为均匀的燃烧器出口温度，降低火焰峰值温度，从而获得更低的氮氧化合物排放。但对于大型锅炉尤其是电站锅炉，炉膛中心区域的火焰温度由多个燃烧器的共同决定，通过燃料分级技术很难再控制炉膛中心区域的火焰温度，因此燃料分级燃烧技术不适用于大型电站锅炉。目前大型电站锅炉为了降低氮氧化合物的排放，常规的方法是采用全炉膛的烟气再循环技术和空气分级燃烧技术，其中烟气再循环技术降低氮氧化合物排放效果较为明显，但是抽取炉膛尾部烟气需增加风机和烟道等布置，成本较高，而随着氮氧化合物排放的指标日益严格，抽取的烟气量也需要增加，抽取烟气运行成本也随之升高，由于采用高温烟气，风机等设备的可靠性也不能得到有效保障。
现有技术中，中国专利 CN102721058B 公开了一种低氮氧化合物燃气燃烧器，包括中心管、点火枪、旋流器、主燃料枪、 次燃料枪和外壳体，所述旋流器的主体由内筒、外筒和叶片组成，所述叶片 连接在所述内筒与所述外筒之间，所述中心管通过支承脚设置在所述内筒的 中央位置，所述点火枪通过安装支架与所述中心管连接，所述中心管上设有第一级助燃空气，在所述中心管与所述旋流器之间设 有第二级助燃空气，所述旋流器的所述内筒与所述外筒之间设有第三级助燃 空气，所述外筒与所述外壳体之间设有第四级助燃空气。但是，需要在锅炉的尾部烟气出口处抽取部分烟气通过烟气挡板和烟气混合装置把烟气混合进助燃空气，抽取炉膛尾部烟气需增加风机、烟气挡板和烟气混合装置等布置，成本较高，而且随着氮氧化合物排放的指标日益严格，抽取的烟气量也需要增加，抽取烟气运行成本也随之升高，由于采用高温烟气，风机等设备的可靠性也不能得到有效保障。
现有技术中，中国专利 CN104595900A 提出一种低氮氧化物燃烧器，包括一级燃烧器和二级燃烧器；所述一级燃烧器设于中心，所述二级燃气燃烧器设于所述一级燃烧器的外围；所述一级燃烧器由环向对称布置的中心燃气喷管和设于中 心燃气喷管前方的一级旋流器构成；所述二级燃烧器由外层燃气管、外层燃气喷口、文丘里通道以及二级旋流器构成，所述外层燃气喷口和外层燃气管均环向对称布置，所述外层燃气喷口通过外层燃气空腔与外层燃气管连通，所述文丘里通道设于外层燃气喷口和中心燃气喷管之间，所述二级旋流器设于所述文丘里通道的出口处。但是一级旋流器喷出燃气，二级旋流器喷出空气，再到炉膛进行混合，势必会导致点火不稳定；且二级旋流器与空气接触面积较小，被卷吸的烟气量较少，使得燃烧烟气的含氧量较高，不利于降低氮氧化合物排放，效率不高。
发明内容
本发明所为解决现有技术的燃烧器对氮氧化合物排放效率不高和配置设备多的技术问题是提供一种结构简单、效率较高的低氮氧化合物燃气燃烧器。
本发明所采用的技术方案是：低氮氧化合物燃气燃烧器,包括壳体，壳体内设置有点火套筒、一次风送入装置、二次风送入装置和燃气送入装置，所述一次风送入装置包括设置在壳体上的一次风进口、壳体内的一次风通道和设置在壳体口部的一次风喷口，燃气送入装置包括设置在壳体上的燃气进口、壳体内的燃气腔室和燃气气枪，所述二次风送入装置包括设置在壳体上的二次风进口、壳体内的二次风通道和设置在壳体口部的二次风喷口，还包括设置在一次风喷口上的一级稳燃器和二次风喷口上的二级稳燃器，并在所述一次风通道与二次风通道之间设置有夹层；所述二级稳燃器配置有卷吸板，卷吸板上均匀设置有卷吸孔。一次风通过一级稳燃器射向炉膛，可在一级稳燃器靠近炉膛一侧的中心处形成较大的中心烟气回流区，卷吸燃烧器本身燃烧产生的烟气，降低一次风的含氧量，避免燃烧器中心区域火焰温度过高，从而降低了氮氧化合物的排放；二级稳燃器布置在一级稳燃器周围，可形成多重烟气回流区，降低了二次风的含氧量，从而降低了氮氧化合物的排放；一次风通道与二次风通道之间设置有夹层，使得一次风和二次风单独喷射入炉膛，可延迟二次风进入中心燃烧区域，保护燃烧器中心回流区，实现空气的分级燃烧，有利于降低氮氧化合物的排放；二次风在二级稳燃器的作用下，卷吸足够烟气的二次风再和燃气气枪喷出的燃气进行混合，在中心回流烟气的加热作用下着火燃烧，所述卷吸板为安装在二次风喷口上的弧形板，卷吸板增大了二次风与周围烟气的接触面积，从而增大了烟气的卷吸量，更有利于降低射入炉膛内的二次风的含氧量，从而降低了燃烧温度，有利于降低了氮氧化合物的排放；所述卷吸孔为连通二次风通道和炉膛的圆孔，部分二次风通过卷吸孔射向炉膛，一方面可用于卷吸板本身的冷却；另一方面也可在小孔射流下加强烟气和射流二次风的混合，卷吸孔可使二次风以多股气体设立进入炉膛，从而加快了烟气卷吸的速度，更有利于降低射入炉膛内的二次风的含氧量，从而降低了燃烧温度，有利于降低了氮氧化合物的排放。