CN108916865A - 一种低氮燃气燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低氮燃气燃烧器，包括燃烧器主体，燃烧器主体包括同轴设置的内筒和外筒，内筒和外筒的同一端均开口形成燃烧口，内筒中的区域为内燃烧室，外筒与内筒之间的区域为外燃烧室，内燃烧室中设置有长明灯，长明灯延伸至燃烧口处，内燃烧室中以长明灯为中心圆周均布有若干燃气内管，外燃烧室中以长明灯为中心圆周均布有若干燃气外管，若干个燃气内管、燃气外管延伸至燃烧口处且端部设置有燃气喷头，内筒上设置有进烟口，进烟口中通入循环烟气，外筒上设置有进风口，进风口中通入助燃风，燃气内管、燃气外管中通入主燃气。上述燃烧器提高了低氮燃烧效果，具有燃烧效率高、氮氧化物排放低、节能环保、调节比大的优势。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉燃烧器设备技术领域，尤其涉及一种低氮燃气燃烧器。
背景技术
燃烧器是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃烧的装置统称。目前主流燃烧器一般由燃气管组件1＇、助燃风管组件2＇、燃气喷头3＇、稳燃罩4＇、长明灯5＇、高能点火装置和火焰检测器6＇等部件组成，将燃料和空气按所要求的比例、速度和混合方式送入炉膛，并使燃料能够在炉膛内稳定着火并完全燃烧，如图7所示，点火枪7＇安装在长明灯5'的内部，通过外接的高能防爆点火器可进行高压放电，在点火枪7＇放电的同时，打开点火管路速断阀，点火枪7＇可直接点燃点火燃气，通过火焰检测器6＇反馈的信号可断定小火是否点火成功，小火点火成功后，点火枪7＇通过气动防爆推进器8＇往后退出300～400毫米的距离，保证点火枪7＇远离火焰区，防止热辐射损坏，小火稳定燃烧后，即打开主燃气管路的速断阀，由小火引燃大火，大火引燃成功后升负荷，即增加燃料气量，同时按燃料配风比调节好助燃风量，保证主燃料稳定燃烧。燃气管组件1＇、助燃风管组件2＇、燃气喷头3＇、稳燃罩4＇是保证主燃料气稳定燃烧的核心件，若有问题易出现回火、灭火或燃烧不完全的情况。
常规燃烧器仅仅能满足燃烧效果，燃烧烟气中的氮氧化物含量是很难控制的，氮氧化物的生成机理比较复杂，可分为三类：热力型、快速型和燃料型。热力型氮氧化物的生成与温度有关，当温度小于1500℃时，热力型氮氧化物的生成量很少，而当温度大于1500℃时，每增加100℃，反应速率增大6～7倍。快速型氮氧化物是当碳氢类燃料过浓时，碳氢化合物高温分解生成的CH自由基和空气中氮气反应的生成物进一步氧化而成。燃料型氮氧化物的生成和燃料中含氮量有关。
故而上述燃烧器存在以下缺陷：一)燃烧火焰过长，小尺寸炉膛使用此燃烧器，火焰易烧到对面炉墙；二)燃烧火焰无法调节，无法保证炉膛内温度场的均匀性；三)燃烧火焰集中，火焰温度较高，热力型氮氧化物生成较多，排放不达标；四)不考虑炉膛负压的外界因素，燃烧器的调节比小，燃气量波动易造成燃烧不稳定的情况。
鉴于目前世界各国对氮氧化物的排放提出了越来越高的要求，为有效控制污染物排放，希望研发设计一种燃烧效率高、氮氧化物排放低的低氮燃气燃烧器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低氮燃气燃烧器，针对上述问题，调整燃烧火焰，控制氮氧化物生成，提高燃烧效率和稳定性。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种低氮燃气燃烧器，其包括燃烧器主体，燃烧器主体包括同轴设置的内筒和外筒，内筒和外筒的同一端均开口形成燃烧口，内筒中的区域为内燃烧室，外筒与内筒之间的区域为外燃烧室，内燃烧室中设置有长明灯，长明灯延伸至燃烧口处，内燃烧室中以长明灯为中心圆周均布有若干燃气内管，外燃烧室中以长明灯为中心圆周均布有若干燃气外管，若干个燃气内管、燃气外管延伸至燃烧口处且端部设置有燃气喷头，内筒上设置有进烟口，进烟口中通入循环烟气，外筒上设置有进风口，进风口中通入助燃风，燃气内管、燃气外管中通入主燃气。内外圈布置的燃气喷管结构，使得火焰铺开，燃烧更加充分，抑制氮氧化物生成。
