CN110186044B - 燃气-空气部分预混燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃气‑空气部分预混燃烧器，包括燃气管、空气管道(1)和设置于空气管道外围的环形燃气管道(5)；所述空气管道(1)中心设置有旋流盘(4)，所述燃气管包括贯穿于旋流盘中心的稳燃燃气管(2)、设置于旋流盘(4)与空气管道(1)之间的一级燃气管(3)，和设置于环形燃气管道(5)上的二级燃气管(6)，其中，所述一级燃气管(3)外壁设置有预混一级燃气喷嘴(3‑1)，所述二级燃气管(6)前端连接有引射管(7)，所述引射管(7)管壁上设置有引射孔(7‑1)。所述燃气‑空气部分预混燃烧器可将空气与燃料提前混合成预混气，使燃烧更完全，提高燃烧效率，有效降低氮氧化物，具有广阔的应用前景。

Description

燃气-空气部分预混燃烧器
技术领域
本发明涉及化工设备技术领域，主要涉及燃气洁净燃烧设备技术领域，具体涉及一种燃气-空气部分预混燃烧器。
背景技术
烟气再循环技术是将部分生成的烟气引回到燃烧区域，降低燃烧区域氧浓度，抑制热力型氮氧化物生成。目前市场大部分的燃烧器采用烟气外循环和烟气内循环技术联合降低氧浓度。烟气外循环是通过外部动力从锅炉尾端抽取部分烟气送到燃烧器与空气混合后进入燃烧区域；烟气内循环是利用燃烧器的特殊结构使炉膛内的烟气回流到燃烧区域。。
专利CN201510018961X提供了一种内循环多火焰低NOx燃气燃烧器，该燃烧器在燃烧器前端设置火焰筒缩口，部分未燃尽烟气经过缩口回到火焰筒中心，在中心钝体的的扰流作用下，使烟气在燃烧头部分形成回流区，让烟气回流到火焰中。
发明内容
本发明人发现，现有技术为了保证较大的燃烧区域，使火焰分散面积大，避免高温火焰集中，无法将缩口角度设计较大，因此引回的烟气量较少，必须结合烟气外循环使氮氧化物排放达到30mg/m3以下。烟气外循环技术工程量大、成本高、易产生振动、冷凝水等现象，若可以发明一种烟气内循环量较大的燃烧器，可以降低成本，解决振动和冷凝水等问题。
即，本发明解决的技术问题是：现有的燃烧器设计中，外循环技术成本高、且容易产生振动、冷凝水等现象；内循环技术引回的烟气量较少，使用效率有待提高。
为解决上述技术问题，本发明提供一种燃烧器，利用部分燃气与空气预混后再与燃气混合的分级燃烧，并结合燃气二级引射形成烟气内循环，在降低氮氧化物排放的同时，解决振动、冷凝水等问题。
具体来说，针对现有技术的不足，本发明提供了如下技术方案：
一种燃气-空气部分预混燃烧器，其特征在于，包括燃气管、空气管道1和设置于空气管道外围的环形燃气管道5；所述空气管道1中心设置有旋流盘4，所述燃气管包括贯穿于旋流盘中心的稳燃燃气管2、设置于旋流盘4与空气管道1之间的一级燃气管3，和设置于环形燃气管道5上的二级燃气管6，其中，所述一级燃气管3外壁设置有预混一级燃气喷嘴3-1，所述二级燃气管6前端连接有引射管7，所述引射管7管壁上设置有引射孔7-1。
优选的，所述环形燃气管道内径与空气管道直径的比例为(1.1-1.3)：1。
优选的，预混一级燃气喷嘴与空气管道出口的距离为空气管道长度的1/2-2/3。
所述旋流盘的外径为空气管道内径的0.5～0.7倍。
优选的，所述稳燃燃气管内燃气量占总燃气量的3％-5％，所述一级燃气管内燃气量占总燃气量的40-65％，所述二级燃气管内燃气量占总燃气量的30-57％。
优选的，上述燃气-空气部分预混燃烧器中，所述一级燃气管3在燃气出口一端的端面包括水平端面和偏向空气管道1壁面的侧向端面，所述水平端面上设置有轴向一级燃气喷嘴3-2，在所述侧向端面上设置有侧向一级燃气喷嘴3-3。
优选的，上述燃气-空气部分预混燃烧器中，所述侧向端面与轴线的夹角为25°-35°。
优选的，预混燃气喷嘴的燃气量占一级燃气管燃气总量的2-10％，轴向燃气喷嘴的燃气量占一级燃气管燃气总量的45-48％，侧向燃气喷嘴的燃气量占一级燃气管燃气总量的45-48％。
优选的，上述燃气-空气部分预混燃烧器中，所述二级燃气管6沿燃气流向包括直管段6-3和锥形管段6-2，锥形管段的燃气出口端设置有凹形槽，所述凹形槽与锥形管段壁面形成环缝6-1。
