CN109724083A - 一种火焰形状自动调节的低氮气体燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火焰形状自动调节的低氮气体燃烧器，内风筒与外风筒之间形成二次风通道，外风筒与箱壳之间形成三次风通道，二次风通道内设置有旋流盘，一次燃料喷枪及点火喷枪位于一次风通道内，二次燃料喷枪位于二次风通道内，三次燃料喷枪位于三次风通道与箱壳间；各旋流叶片位于内风筒外，一根转轴对应一个旋流叶片，各转轴的端部固定于旋流盘的内筒上，各旋转叶片固定于对应的转轴上，旋流叶片的根部设置有条形拨片，各条形拨片与拨盘相连接，执行器通过传动轴与拨盘相连接，该燃烧器能够根据锅炉炉膛的尺寸调节火焰形状及风量配比。
Description
技术领域
本发明属于超低氮清洁燃烧器技术领域，涉及一种火焰形状自动调节的低氮气体燃烧器。
背景技术
目前燃气燃烧器主要分为预混式燃烧器及非预混式燃烧器，其中非预混式燃烧器均采用了旋流配风燃烧技术，以在火焰中心形成回流区域达到卷吸烟气及加强空气燃料混合的效果，该技术能够有效地减少燃烧中氮氧化物(NOx)的生成量。
近年来，随着最新的《大气污染物排放标准》(GB13223-2011)及各地方“标准”的实施，我国电站和工业锅炉的NOx排放限额已经达到了30mg/m3(标态，参考氧量3％)的历史最严格指标，传统的燃烧器随着全国性“治污减霾”工作的开展面临全面替代。但是在更换燃烧器的过程中，不可避免地出现了新燃烧器火焰形状(长度、直径)与原有锅炉不匹配的问题，造成燃烧不稳定及炉膛喘震，严重时甚至无法形成火焰。现有部分产品针对上述问题配置了可沿燃烧器轴向前后拉动的外风筒，部分配置了沿轴向前后拉动的旋流布风盘，两类产品均由于燃料喷口距离助燃风出口距离的限制而调节量极有限，并且会因供风过早或过晚导致燃烧不稳定、NOx与一氧化碳(CO)生成量增加。此外，大型燃气锅炉根据容量不同通常有单台炉配置两台及以上燃烧器的情况，在此类锅炉内调整燃烧器火焰形状的必要性不仅体现在上述问题中，更重要的是通过调整火焰旋转方向来消除炉内残余旋转保证受热面负荷均匀，而通过轴向调整风筒或旋流盘的位置均无法实现此目的。基于以上问题，急需要一种能够安全、有效地根据不同锅炉炉膛尺寸来调节火焰形状及风量配比的低氮燃烧器。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种火焰形状自动调节的低氮气体燃烧器，该燃烧器能够根据锅炉炉膛的尺寸调节火焰形状及风量配比。
为达到上述目的，本发明所述的火焰形状自动调节的低氮气体燃烧器包括内风筒、外风筒、箱壳、旋流盘、执行器、若干一次燃料喷枪、若干点火喷枪、若干二次燃料喷枪及若干三次燃料喷枪；
内风筒、外风筒及箱壳由内到外依次空套，且内风筒内形成一次风通道，内风筒与外风筒之间形成二次风通道，外风筒与箱壳之间形成三次风通道，二次风通道内设置有旋流盘，一次燃料喷枪及点火喷枪位于一次风通道内，二次燃料喷枪位于二次风通道内，三次燃料喷枪位于三次风通道与箱壳之间；
所述旋流盘包括拨盘、传动轴、转轴及若干旋流叶片，各旋流叶片位于内风筒外，一根转轴对应一个旋流叶片，各转轴的端部固定于旋流盘的内筒上，各旋流叶片活动连接于对应的转轴上，旋流叶片的根部设置有条形拨片，各条形拨片与拨盘相连接，执行器通过传动轴与拨盘相连接。
一次燃料喷枪上的一次燃料喷口沿一次燃料喷枪枪头的径向布置；
二次燃料喷枪的枪头沿垂直于二次燃料喷枪枪管的方向布置，且二次燃料喷枪的二次燃料喷口朝向旋流盘；
三次燃料喷枪的枪头沿周向直喷。
旋流叶片的旋转角度范围为0°-180°。
