CN109539251A - 一种超低氮燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超低氮燃烧器，包括一个中心燃气管路，出口处的周向侧壁上依次开设有中心燃气扩散孔和中心燃气预混孔，多个周边燃气管路，沿环绕中心燃气管路的周向依次间隔布置，燃烧筒套设于周边燃气喷头和出口的外部，燃烧筒内沿燃气走向通有助燃风，周边燃气喷头垂直贯穿于导流盘，中心燃气管路垂直贯穿于稳焰盘，中心燃气扩散孔和中心燃气预混孔分别布置于稳焰盘的前、后两侧。本发明，结构简单，便于生产加工，使用于相对较小的燃烧室，降低锅炉的生产成本和运行成本，燃烧稳定，并且可以有效降低氮氧化物的排放。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧器领域，具体涉及一种超低氮燃烧器。
背景技术
目前市场上主流的低氮燃烧技术为全预混表面燃烧，全预混表面燃烧通常需要持续的维护保养，而全预混燃烧技术的司炉人员往往素质不高，导致运行风险加大，因此全预混表面燃烧技术不受市场欢迎。
而烟气再循环技术是指将一部分烟气引入助燃风内，降低助燃风氧浓度，同时吸收反应热量，降低了燃烧室内的温度峰值，从而降低氮氧化物生成，由于不需要大量的维护工作，逐渐成为市场的主流技术。
但是烟气再循环技术也存在一定的弊端：即，助燃风氧含量降低，同时助燃风量增大，存在脱火现象，导致燃烧不稳定，运行过程中出现震动，风量的增加也导致燃烧系统的压阻增大，系统存在出力降低的问题；燃烧反应不完全，大量CO生成。
综上所述，目前需要一种结构简单，成本低廉，燃烧稳定，并且可以有效降低氮氧化物排放的新型燃烧器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的锅炉燃烧器氮氧化物排量较大并且燃烧不稳定的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种超低氮燃烧器，包括：
一个中心燃气管路，其两端分别形成燃气的入口和出口，所述出口处的周向侧壁上沿燃气走向依次开设有中心燃气扩散孔和中心燃气预混孔；
多个周边燃气管路，其沿环绕所述中心燃气管路的周向依次间隔布置，且所述周边燃气管路和所述中心燃气管路内的燃气走向一致，所述周边燃气管路的两端分别形成周边燃气入口和周边燃气喷头；
燃烧筒，其套设于所述周边燃气喷头和所述出口的外部，所述燃烧筒具有与所述中心燃气管路和周边燃气管路内的燃气走向一致的燃气喷射口，所述燃烧筒内沿燃气走向通有助燃风；
导流盘，其呈环状并套设于所述燃烧筒的内壁与所述中心燃气管路的外部之间，所述周边燃气喷头垂直贯穿于所述导流盘；
稳焰盘，其呈环状并套设于所述中心燃气管路的外壁与所述导流盘的内环之间，所述中心燃气管路垂直贯穿于所述稳焰盘，所述中心燃气扩散孔和中心燃气预混孔分别布置于所述稳焰盘的前、后两侧。
在上述方案中，还包括燃气分配腔，其内部分别与所述中心燃气管路和各个所述周边燃气管路的进气端连接，所述燃气分配腔上设有燃气进口，燃气由所述燃气进口进入所述燃气分配腔，再分别进入所述中心燃气管路和周边燃气管路。
在上述方案中，所述中心燃气管路上设有可调节中心燃气流量的调节阀。
在上述方案中，还包括二次风隔离器，其套设于所述中心燃气管路外并布置于所述稳焰盘的入风一侧。
在上述方案中，每个所述周边燃气喷头上分别开设有一个轴向出口和一个径向出口，所述轴向出口被所述燃气喷射口的侧壁遮挡一半以上的面积，各个所述径向出口向心布置。
在上述方案中，所述轴向出口的横断面朝向所述燃烧筒的内壁面倾斜布置，且所述横断面与所述燃烧筒的内壁面的夹角为锐角。
在上述方案中，所述导流盘上开设有多组小孔区，每组所述小孔区在所述导流盘上均匀开设有多个气孔，所述导流盘在相邻两个所述周边燃气喷头之间对应的区域分别布置有一组所述小孔区。
在上述方案中，所述导流盘活动套设在所述周边燃气喷头上，所述稳焰盘活动套设在所述中心燃气管路上。
在上述方案中，沿所述导流盘上设有多个呈辐射状向心分布的叶片，所述叶片与竖直方向呈30-45°的倾角。
在上述方案中，所述稳焰盘为旋流稳焰盘结构，其侧壁面与水平方向呈70-80°的倾角。
本发明，结构简单，便于生产加工，使用于相对较小的燃烧室，降低锅炉的生产成本和运行成本，燃烧稳定，并且可以有效降低氮氧化物的排放。