优选的，上述燃气-空气部分预混燃烧器中，所述引射管7沿燃气流向包括混合段7-2和扩张段7-3，所述混合段设置有引射孔。
优选的，上述燃气-空气部分预混燃烧器中，所述混合段的长度L1为直径d1的3-5倍。
优选的，上述燃气-空气部分预混燃烧器中，所述混合段的直径d1为二级燃气管锥形管段出口端直径d2的2.5-4倍。
优选的，上述燃气-空气部分预混燃烧器中，引射管7的扩张段7-3的扩张角β为5-15°。
优选的，上述燃气-空气部分预混燃烧器中，离引射管扩张段最近的一排引射孔与二级燃气管锥形管段出口端的轴向距离为10mm-20mm。
优选的，引射管7进口与环形燃气管道5出口端的距离为20mm～40mm。
优选的，扩张段的长度为混合段直径的2.5～3.5倍。
优选的，上述燃气-空气部分预混燃烧器中，所述环缝6-1喷出的燃气流速为140-180m/s。
优选的，上述燃气-空气部分预混燃烧器中，烟气循环量为10％～15％。
优选的，上述燃气-空气部分预混燃烧器中，所述引射孔的直径为6-10mm。
优选的，上述燃气-空气部分预混燃烧器中，所述一级燃气管的数量为8-12个，所述二级燃气管的数量为12-16个。
优选的，上述燃气-空气部分预混燃烧器中，所述引射孔位于二级燃气管锥形管段出口端的后侧。
优选的，上述燃气-空气部分预混燃烧器中，所述稳燃燃气管在燃气出口的一端，前端面设置有轴向的稳燃燃气喷嘴2-1，外壁分布有径向的稳燃燃气喷嘴2-2。
优选的，所述稳燃燃气管顶部高出所述旋流盘2～5mm。
优选的，轴向稳燃燃气喷嘴的燃气量占稳燃燃气管中燃气总量的20-40％，径向稳燃燃气喷嘴的燃气量占稳燃燃气管中燃气总量的60-80％。
本发明的优点是：(1)相对扩散燃烧，空气与部分燃料提前混合成预混气一是可以使燃烧更完全，提高燃烧效率，二是起到稳定燃烧的作用；(2)燃气-空气预混气由旋流盘分为两级，结合燃气分级可有效降低热力型氮氧化物；(3)由一级燃气喷嘴喷出的燃气一部分轴向喷出，一部分与轴向呈一定角度α向外喷出，一级燃气分布范围大，可以与燃气-空气预混气充分混合，火焰直径大，充分利用炉膛空间，换热面积大，锅炉热效率高；(4)燃烧器自身的引射结构实现烟气内循环，降低燃烧区域的氧浓度，可以有效降低氮氧化物。
附图说明
图1为实施例1所述燃气-空气部分预混燃烧器的立体结构图。
图2为实施例1所述燃气-空气部分预混燃烧器的右视图。
图3为实施例1所述燃气-空气部分预混燃烧器的稳燃燃气管的结构图。
图4和图5分别为实施例1所述燃气-空气部分预混燃烧器的一级燃气管的主视图和立体图。
图6和图7分别为实施例1所述燃气-空气部分预混燃烧器的二级燃气管的立体图和主视图。
图8为实施例1所述燃气-空气部分预混燃烧器的引射管的立体图。
图9为实施例1所述燃气-空气部分预混燃烧器的二级燃气管和引射管连接后的结构图。
其中，1为空气管道，2为稳燃燃气管，3为一级燃气管，4为旋流盘，5为环形燃气管道，6为二级燃气管，7为引射管，2-1为轴向稳燃燃气喷嘴，2-2为径向稳燃燃气喷嘴，3-1为预混一级燃气喷嘴，3-2为轴向一级燃气喷嘴，3-3为侧向一级燃气喷嘴，α为一级燃气管的侧向端面与轴线的夹角，6-1为环缝，6-2为二级燃气管锥形管段，6-3为二级燃气管直管段，7-1为引射孔，7-2为引射管的混合段，7-3为引射管的扩张段，β为扩张角，L1和d1分别为引射管混合段的长度和直径，d2为二级燃气管锥形管段出口端直径，L2为离引射管扩张段最近一排引射孔与二级燃气管段出口端的轴向距离。
具体实施方式
为解决目前内循环技术中烟气循环量有待提高的问题，本发明提供一种燃气-空气部分预混燃烧器，通过将部分燃气和空气预混，增强混合，提高燃烧稳定性；综合利用燃气-空气预混气分级、燃气分级来控制燃烧氧化还原气氛，进而控制燃烧区域温度，达到降低NOx的目的；通过大范围的布置一级燃气的燃气喷嘴，增大火焰面积，降低高温集中区域，有效降低NOx；另外，燃料喷嘴的多角度布置也使火焰直径变大，有效利用炉膛的换热面积，提高炉膛热效率。同时，通过二级引射增加烟气的内循环量，降低燃烧区域的氧浓度，进而减少热力型NOx生成。本公开结合了分级燃烧、预混、烟气内循环等技术对燃烧火焰进行控制，可把NOx生成降低到小于20mg/m3(@3.5％O2)的超低排放水平的同时保证火焰的稳定性。