其中，外燃烧室中自进风口至燃烧口设置有隔板，形成第一配风室和第二配风室，第一配风室位于第二配风室内，燃气外管设置于第一配风室中，内燃烧室、第一配风室中对应燃气内管、燃气外管的燃气喷头处分别设置有稳燃罩。保证火焰根部燃烧稳定，不回火，不灭火，不停炉。
其中，外筒的燃烧口端设置有向内倾斜的斜挡板，第二配风室中的风通过斜挡板向中心聚拢。聚拢助燃风，提高燃烧效率。
其中，两个稳燃罩的旋流方向相反。促进循环烟气和助燃风在燃烧口处的混合效果，有利于低氮燃烧。
其中，进风口处对应第一配风室、第二配风室分别设置有第一调节风门和第二调节风门，两个调节风门的转轴铰接于进风口的管壁上，且管壁外设置有驱动转轴的配风调节杆。通过配风调节杆控制两个配风室中出风量的配比，从而控制火焰的尺寸及刚度。
其中，进烟口处设置有第三调节风门，用于控制烟量。
其中，燃烧器主体还包括燃气环室，燃气环室设置于外筒外围，燃气环室上设置有燃气入口和若干燃气支管，燃气入口中通入主燃气，各个燃气支管与燃气内管、燃气外管一一对应连接，且每个燃气支管上设置有调节手阀。通过调节手阀来控制各管燃气量，用来调节火焰尺寸，保证低氮燃烧。
其中，内筒的内壁或外壁上对应各燃气内管、燃气外管和长明灯设置有若干固定支架。保证固定效果。
其中，内筒的非燃烧口端设置有安装背板，长明灯固定于安装背板上，且与点火器连接。
其中，安装背板上向内燃烧室中设置有火检装置。
综上，本发明的有益效果为，与现有技术相比，所述低氮燃气燃烧器通过环向设置的燃气内管、燃气外管配合循环烟气、助燃风在长明灯周围互不干涉地稳定燃烧，由于燃烧火焰相较而言散热面积大、温度低，抑制了热力型氮氧化物生成，从而到达低氮、节能燃烧的目的，且多个对立燃气管路的设置使得燃烧器具有大调节比，另外，两个配风室的结构能够通过调节风量比例控制火焰强度和火焰刚度，进一步提高了低氮燃烧效果，具有燃烧效率高、氮氧化物排放低、节能环保、调节比大的优势。
附图说明
图1是本发明实施例提供的低氮燃气燃烧器的结构示意图一；
图2是本发明实施例提供的低氮燃气燃烧器的结构示意图二；
图3是本发明实施例提供的低氮燃气燃烧器的燃烧口处的正视图；
图4是本发明实施例提供的低氮燃气燃烧器的安装背板处的正视图；
图5是图4中A-A处剖视图；
图6是本发明实施例提供的低氮燃气燃烧器的进风口处的正视图；
图7是现有燃烧器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
请参阅图1至6所示，本实施例提供一种低氮燃气燃烧器，主要包括燃烧器主体，燃烧器主体包括同轴设置的内筒1和外筒2，内筒1和外筒2的同一端均开口形成燃烧口3，内筒1中的区域为内燃烧室，外筒2与内筒1之间的区域为外燃烧室。
内燃烧室中设置有长明灯4，长明灯4设置于内筒1中心且延伸至燃烧口3处，内燃烧室中以长明灯4为中心圆周均布有若干燃气内管5，外燃烧室中以长明灯4为中心圆周均布有若干燃气外管6，本实施例中以八个燃气内管5和八个燃气外管6进行示例，共十六个燃气内管5、燃气外管6延伸至燃烧口3处且端部设置有燃气喷头7，即十六个燃气喷头7呈内外圈排布在长明灯4的周围，内筒1的内壁或外壁上对应各燃气内管5、燃气外管6和长明灯4设置有若干固定支架23，以保证固定效果。十六个独立的燃气喷头7以双圈排布的方式散布在燃烧口3，这样即将原先的一个火焰分成数个小火焰，增大了火焰直径，减少了火焰长度，由于小火焰散热面积大，火焰温度较低，使热力型氮氧化反应条件下降，氮氧化物生产降低，同时小火焰缩短了氧、氮等气体在火焰中的停留时间，对热力型氮氧化物和燃料型氮氧化物都有明显的抑制作用，从而达到低氮燃烧。