火焰外圈燃烧产生的部分烟气在一级稳燃器和二级稳燃器的作用下还会卷入燃烧器中心回流区域，进一步降低中心烟气回流区的氧量。本发明通过空气分级燃烧和烟气自卷吸再循环技术降低了烟气的含氧量，进而降低了燃烧温度，有利于降低了氮氧化合物的排放，本发明的烟气自卷吸再循环技术不同于现有技术的烟气再循环技术，本发明的烟气自卷吸再循环技术在多级稳燃器的作用下卷吸燃烧器周围烟气和燃烧器本身燃烧产生的烟气，以此实现炉内的烟气再循环，并不需要抽取炉膛尾部烟气，不需要设置过多的设备，结构简单、降低了成本、降低了安装难度和技术难度。
所述一级稳燃器配置有旋风叶片，旋风叶片与点火套筒轴线之间的夹角α为 45°-60°，保证形成合适、稳定的中心烟气回流区。
所述燃气气枪靠近壳体口部的端面为坡面，坡面设置有朝向壳体外侧的径向喷口。坡面朝向壳体外侧，一方面有效的避免了燃气直接喷到中心烟气回流区，避免燃烧初期火焰温度过高。
所述燃气气枪侧面还设置有与一次风通道相通的侧喷口，侧喷口主要用于将燃气侧向喷入一次风通道，和一次风进行对冲混合，具有较好的混合效果，在点火初期可促进点火燃烧，在正常燃烧阶段保证燃烧器根部稳定着火。
所述壳体上围绕壳体口部设置有环状的扩锥板，可使一次风和二次风向壳体外侧扩散，方便中心烟气回流区的形成。
所述扩锥板与水平夹角范围β为：5°-15°，便于进一步形成合适、稳定的中心烟气回流区。
所述二次风进口为围绕壳体设置的环状进风口，环形进风口从燃烧器周围一整圈进风，可以使二次风风在燃烧器周向分布更为均衡，避免火焰偏斜。
所述二次风进口上设置有二次风切向叶片，二次风切向叶片通过轴与壳体连接，通过转动轴可旋转二次风切向叶片，通过旋转二次风切向叶片的角度来调节二次风旋流强度，进而调整火焰形态。
本发明的有益效果是：本发明的低氮氧化合物燃气燃烧器，通过空气分级燃烧和烟气自卷吸再循环技术降低了烟气的含氧量，进而降低了燃烧温度，减少了氮氧化合物的排放；一级稳燃器和二级稳燃器配合可形成较大的中心烟气回流区和多重烟气回流区，有效降低了送入炉膛的一次风和二次风的含氧量；且本发明的烟气自卷吸再循环技术结构简单、操作简便，不需要设置额外过多的设备，成本较低。
附图说明
图 1 是本发明的结构示意图。
图 2 是图 1 的 A 向示意图。
图 3是图 2 中 D-D 剖视图。
图 4 是图 1 中 B 的局部放大图。
图 5 是燃气气枪结构示意图。
图 6 是图 5 中 C-C 剖视图。
图中标记为：1、壳体；2、点火套筒；3、一次风进口；4、一次风通道；5、一次风喷口；6、二次风进口；7、二次风通道；8、二次风喷口；9、燃气进口；10、燃气腔室；11、燃气气枪；12、夹层；13、一级稳燃器；14、二级稳燃器；15、旋风叶片；16、点火套筒轴线；17、卷吸板；18、卷吸孔；19、径向喷口；20、侧喷口；21、扩锥板；22、二次风切向叶片；23、轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图 1、图 2、图 3、图 4、图 5 和图 6 所示，本发明的低氮氧化合物燃气燃烧器,包括壳体 1，壳体 1 内设置有点火套筒 2、一次风送入装置、二次风送入装置和燃气送入装置，所述一次风送入装置包括设置在壳体 1 上的一次风进口 3、壳体 1 内的一次风通道 4 和设置在壳体口部的一次风喷口 5，二次风送入装置包括设置在壳体 1 上的二次风进口 6、壳体 1 内的二次风通道 7 和设置在壳体口部的二次风喷口 8，燃气送入装置包括设置在壳体 1 上的燃气进口 9、壳体 1 内的燃气腔室 10 和燃气气枪 11，所述一次风通道 4 与二次风通道 7 之间设置有夹层 