一种优选的实施方式中，本发明提供一种燃气-空气部分预混燃烧器，该燃烧器包括：空气管道、设置在该空气管道内部的旋流盘、设置旋流盘中心的稳燃燃气管、设置于空气管道与旋流盘之间的一级燃气管、设置于空气管道外侧且与空气管道同轴布置的环形燃气管道，内部形成燃气腔、设置于燃气腔上的二级燃气管、设置于二级燃气管前端的引射管。
所述一级燃气管前端具有水平面和倾斜面，所述水平面和所述倾斜面上设置有一级燃气喷嘴；所述一级燃气管中部位置处设置预混一级燃气喷嘴。
优选的，燃气-空气部分预混燃烧器中，所述二级燃气管前端安装有二级燃气喷嘴，所述二级燃气喷嘴为凹形槽和锥形管段壁面形成的环缝。
优选的，燃气-空气部分预混燃烧器中，所述引射管由混合段和扩张段组成，所述混合段设置有引射孔。
优选的，燃气-空气部分预混燃烧器中，所述倾斜面与空气管道轴线的夹角为25-35°。
优选的，燃气-空气部分预混燃烧器中，所述混合段的直径为所述二级燃气喷嘴的所述环缝外径的2.5～4倍。
优选的，燃气-空气部分预混燃烧器中，所述混合段的长度为其直径的3～5倍。
优选的，燃气-空气部分预混燃烧器中，所述扩张段的扩张角角度为5～15°。
优选的，燃气-空气部分预混燃烧器中，所述二级燃气管在燃气腔上均匀分布一圈，数量为12～16个。
优选的，燃气-空气部分预混燃烧器中，由所述的环缝喷出的燃气流速为140～180m/s；
优选的，燃气-空气部分预混燃烧器中，所述引射孔的直径为6～10mm。
优选的，燃气-空气部分预混燃烧器中，所述引射孔位于所述环缝出口的后侧，间距为10mm～20mm。
优选的，燃气-空气部分预混燃烧器中，所述引射管进口距离所述燃气腔前端20mm～40mm。
优选的，燃气-空气部分预混燃烧器中，燃气由所述燃气腔进入所述二级燃气管时，速度突增，在所述引射管进口形成一级引射；
燃气由所述二级燃气管的环缝喷出时，速度突增，在所述引射孔形成二级引射。
优选的，燃气-空气部分预混燃烧器中，所述稳燃燃气管前端和侧壁各均匀分布多个燃气喷嘴，稳燃燃气管顶部高出所述旋流盘2～5mm。
优选的，燃气-空气部分预混燃烧器中，所述旋流盘的外径为空气管道内径的0.5～0.7倍。
优选的，燃气-空气部分预混燃烧器中，所述预混一级燃气喷嘴喷出的燃气量占一级燃气总量的2％～10％。
另一种优选的实施方式中，本发明所述燃气-空气部分预混燃烧器，具体如附图1和图2所示，其由外向内依次包括：环形燃气管道5，内部形成燃气腔；设置于燃气腔5上的二级燃气管6；设置于二级燃料管6前端的引射管7；与燃气腔同轴布置的空气管道1；一级燃气管3；旋流盘4；稳燃燃气管2。
如图3所示，稳燃燃气管2的前端面和外壁分别均匀布有燃气喷嘴。
在本实施方式中，通过设计旋流盘4的外径为空气管道1内径的0.5～0.7倍，实现燃气-空气预混气的分级。一级燃气-空气预混气由旋流盘4流出，与由稳燃燃气管2的喷嘴喷出的稳燃燃气充分混合，该混合气在旋流盘4的旋流作用下形成一个回流区，该回流区促进了火焰的稳定；二级燃气-空气预混气在旋流盘外侧流通，并与附近的燃气边扩散边燃烧。
在另一实施方式中，如图4和图5，一级燃气管3上布置有预混一级燃气喷嘴3-1、轴向一级燃气喷嘴3-2和侧向一级燃气喷嘴3-3。预混一级燃气喷嘴3-1位于空气管道1内，轴向一级燃气喷嘴3-2位于一级燃气管3的前端面，侧向一级燃气喷嘴3-3位于一级燃气管3的前端面偏向空气管道1壁面且倾斜面与轴线呈30°。
在另一实施方式中，如图6和图7所示，二级燃气管6的前端的锥形管段设置有凹槽，凹槽与壁面形成环缝6-1，当二级燃气由环缝6-1喷出时，形成高速射流，在环缝6-1附近形成低压区域，使周围压力较高的烟气流向该低压区域。