拨盘上垂直安装有连杆，传动轴上的端部安装有垂直且带有条形通槽的摆臂，连杆位于所述条形通槽内。
传动轴通过定位块套接固定于内风筒上。
传动轴通过第一轴承固定于内风筒上，传动轴的端部穿过燃烧器风壳背板并通过第二轴承固定于燃烧器风壳背板上。
旋流叶片通过固定环与转轴相连接。
还包括燃烧器管理系统，其中，执行器的控制端与燃烧器管理系统相连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的火焰形状自动调节的低氮气体燃烧器在具体操作时，执行器通过传动轴、拨盘及条形拨片带动旋流叶片绕着转轴运动，以调节旋流叶片的角度，实现旋流盘的开度及旋转角度的调节，进而实现火焰形状及长度的实时调节，从而有效的提高设备对炉膛的适用性，特别是对于大容量燃气锅炉能起到单炉多台燃烧器布置时调整烟气旋向消除残余旋转的作用，从而保护炉膛受热面，提高锅炉安全性及经济性。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为本发明的截面图；
图3为本发明内部的结构示意图。
其中，1为一次燃料喷枪、2为二次燃料喷枪、3为三次燃料喷枪、4为点火喷枪、5为一次风通道、6为二次风通道、7为三次风通道、8为旋流盘、9为外风筒、10为旋流叶片、11为条形拨片、12为转轴、13为内风筒、14为拨盘、15为摆臂、161为第一轴承、162为第二轴承、17为传动轴、18为燃烧器风壳背板。
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、图2及图3，本发明所述的火焰形状自动调节的低氮气体燃烧器包括内风筒13、外风筒9、箱壳、旋流盘8、执行器、若干一次燃料喷枪1、若干点火喷枪4、若干二次燃料喷枪2及若干三次燃料喷枪3；内风筒13、外风筒9及箱壳由内到外依次空套，且内风筒13内形成一次风通道5，内风筒13与外风筒9之间形成二次风通道6，外风筒9与箱壳之间形成三次风通道7，二次风通道6内设置有旋流盘8，一次燃料喷枪1及点火喷枪4位于一次风通道5内，二次燃料喷枪2位于二次风通道6内，三次燃料喷枪3位于三次风通道7与箱壳之间；所述旋流盘8包括拨盘14、传动轴17、转轴12及若干旋流叶片11，各旋流叶片11位于内风筒13外，一根转轴12对应一个旋流叶片11，各转轴12的端部连接于旋流盘8的内筒上，各旋流叶片11活动连接于对应的转轴12上，且各旋流叶片11能够绕着转轴12转动，旋流叶片11的根部设置有条形拨片10，各条形拨片10与拨盘14相连接，执行器通过传动轴17与拨盘14相连接。
一次燃料喷枪1上的一次燃料喷口沿一次燃料喷枪1枪头的径向布置；二次燃料喷枪2的枪头沿垂直于二次燃料喷枪2枪管的方向布置，且二次燃料喷枪2的二次燃料喷口朝向旋流盘8；三次燃料喷枪3的枪头沿周向直喷。
拨盘14上垂直安装有连杆，传动轴17上的端部安装有垂直且带有条形通槽的摆臂15，连杆位于所述条形通槽内。旋流叶片11的旋转角度范围为0°-180°。
传动轴17通过定位块套接固定于内风筒13上；传动轴17通过第一轴承161固定于内风筒13上，传动轴17的端部穿过燃烧器风壳背板18并通过第二轴承162固定于燃烧器风壳背板18上；旋流叶片11通过固定环与转轴12相连接。
燃料集箱内分为相互独立的三层，且各层分别与一次燃料喷枪1、二次燃料喷枪2及三次燃料喷枪3相连通，一次燃料喷枪1、二次燃料喷枪2及三次燃料喷枪3单独控制，以实现燃料在线分级配比，点火喷枪4单独配置，不与燃料集箱相连通。
在工作时，执行器通过传动轴17、摆臂15、拨盘14及条形拨片10带动旋流叶片11同步旋转，以实现旋流盘8角度的调整，旋流叶片11的旋转角度为±90°，即可实现从顺时针全关到全开再到逆时针全关。该执行器集成于燃烧器管理系统(BMS)内，以实现旋流叶片11角度自动在线调节。