附图说明
图1为本发明的剖面结构示意图；
图2为图1的局部结构放大示意图；
图3为图1中燃气喷出处的右视图；
图4为图1中周边燃气喷头的立体结构示意图；
图5为图4的中剖结构示意图；
图6为本发明中导流盘的一种优选实施例的结构示意图；
图7为本发明中周边燃气喷头的一种优选实施例的立体结构示意图；
图8为图7的中剖结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做出详细的说明。
本发明公开了一种超低氮燃烧器，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。需要特别指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明，并且相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围的基础上对本文所述内容进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
在发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。
如图1至图8所示，本发明提供的一种超低氮燃烧器，包括一个中心燃气管路10，其两端分别形成燃气的入口和出口，出口处的周向侧壁上沿燃气走向依次开设有中心燃气扩散孔5和中心燃气预混孔6；多个周边燃气管路12沿环绕中心燃气管路10周向依次均匀间隔布置，周边燃气管路12和中心燃气管路10内的燃气走向一致，周边燃气管路12的两端分别形成周边燃气入口和周边燃气喷头2。
燃气分配腔9的内部分别与中心燃气管路10和各个周边燃气管路12的进气端连接，燃气分配腔9上设有燃气进口8，燃气a由燃气进口8进入燃气分配腔9，再分别进入中心燃气管路10和周边燃气管路12，燃气a的方向如图中箭头所示，中心燃气管路10上设有可调节中心燃气流量的调节阀11。
周边燃气喷头2和出口的外部套设有一个燃烧筒1，燃烧筒1一端封闭，另一端具有与中心燃气管路10和周边燃气管路12内的燃气走向一致的燃气喷射口15，燃烧筒1内沿燃气走向通有助燃风b，助燃风b的方向如图中箭头所示；
燃烧筒1的内壁与中心燃气管路10的外部之间套设有环状的导流盘3，周边燃气喷头2垂直贯穿于导流盘3，中心燃气管路10的外壁与导流盘3的内环之间套设有环状的稳焰盘4，中心燃气管路10垂直贯穿于稳焰盘4，中心燃气扩散孔5和中心燃气预混孔6分别布置于稳焰盘4的前后两侧，
中心部分的燃气a分为两部分进入燃烧区，一部分在稳焰盘4后(即中心燃气扩散孔5)进入燃烧区，进行扩散式燃烧，形成外部的主火焰区c，另一部分在稳焰盘4前(即中心燃气预混孔6)与助燃风b进行预混，由于此处流速较高，没有稳焰装置，因此这部分预混后的燃气a与助燃风b会在通过稳焰盘4后进行预混燃烧，形成火焰较为集中稳定的螺旋推进形的中心火焰区d。
中心燃气管路10外套设有一个二次风隔离器7，二次风隔离器7布置于稳焰盘4的入风一侧，二次风隔离器7可有效避免稳焰盘4自身结构旋流对火焰稳定性的影响。
周边的燃气a经由周边燃气管路12、周边燃气喷头2喷射入燃烧区形成周边火焰区e，这样燃料分级燃烧，有效抑制氮氧化物的生成，每个周边燃气喷头2上分别开设有一个轴向出口13和一个径向出口14，轴向出口13被燃气喷射口15侧壁处的一体内凹的外檐缩口遮挡一半以上的面积，这样可增大火焰直径，使燃烧区内部温度场分布均匀，大幅降低燃烧室内温度峰值，从而减少热力型氮氧化物的生成，同时在燃烧筒1缩口外围形成涡流，具有稳焰效果。各个径向出口14向心布置，燃气a由此向中心喷射，与中心燃气交会，增强火焰稳定性。
导流盘3可以活动套设在周边燃气喷头2上，位置可前后移动，这样可以灵活改变火焰形状，此外导流盘可压制涡阶的形成，避免燃烧喘振的情况发生，稳焰盘4活动套设在中心燃气管路10上，这样稳焰盘和导流盘均可依据实际需要独立前后调节火焰形状。
沿导流盘3上设有多个呈辐射状向心分布的叶片，叶片与竖直方向呈30-45°的倾角，叶片可增强周边燃气a与助燃风b的混合效果。
稳焰盘4为旋流稳焰盘结构，其侧壁面与水平方向呈70-80°的倾角，气体通过稳焰盘4后有较强的旋流强度，在此形成涡流，此结构设计有极强的稳焰效果，避免了脱火现象的发生，燃烧器稳定运行调节比可到1：11。