在本实施方式中，为了引射更多的烟气，在燃烧器前端设置有引射管7。引射管7上设置有引射孔7-1，如图8所示。当二级燃气由燃气腔5进入二级燃气管6时，燃气的速度增大，二级燃气管6内的压力降低，使周围的烟气通过引射管7的进口进入引射管；当二级燃气由环缝6-1喷出时，部分烟气由引射孔7-1进入引射管。循环烟气与燃气在引射管7的混合段进行混合，并经扩张段减速增压后进入炉膛的燃烧区域。
在本实施方式中，可以通过调整引射管7进口与燃气腔5前端的距离调整循环烟气量；也可以通过调整环缝6-1与引射孔7-1的距离L2调整循环烟气量。较佳的，引射孔7-1位于环缝6-1出口的后侧，间距L2为10mm～20mm；引射管7进口距离燃气腔5前端20mm～40mm。
在另一具体实施方式中，通过调节引射管7的混合段直径、混合段长度、扩张角度均可以改变烟气循环量。优选的，混合段的直径d1为燃气环缝出口端外径d2的2.5～4倍，混合段的长度L1为其直径d1的3～5倍，所述扩张段的扩张角β的角度为5～15°。
另外，引射孔7-1的直径对烟气循环量影响很大。孔径较小，通过引射孔烟气大大受阻，减小烟气循环量；孔径较大，会减小低压区与周围烟气的压差，不利于烟气进入引射管。优选的，引射孔的直径为6～10mm。
在另一具体实施方式中，可以通过改变环缝的燃气流速调整烟气循环量，最佳的，燃气流速为140～180m/s时，烟气循环量为10％～15％。
在另一实施方式中，通过改变预混燃气喷嘴3-1、轴向燃气喷嘴3-2、外侧燃气喷嘴3-3的直径来调整各级燃气比例，实现NOx排放最低的燃气分级。也可以通过调整各燃气喷嘴的个数来调整燃气流速，加强与空气的混合程度，进而调节火焰的结构。
本发明中，如果取消一级燃气管，则中心火焰与外侧火焰完全脱离，燃烧不稳定或外侧燃气不能被引燃，大量燃气聚集在炉膛内具有爆燃危险；如果取消二级燃气管，则不能形成烟气内循环，达不到降低氮氧化物的效果。
下面通过具体实施例来进一步说明本发明所述燃气-空气部分预混燃烧器的结构和使用方法。
实施例1
本实施例所述燃气-空气部分预混燃烧器的立体结构示意图如图1所示，右视图如图2所示，所述燃烧器包括燃气管、空气管道1和设置于空气管道外围的环形燃气管道5。所述环形燃气管道内径与空气管道直径的比例为(1.1-1.3)：1。
所述空气管道1中心的空气出口处设置有旋流盘4，旋流盘设置有折弯的旋流叶片，旋流盘内侧形成一级空气通道，旋流盘外侧与空气管道内侧之间形成二级空气通道。环形燃气管道5内部形成燃气腔。
燃气管包括稳燃燃气管2、一级燃气管3和二级燃气管6，具体结构如下：
(1)稳燃燃气管：稳燃燃气管轴向贯穿于旋流盘中心，稳燃燃气管的结构如图3所示，在燃气出口的一端，稳燃燃气管2的前端面均匀分布有轴向的稳燃燃气喷嘴2-1，外壁均匀分布有径向的稳燃燃气喷嘴2-2。
本实施例中，稳燃燃气管的数量为1个，稳燃燃气管顶部高出所述旋流盘2mm～5mm。
(2)一级燃气管：一级燃气管3设置于旋流盘4与空气管道1之间的二级空气通道内，一级燃气管的主视图和立体图分别如图4和图5所示，在一级燃气管的外壁的中心设置有预混一级燃气喷嘴3-1，朝向空气管道1中心，在燃气出口端的端面包括水平端面和偏向空气管道1壁面的侧向端面，在水平端面设置有轴向一级燃气喷嘴3-2，侧向端面设置有侧向一级燃气喷嘴3-3。
本实施例中，一级燃气管的数量为8～12个，侧向端面与轴线的夹角α为30°，也可以为25-35°，预混一级燃气喷嘴与空气管道出口的距离为空气管道长度的1/2-2/3。
(3)二级燃气管：二级燃气管6设置于燃气管道5上，二级燃气管6前端连接有引射管7，二级燃气管6的立体图和主视图分别如图6和图7所示，二级燃气管6沿燃气流向包括直管段6-3和锥形管段6-2，锥形管段的前端设置有凹形槽，凹形槽与锥形管段的壁面形成环缝6-1，即二级燃气喷嘴，环缝与锥形管段6-2、直管段6-3及燃气管道5相通。
二级燃气管前端连接有引射管，引射管的立体图如图8所示，引射管包括设置有引射孔7-1的燃气-烟气混合段7-2和燃气-烟气扩张段7-3，引射孔沿混合段外壁的圆周360°排列，引射孔的排数可以为1-2排，也可以为多排。引射管与二级燃气管连接后的结构图如图9所示，引射管混合段长度为L1，直径为d1，引射管扩张段与轴线的夹角(即扩张角)为β，二级燃气管锥形管段6-2的出口端直径为d2，离引射管扩张段最近的一排引射孔与二级燃气管锥形管段出口端的轴向距离为L2。