为合理避开位于内风筒13轴心的一次燃料喷枪1及点火喷枪4，转轴12置于内风筒13外部且与拨盘14非同轴布置。
最后需要说明的是，本发明中旋流盘8总成同时具备调节轴向前后位置的功能，旋流盘8同心安装在内风筒13的外部，并且通过180°布置在内风筒13上的两个轴向导向槽约束，该约束使得旋流盘8可以沿内风筒13轴向前后移动进行位置微调。
另外，本发明在工作时，燃料和助燃空气各分三级配比：位于中心的一次燃气和一次风形成稳定的中心火焰；旋流叶片11出口的切向旋流助燃风和二次燃气一方面保证火焰稳定向外传播，更重要的是在中心形成烟气回流区域，降低NOx排放量；直流三次风和三次燃气确保火焰温度在径向均匀分布，并且保证燃料完全燃尽，确保无CO等有害气体生成。
Claims (8)
1.一种火焰形状自动调节的低氮气体燃烧器，其特征在于，包括内风筒(13)、外风筒(9)、箱壳、旋流盘(8)、执行器、若干一次燃料喷枪(1)、若干点火喷枪(4)、若干二次燃料喷枪(2)及若干三次燃料喷枪(3)；
内风筒(13)、外风筒(9)及箱壳由内到外依次空套，且内风筒(13)内形成一次风通道(5)，内风筒(13)与外风筒(9)之间形成二次风通道(6)，外风筒(9)与箱壳之间形成三次风通道(7)，二次风通道(6)内设置有旋流盘(8)，一次燃料喷枪(1)及点火喷枪(4)位于一次风通道(5)内，二次燃料喷枪(2)位于二次风通道(6)内，三次燃料喷枪(3)位于外风筒(9)与箱壳之间；
所述旋流盘(8)包括拨盘(14)、传动轴(17)、转轴(12)及若干旋流叶片(11)，各旋流叶片(11)位于内风筒(13)外，一根转轴(12)对应一个旋流叶片(11)，各转轴(12)的端部固定于旋流盘(8)的内筒上，各旋流叶片(11)活动连接于对应的转轴(12)上，旋流叶片(11)的根部设置有条形拨片(10)，各条形拨片(10)与拨盘(14)相连接，执行器通过传动轴(17)与拨盘(14)相连接。
2.根据权利要求1所述的火焰形状自动调节的低氮气体燃烧器，其特征在于，一次燃料喷枪(1)上的一次燃料喷口沿一次燃料喷枪(1)枪头的径向布置；
二次燃料喷枪(2)的枪头沿垂直于二次燃料喷枪(2)枪管的方向布置，且二次燃料喷枪(2)的二次燃料喷口朝向旋流盘(8)；
三次燃料喷枪(3)的枪头沿周向直喷。
3.根据权利要求1所述的火焰形状自动调节的低氮气体燃烧器，其特征在于，旋流叶片(11)的旋转角度范围为0°-180°。
4.根据权利要求1所述的火焰形状自动调节的低氮气体燃烧器，其特征在于，拨盘(14)上垂直安装有连杆，传动轴(17)上的端部安装有垂直且带有条形通槽的摆臂(15)，连杆位于所述条形通槽内。
5.根据权利要求1所述的火焰形状自动调节的低氮气体燃烧器，其特征在于，传动轴(17)通过定位块套接固定于内风筒(13)上。
6.根据权利要求1所述的火焰形状自动调节的低氮气体燃烧器，其特征在于，传动轴(17)通过第一轴承(161)固定于内风筒(13)上，传动轴(17)的端部穿过燃烧器风壳背板(18)并通过第二轴承(162)固定于燃烧器风壳背板(18)上。
7.根据权利要求1所述的火焰形状自动调节的低氮气体燃烧器，其特征在于，旋流叶片(11)通过固定环与转轴(12)相连接。
8.根据权利要求1所述的火焰形状自动调节的低氮气体燃烧器，其特征在于，还包括燃烧器管理系统，其中，执行器的控制端与燃烧器管理系统相连接。
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