12，可将一次风通道和二次风通道进行隔断，还包括设置在一次风喷口 5 上的一级稳燃器 13 和二次风喷口 8 上的二级稳燃器 14；所述一级稳燃器 13 包括设置在一次风喷口 5 上旋风叶片 15，旋风叶片 15 与点火套筒轴线 16 之间的夹角α为 60°；所述二级稳燃器 14 包括设置在二次风喷口 8 上的卷吸板17；所述卷吸板 17 上均匀设置有卷吸孔 18；所述燃气气枪11靠近壳体口部的端面为坡面，坡面设置有朝向壳体外侧的径向喷口 19；所述燃气气枪 11侧面还设置有与一次风通道 4 相通的侧喷口 20；所述壳体 1 上围绕壳体口部设置有环状的扩锥板 21；所述扩锥板 21 与水平夹角范围β为：10°；所述二次风进口 6 为围绕壳体 1 设置的环状进风口；所述二次风进口 6 上设置有二次风切向叶片 22，二次风切向叶片 22 通过轴 23 与壳体 1连接，通过转动轴 23 可旋转二次风切向叶片 22。
本发明主要是通过空气分级燃烧和烟气自卷吸再循环技术来降低氮氧化合物的排放，本发明的空气分级燃烧是将燃料燃烧所需的空气分阶段送入炉膛，一次风通过一级稳燃器喷向炉膛，一级稳燃器靠近炉膛一侧的中心处形成较大的中心烟气回流区，卷吸燃烧器本身燃烧产生的烟气，使燃烧器中心区域形成缺氧富燃料燃烧，二次风通过二级稳燃器喷向炉膛，二级稳燃器布置在一级稳燃器周围，可形成对燃烧器周围炉膛内烟气的多重卷吸区域，从而降低外圈二次风的含氧量，二次风进入火焰外围，在燃烧的中后期参与燃尽，以此完成空气分级燃烧，有效降低了氮氧化合物的排放。本发明的烟气自卷吸再循环技术在一级稳燃器和二级稳燃器的作用下卷吸燃烧器周围烟气和燃烧器本身燃烧产生的烟气，以此实现炉内的烟气再循环，有效降低烟气的含氧量，有效降低了氮氧化合物的排放，并不需要抽取炉膛尾部烟气，不需要设置过多的设备。

Claims (8)

1.低氮氧化合物燃气燃烧器,包括壳体（1），壳体（1）内设置有点火套筒（2）、一次风送入装置、二次风送入装置和燃气送入装置，所述一次风送入装置包括设置在壳体（1）上的一次风进口（3）、壳体（1）内的一次风通道（4）和设置在壳体口部的一次风喷口（5），所述二次风送入装置包括设置在壳体（1）上的二次风进口（6）、壳体（1）内的二次风通道（7）和设置在壳体口部的二次风喷口（8），燃气送入装置包括设置在壳体（1）上的燃气进口（9）、壳体（1）内的燃气腔室（10）和燃气气枪（11），其特征在于：还包括设置在一次风喷口（5）上的一级稳燃器（13）和二次风喷口（8）上的二级稳燃器（14），并在所述一次风通道（4）与二次风通道（7）之间设置有夹层（12）；所述一级稳燃器（13）配置有旋风叶片（15）；所述二级稳燃器（14）配置有卷吸板（17），所述卷吸板为安装在二次风喷口（8）上的弧形板，所述卷吸板（17）上均匀设置有卷吸孔（18）。
2.如权利要求 1 所述的低氮氧化合物燃气燃烧器，其特征在于：旋风叶片（15）与点火套筒轴线（16）之间的夹角（α）为 45°-60°。
3.如权利要求 1 所述的低氮氧化合物燃气燃烧器，其特征在于：所述燃气气枪（11）靠近壳体口部的端面为坡面，坡面设置有朝向壳体外侧的径向喷口（19）。
4.如权利要求 3 所述的低氮氧化合物燃气燃烧器，其特征在于：所述燃气气枪（11）侧面还设置有与一次风通道（4）相通的侧喷口（20）。
5.如权利要求 4 所述的低氮氧化合物燃气燃烧器，其特征在于：所述壳体（1）上围绕壳体口部设置有环状的扩锥板（21）。
6.如权利要求 5 所述的低氮氧化合物燃气燃烧器，其特征在于：所述扩锥板（21）与水平夹角范围（β）为：5°-15°。
7.如权利要求 1 所述的低氮氧化合物燃气燃烧器，其特征在于：所述二次风进口（6）为围绕壳体（1）设置的环状进风口。
8.如权利要求 7 所述的低氮氧化合物燃气燃烧器，其特征在于：所述二次风进口（6）上设置有二次风切向叶片（22），二次风切向叶片（22）通过轴（23）与壳体（1）连接，通过轴（23）可旋转二次风切向叶片（22）。
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