在本实施例中，二级燃气管的数量为12～16个。可以通过调整引射管7进口与燃气腔5前端的距离调整循环烟气量；也可以通过调整L2调整循环烟气量。较佳的，引射管7进口距离燃气腔5前端的距离20mm～40mm；L2为10mm～20mm。
在本实施例中，通过将旋流盘4的外径设计为空气管道1内径的0.5～0.7倍，实现燃气-空气预混气的分级。预混一级燃气喷嘴喷出的燃气在旋流盘底部与空气管道中的空气混合，形成燃气-空气预混气，分别进入一级空气通道和二级空气通道，一级空气通道中的燃气-空气预混气与由稳燃燃气管2的喷嘴喷出的稳燃燃气充分混合，在旋流盘4的旋流作用下形成一个回流区，该回流区促进了火焰的稳定；二级空气通道中的燃气-空气预混气与一级燃气管喷出的一级燃气混合，在旋流盘外侧流通，并与二级燃气管喷出的二级燃气边扩散边燃烧。
在本实施例中，预混一级燃气喷嘴3-1将燃气径向喷至空气管道1内，轴向一级燃气喷嘴3-2喷出的燃气轴向喷向燃烧器出口，侧向一级燃气喷嘴3-3将燃气与轴线呈α角度喷向二级空气通道内。采用预混一级燃气喷嘴，使部分燃气与空气提前预混，增强了混合程度，一利于燃气的完全燃烧，二增强燃烧稳定性。为了防止预混爆炸，设计预混一级燃料喷嘴3-1喷出的燃气占一级燃气总量(即一级燃气管的三种喷嘴喷出的燃气总量)的2％～10％。一级燃气管3前端喷嘴的设计方式，一是使轴向一级燃气喷嘴3-2和侧向燃气喷嘴3-3分布范围广，与空气混合燃烧形成的火焰直径大，可以扩散到整个炉膛内，充分利用炉膛的空间，换热面积大，锅炉热效率高，二是侧向燃气燃烧形成的火焰可以引燃空气管道1外侧的二级燃气。另外，轴向一级燃气喷嘴3-2、侧向一级燃气喷嘴3-3喷出的燃气不会产生“抢风”现象，燃烧区域大，火焰面积大，不易产生高温集中区域，有效降低热力型NOx。
在本实施例中，在二级燃气管中，二级燃气经过直管段6-3、进入锥形管段6-2，由凹形槽与锥形管壁面形成的环缝6-1喷出，此时形成高速射流，在环缝6-1附近形成低压区域，使周围压力较高的烟气流向该低压区域。部分烟气由引射孔7-1进入引射管。循环烟气与燃气在引射管7的混合段进行混合，并经扩张段减速增压后进入炉膛的燃烧区域。
在本实施例中，通过调节引射管7的混合段直径d1、混合段长度L1、扩张角度β均可以改变烟气循环量。优选的，混合段的直径d1为环缝出口端外径d2的2.5～4倍，混合段的长度L1为其直径d1的3～5倍，所述扩张段的扩张角β的角度为5～15°，扩张段长度为d1的2.5～3.5倍。
引射孔7-1的直径对烟气循环量影响很大。孔径较小，通过引射孔烟气大大受阻，减小烟气循环量；孔径较大，会减小低压区与周围烟气的压差，不利于烟气进入引射管。优选的，引射孔的直径为6～10mm。
本实施例中，通过改变预混燃气喷嘴3-1、轴向燃气喷嘴3-2、外侧燃气喷嘴3-3的直径来调整各级燃气比例，实现NOx排放最低的燃气分级。也可以通过调整各燃气喷嘴的个数来调整燃气流速，加强与空气的混合程度，进而调节火焰的结构。
优选的，稳燃燃气管的燃气量占燃气总量的3-5％，一级燃气管的燃气量占燃气总量的40-65％，二级燃气管的燃气量占燃气总量的30-57％。
优选的，稳燃燃气管中，轴向稳燃燃气喷嘴的燃气量占稳燃燃气管中燃气总量的20-40％，径向稳燃燃气喷嘴的燃气量占稳燃燃气管中燃气总量的60-80％。
一级燃气管中，预混燃气喷嘴的燃气量占一级燃气管燃气总量的2-10％，轴向燃气喷嘴的燃气量占一级燃气管燃气总量的45～48％，侧向燃气喷嘴的燃气量占一级燃气管燃气总量的45-48％。
如果轴向燃气喷嘴的燃气量过大，则导致无法引燃二级燃气燃烧，如果侧向燃气喷嘴的燃气量过大，则导致外侧火焰集中，产生大量的氮氧化物。
本实施例中燃气比例的设定可使氮氧化物排放量低于20mg/m3。
实施例2
本实施例中，如图9所示，引射孔7-1位于环缝6-1(即二级燃气喷嘴)出口端的后侧，间距L2为10mm～20mm，氮氧化物排放量低于20mg/m3。