外筒2外设置有燃气环室19，燃气环室19上设置有燃气入口20和若干燃气支管21，根据燃气内管5、燃气外管6的数量，此处延伸出的燃气支管21也设置为十六个，燃气入口20中通入主燃气，十六个燃气支管21与八个燃气内管5、八个燃气外管6一一对应连接，且每个燃气支管21上设置有调节手阀22。主燃气进入到燃气环室19，然后分流到十六个独立的燃气管路中，由于各燃气支路上都带有调节手阀22，各独立的燃气管路中内部燃气量均可进行控制，管路分的越多，燃烧器的调节比越大，调节比即燃烧器的最大燃料量与最小燃料量之比，更主要的是以此调节火焰尺寸，保证低氮燃烧。
内筒1上设置有进烟口8，进烟口8中通入循环烟气，进烟口8处设置有第三调节风门9，用于控制烟量。此处值得一提的是，作为主燃烧区需要缺氧燃烧，由于氧气比相对较小，能够抑制氮氧化物的生成，而此处的循环烟气是从炉膛中抽取出的一部分燃烧降温后的烟气进行再利用，能够满足使用需要，且由于循环烟气的热容量大，可以降低燃烧的温度，不但可以提高燃烧效率，节省燃料用量，而且还可以控制氮氧化物的生成，有抑制氧化氮和节能的双重效果。
外筒2上设置有进风口10，进风口10中通入助燃风，外燃烧室中自进风口10至燃烧口3设置有隔板11，形成第一配风室12和第二配风室13，第一配风室12位于第二配风室13内，燃气外管6设置于第一配风室12中，内燃烧室、第一配风室12中对应燃气内管5、燃气外管6的燃气喷头7处分别设置有稳燃罩14，保证火焰根部燃烧稳定，外筒2的燃烧口3端设置有向内倾斜的斜挡板15，第二配风室13中的风通过斜挡板15向中心聚拢。助燃风进入外燃烧室后，通过内部隔板11结构进行分级，形成一次燃烧配风和二次燃烧配风，一次燃烧配风主要助于外圈燃气的充分燃烧，二次燃烧配风主要降低燃烧的温度，强化炉内的换热，有利于未被还原的氮氧化物尽快还原，还能保证内燃烧室中未完全燃烧的产物燃尽，从而实现低氮燃烧。
当然，两个稳燃罩14的旋流方向相反设置，这样可以消除燃烧口3旋流，使得整体火焰更加稳定，最主要的是促进循环烟气和助燃风在燃烧口处的混合效果，有利于低氮燃烧。
且，进风口10处对应第一配风室12、第二配风室13分别设置有第一调节风门16和第二调节风门17，两个调节风门的转轴铰接于进风口10的管壁上，且管壁外设置有驱动转轴的配风调节杆18。一次燃烧配风和二次燃烧配风的风量比例是可以通过第一调节风门16和第二调节风门17进行调节的，这样既可以控制火焰的尺寸，又可以控制火焰的刚度，从而保证炉膛内温度场的均匀性和更好的低氮燃烧效果。
内筒1的非燃烧口3端设置有安装背板，长明灯4固定于安装背板上且与点火器连接，另外，安装背板上向内燃烧室中设置有火检装置24，可以是可见光火检器或紫外火检器等等，用于长期持续地检测燃烧火焰，保证设备安全。
该低氮燃气燃烧器至少具有如下特点：
1)燃烧火焰尺寸方便可调，使得燃烧器可用于多种型号的炉膛，适用性更强；
2)低氮燃烧效果显著，有效控制氮氧化物的生成，满足排放要求，减少对生态环境的损害，更环保；
3)燃烧火焰直径较大，分布平均，燃烧面铺开，保证了炉膛内温度场的均匀性，燃烧更加稳定、充分；
4)燃烧器的调节比更大，主燃气量的波动范围更广，特别是过低负荷时能保证运行稳定，不回火，不灭火，不停炉；
5)采用循环烟气，不仅可以提高燃烧效率、抑制氮氧化物的生成，还能节省燃料用量，减少排放及控制尾气中的有害物质，有助于环境保护。