本发明的轴向出口13，提供了一种优选实施例，即轴向出口13的横断面朝向燃烧筒1的内壁面倾斜布置，且横断面与燃烧筒1的内壁面的夹角为锐角，这样使周边燃气喷头2轴向喷射方向改为倾斜喷射方向，即向燃烧筒1的壁面喷射，燃气a在经由燃烧筒1的缩口进入燃烧区后可向四周发散，火焰直径相对增大，此设计对断面较大的燃烧室有更加明显的降氮效果。
本发明的导流盘3，也提供了一种优选实施例，即导流盘3上开设有多组小孔区16，每组小孔区16在导流盘3上均匀开设有多个气孔，导流盘3在相邻两个周边燃气喷头2之间对应的区域分别布置有一组小孔区16，而在周边燃气喷头2的径向喷射路线无孔，助燃风b会在此处形成涡流，与燃气a充分混合进行稳定的燃烧，适合负压燃烧室。
本发明涉及的燃烧器由于极强的稳焰效果，助燃风出射流速大于50m/s，燃气的出射速度大于100m/s，燃烧反应迅速，燃烧区集中在燃烧器前端，火焰半径较小，传热主要为热辐射，因此温度场分布均匀，同时由于较高的流速，助燃风在高温区停留的时间较短，缩短了氮氧化物的反应时间，进一步减少了氮氧化物的生成，对于相对较小的燃烧室同样适用。
本发明采用燃料分级燃烧技术，抑制氮氧化物的生成，采用部分预混燃烧和火焰交叉技术，提高火焰稳定性。适用于各种气体燃料，可配合烟气再循环技术使用，氮氧化物排放可低至20mg/Nm3。
本发明，结构简单，便于生产加工，使用于相对较小的燃烧室，降低锅炉的生产成本和运行成本，燃烧稳定，并且可以有效降低氮氧化物的排放。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超低氮燃烧器，其特征在于，包括：
一个中心燃气管路，其两端分别形成燃气的入口和出口，所述出口处的周向侧壁上沿燃气走向依次开设有中心燃气扩散孔和中心燃气预混孔；
多个周边燃气管路，其沿环绕所述中心燃气管路的周向依次间隔布置，且所述周边燃气管路和所述中心燃气管路内的燃气走向一致，所述周边燃气管路的两端分别形成周边燃气入口和周边燃气喷头；
燃烧筒，其套设于所述周边燃气喷头和所述出口的外部，所述燃烧筒具有与所述中心燃气管路和周边燃气管路内的燃气走向一致的燃气喷射口，所述燃烧筒内沿燃气走向通有助燃风；
导流盘，其呈环状并套设于所述燃烧筒的内壁与所述中心燃气管路的外部之间，所述周边燃气喷头垂直贯穿于所述导流盘；
稳焰盘，其呈环状并套设于所述中心燃气管路的外壁与所述导流盘的内环之间，所述中心燃气管路垂直贯穿于所述稳焰盘，所述中心燃气扩散孔和中心燃气预混孔分别布置于所述稳焰盘的前、后两侧。
2.如权利要求1所述的超低氮燃烧器，其特征在于，还包括燃气分配腔，其内部分别与所述中心燃气管路和各个所述周边燃气管路的进气端连接，所述燃气分配腔上设有燃气进口，燃气由所述燃气进口进入所述燃气分配腔，再分别进入所述中心燃气管路和周边燃气管路。
3.如权利要求1所述的超低氮燃烧器，其特征在于，所述中心燃气管路上设有可调节中心燃气流量的调节阀。
4.如权利要求1所述的超低氮燃烧器，其特征在于，还包括二次风隔离器，其套设于所述中心燃气管路外并布置于所述稳焰盘的入风一侧。
5.如权利要求1所述的超低氮燃烧器，其特征在于，每个所述周边燃气喷头上分别开设有一个轴向出口和一个径向出口，所述轴向出口被所述燃气喷射口的侧壁遮挡一半以上的面积，各个所述径向出口向心布置。
6.如权利要求5所述的超低氮燃烧器，其特征在于，所述轴向出口的横断面朝向所述燃烧筒的内壁面倾斜布置，且所述横断面与所述燃烧筒的内壁面的夹角为锐角。
7.如权利要求1所述的超低氮燃烧器，其特征在于，所述导流盘上开设有多组小孔区，每组所述小孔区在所述导流盘上均匀开设有多个气孔，所述导流盘在相邻两个所述周边燃气喷头之间对应的区域分别布置有一组所述小孔区。
8.如权利要求1所述的超低氮燃烧器，其特征在于，所述导流盘活动套设在所述周边燃气喷头上，所述稳焰盘活动套设在所述中心燃气管路上。
9.如权利要求1所述的超低氮燃烧器，其特征在于，沿所述导流盘上设有多个呈辐射状向心分布的叶片，所述叶片与竖直方向呈30-45°的倾角。
10.如权利要求1所述的超低氮燃烧器，其特征在于，所述稳焰盘为旋流稳焰盘结构，其侧壁面与水平方向呈70-80°的倾角。
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