实施例3
本实施例中，可以通过改变由凹形槽与锥形管壁面形成环缝6-1喷出的燃气流速调整烟气循环量，最佳的，燃气流速为140～180m/s时，烟气循环量为10％～15％。
模拟结果显示，实施例3的氮氧化物排放量为17mg/m3。
综上所述，本发明所述燃气-空气部分预混燃烧器可提高燃烧效率和燃烧稳定性，有效降低氮氧化物含量，具有广阔的应用前景。

Claims (24)

1.一种燃气-空气部分预混燃烧器，其特征在于，包括燃气管、空气管道(1)和设置于空气管道外围的环形燃气管道(5)；所述空气管道(1)中心设置有旋流盘(4)，所述燃气管包括贯穿于旋流盘中心的稳燃燃气管(2)、设置于旋流盘(4)与空气管道(1)之间的一级燃气管(3)，和设置于环形燃气管道(5)上的二级燃气管(6)，其中，所述一级燃气管(3)外壁设置有预混一级燃气喷嘴(3-1)，所述二级燃气管(6)前端连接有引射管(7)，所述引射管(7)管壁上设置有引射孔(7-1)；
其中，所述一级燃气管(3)在燃气出口一端的端面包括水平端面和偏向空气管道(1)壁面的侧向端面，所述水平端面上设置有轴向一级燃气喷嘴(3-2)，在所述侧向端面上设置有侧向一级燃气喷嘴(3-3)；
其中，所述二级燃气管(6)沿燃气流向包括直管段(6-3)和锥形管段(6-2)，锥形管段的燃气出口端设置有凹形槽，所述凹形槽与锥形管段壁面形成环缝(6-1)。
2.根据权利要求1所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述侧向端面与轴线的夹角为25°-35°。
3.根据权利要求1所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述引射管(7)沿燃气流向包括混合段(7-2)和扩张段(7-3)，所述混合段设置有引射孔。
4.根据权利要求2所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述引射管(7)沿燃气流向包括混合段(7-2)和扩张段(7-3)，所述混合段设置有引射孔。
5.根据权利要求3所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述混合段的长度为直径的3-5倍。
6.根据权利要求3所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述混合段的直径为二级燃气管锥形管段出口端直径的2.5-4倍。
7.根据权利要求4所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述混合段的直径为二级燃气管锥形管段出口端直径的2.5-4倍。
8.根据权利要求5所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述混合段的直径为二级燃气管锥形管段出口端直径的2.5-4倍。
9.根据权利要求3-8任一项所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，引射管(7)的扩张段(7-3)的扩张角为5-15°。
10.根据权利要求3-8任一项所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，离引射管扩张段最近的一排引射孔与二级燃气管锥形管段出口端的轴向距离为10mm-20mm。
11.根据权利要求1-8任一项所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述环缝(6-1)喷出的燃气流速为140-180m/s。
12.根据权利要求9所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述环缝(6-1)喷出的燃气流速为140-180m/s。
13.根据权利要求10所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述环缝(6-1)喷出的燃气流速为140-180m/s。