综上，上述的低氮燃气燃烧器通过环向设置的燃气内管、燃气外管配合循环烟气、助燃风在长明灯周围互不干涉地稳定燃烧，由于燃烧火焰相较而言散热面积大、温度低，抑制了热力型氮氧化物生成，从而到达低氮、节能燃烧的目的，且多个对立燃气管路的设置使得燃烧器具有大调节比，另外，两个配风室的结构能够通过调节风量比例控制火焰强度和火焰刚度，进一步提高了低氮燃烧效果，具有燃烧效率高、氮氧化物排放低、节能环保、调节比大的优势。
以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种低氮燃气燃烧器，其特征在于，包括燃烧器主体，所述燃烧器主体包括同轴设置的内筒(1)和外筒(2)，所述内筒(1)和所述外筒(2)的同一端均开口形成燃烧口(3)，所述内筒(1)中的区域为内燃烧室，所述外筒(2)与所述内筒(1)之间的区域为外燃烧室，所述内燃烧室中设置有长明灯(4)，所述长明灯(4)延伸至所述燃烧口(3)处，所述内燃烧室中以所述长明灯(4)为中心圆周均布有若干燃气内管(5)，所述外燃烧室中以所述长明灯(4)为中心圆周均布有若干燃气外管(6)，若干个所述燃气内管(5)、燃气外管(6)延伸至所述燃烧口(3)处且端部设置有燃气喷头(7)，所述内筒(1)上设置有进烟口(8)，所述进烟口(8)中通入循环烟气，所述外筒(2)上设置有进风口(10)，所述进风口(10)中通入助燃风，所述燃气内管(5)、燃气外管(6)中通入主燃气。
2.根据权利要求1所述的低氮燃气燃烧器，其特征在于：所述外燃烧室中自所述进风口(10)至所述燃烧口(3)设置有隔板(11)，形成第一配风室(12)和第二配风室(13)，所述第一配风室(12)位于所述第二配风室(13)内，所述燃气外管(6)设置于所述第一配风室(12)中，所述内燃烧室、第一配风室(12)中对应所述燃气内管(5)、燃气外管(6)的燃气喷头(7)处分别设置有稳燃罩(14)。
3.根据权利要求2所述的低氮燃气燃烧器，其特征在于：所述外筒(2)的燃烧口(3)端设置有向内倾斜的斜挡板(15)，所述第二配风室(13)中的风通过所述斜挡板(15)向中心聚拢。
4.根据权利要求2所述的低氮燃气燃烧器，其特征在于：两个稳燃罩(14)的旋流方向相反。
5.根据权利要求2所述的低氮燃气燃烧器，其特征在于：所述进风口(10)处对应所述第一配风室(12)、第二配风室(13)分别设置有第一调节风门(16)和第二调节风门(17)，两个调节风门的转轴铰接于所述进风口(10)的管壁上，且管壁外设置有驱动所述转轴的配风调节杆(18)。
6.根据权利要求1所述的低氮燃气燃烧器，其特征在于：所述进烟口(8)处设置有第三调节风门(9)，用于控制烟量。
7.根据权利要求1所述的低氮燃气燃烧器，其特征在于：所述燃烧器主体还包括燃气环室(19)，所述燃气环室(19)设置于所述外筒(2)外围，所述燃气环室(19)上设置有燃气入口(20)和若干燃气支管(21)，所述燃气入口(20)中通入主燃气，各个所述燃气支管(21)与所述燃气内管(5)、燃气外管(6)一一对应连接，且每个燃气支管(21)上设置有调节手阀(22)。
8.根据权利要求1所述的低氮燃气燃烧器，其特征在于：所述内筒(1)的内壁或外壁上对应各燃气内管(5)、燃气外管(6)和长明灯(4)设置有若干固定支架(23)。
9.根据权利要求1所述的低氮燃气燃烧器，其特征在于：所述内筒(1)的非燃烧口(3)端设置有安装背板，所述长明灯(4)固定于所述安装背板上，且与点火器连接。
10.根据权利要求9所述的低氮燃气燃烧器，其特征在于：所述安装背板上向内燃烧室中设置有火检装置(24)。
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