14.根据权利要求1-8任一项所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述引射孔的直径为6-10mm。
15.根据权利要求9所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述引射孔的直径为6-10mm。
16.根据权利要求10所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述引射孔的直径为6-10mm。
17.根据权利要求11所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述引射孔的直径为6-10mm。
18.根据权利要求12所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述引射孔的直径为6-10mm。
19.根据权利要求13所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述引射孔的直径为6-10mm。
20.根据权利要求1-8任一项所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述一级燃气管的数量为8-12个，所述二级燃气管的数量为12-16个。
21.根据权利要求9所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述一级燃气管的数量为8-12个，所述二级燃气管的数量为12-16个。
22.根据权利要求10所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述一级燃气管的数量为8-12个，所述二级燃气管的数量为12-16个。
23.根据权利要求11所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述一级燃气管的数量为8-12个，所述二级燃气管的数量为12-16个。
24.根据权利要求14所述燃气-空气部分预混燃烧器，其中，所述一级燃气管的数量为8-12个，所述二级燃气管的数量为12-16个。
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CN110631017B (zh) * 2019-10-29 2020-11-27 深圳市佳运通电子有限公司 低氮燃烧器用双旋薄壁火形燃烧头
CN111102570B (zh) * 2020-01-02 2021-08-03 北京热力装备制造有限公司 适应不同海拔高度的低氮燃气锅炉
CN114151790B (zh) * 2021-12-01 2023-06-30 北京航天石化技术装备工程有限公司 一种分布式烟气内外双循环耦合分级燃烧设备

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8920159B2 (en) * 2011-11-23 2014-12-30 Honeywell International Inc. Burner with oxygen and fuel mixing apparatus
CN205592954U (zh) * 2016-05-06 2016-09-21 北京佳德昌科技有限责任公司 一级燃气引射式低氮燃烧器
CN105805746B (zh) * 2016-05-12 2017-12-15 徐州科融环境资源股份有限公司 一种分级燃烧燃气低氮燃烧器
CN206001467U (zh) * 2016-08-30 2017-03-08 和烁（张家港）热能设备有限公司 一种烟气内循环低氮燃气燃烧器装置
CN107726316A (zh) * 2017-11-15 2018-02-23 北京泷涛环境科技有限公司 一种燃料强化分级超低氮气体燃烧器
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