CN110594733A - 一种低NOx排放转炉煤气燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低NOx排放转炉煤气燃烧器，包括从燃烧器的中心轴线依次向外同轴设置的点火枪通道、中心空气通道、燃气通道和外层空气通道，喷口与外层空气通道的外环面连接并往炉膛方向延伸，所述中心空气通道出口处环向设置多个中心旋流叶片，燃气通道在出口处分隔为内外两个环形空间，在内环形空间出口处设置有前面板，前面板上环向设置多个倾斜的燃气喷孔，在外环形空间内环向设置多个燃气旋流叶片，外层空气通道出口处环向设置多个外旋流叶片。本发明采用合理的结构，使燃气和助燃空气在中心区和外层均能充分均匀混合，利用火焰分割降低了火焰温度，避免了局部高温区的出现，抑制了NOx的形成，实现了低NOx排放的目的。
Description
技术领域
本发明涉及工业燃气清洁燃烧技术领域，尤其涉及一种低NOx排放转炉煤气燃烧器。
背景技术
转炉煤气是钢铁企业炼钢工艺的副产品，其产生量很大，含有大量CO、氮元素等有害物质，不可直接排放至大气中。同时，转炉煤气是一种中等热值的气体燃料，可用作工业锅炉的燃料。转炉煤气燃烧过程中产生高温火焰，空气中的N2和煤气中的氮元素在高温下易形成污染物——氮氧化物NOx。目前的转炉煤气燃烧器由于燃气量大，与助燃空气混合不均，易形成局部超温，导致NOx生成，不能满足日益严格的排放要求。因此，开发适用于转炉煤气的低NOx排放煤气燃烧器对于合理利用转炉煤气、降低钢铁企业成本、助力钢铁企业节能减排目标的实现意义重大。
发明内容
本发明的目的是提供一种低NOx排放转炉煤气燃烧器，解决现有转炉煤气燃烧器燃气与空气混合不均、易产生局部高温区的问题，降低燃烧过程NOx的生成量。
本发明采用如下技术方案：
一种低NOx排放转炉煤气燃烧器，包括点火枪通道、中心空气通道、燃气通道、外层空气通道和喷口，其特征在于，所述点火枪通道、中心空气通道、燃气通道和外层空气通道从燃烧器的中心轴线依次向外同轴设置，所述喷口与外层空气通道的外环面连接并往炉膛方向延伸，所述中心空气通道出口处环向设置多个中心旋流叶片，所述燃气通道在出口处分隔为内外两个环形空间，在内环形空间出口处设置有前面板，在所述前面板上环向设置多个倾斜的燃气喷孔，在外环形空间内环向设置多个燃气旋流叶片，所述外层空气通道出口处环向设置多个外旋流叶片。
作为优选，所述喷口为收缩型的锥形筒，收缩角为3～8°。
作为优选，所述燃气喷孔沿环向设置1～2层。
作为优选，所述燃气喷孔为圆孔或者其它异型孔。
作为优选，所述燃气喷孔向内倾斜，与轴线的夹角为5～10°。
作为优选，所述燃气旋流叶片的旋流方向与外旋流叶片相反。
本发明的有益效果是：
（1）燃气通过多个燃气喷孔喷出，与中心空气通道和外层空气通道流出的空气混合后形成多股小火焰燃烧，避免热负荷集中，有利于降低火焰温度，抑制NOx的形成。
（2）燃气旋流叶片和外旋流叶片的旋流方向相反，有利于燃气和助燃空气的充分均匀混合燃烧，避免了局部高温区的产生，抑制NOx的形成。
（3）本发明结构简单，易于加工和安装。
附图说明
图1是本发明实施例1的总体结构示意图；
图2是图1中A-A方向的剖视图；
图3是图2中I部位的局部放大图；
图4是本发明实施例2的总体结构示意图；
图5是图4中B-B方向的剖视图；
图6是图5中II部位的局部放大图。
图中：1、中心旋流叶片，2、燃气喷孔，3、前面板，4、燃气旋流叶片，5、喷口，6、外旋流叶片，7、燃气通道，8、外层空气通道，9、中心空气通道，10、点火枪通道。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例1：如图1、图2和图3所示，本实施例提供一种低NOx排放转炉煤气燃烧器，其主体为同轴筒状结构，从燃烧器的中心轴线向外依次设置点火枪通道10、中心空气通道9、燃气通道7和外层空气通道8，喷口5与外层空气通道的外环面连接并往炉膛方向延伸。喷口5为收缩型的锥形筒，其收缩角为5°。点火枪通道10只在锅炉启动点火时打开，正常运行时用法兰盖封住。中心空气通道9、燃气通道7和外层空气通道8均为环形通道。中心空气通道9出口处环向设置多个中心旋流叶片1，增强助燃空气的扩散能力，使中心助燃空气与燃气的混合更均匀。燃气通道7在出口处分隔为内外两个环形空间。在内环形空间出口处设置有前面板3，前面板3将内环形空间出口封住，在前面板3上环向设置多个倾斜的燃气喷孔2，本实施例中燃气喷孔沿环向设置2层，燃气喷孔2向内倾斜，与轴线的夹角α和β分别为8°。在燃气通道7的外环形空间内环向设置多个燃气旋流叶片4。在外层空气通道8出口处环向设置多个外旋流叶片6。燃气旋流叶片4的旋流方向设置为与外旋流叶片6相反。
本实施例中，助燃空气分从两条路径进入炉膛。其中一路空气从中心空气通道9引入，引入方式可以是轴向引入，也可以是周向引入，引入后经过设置于出口处的中心旋流叶片1以旋流方式进入炉膛；另一路空气从外层空气通道8引入，引入方式可以是轴向引入，也可以是周向引入，引入后经过设置于出口处的外旋流叶片6以旋流方式进入炉膛，由于受到外侧向内收缩的喷口5的形状压迫，该路助燃空气在旋流向前流动的同时，也有向中心流动的趋势。燃气从燃气通道7引入，引入方式可以是轴向引入，也可以是周向引入。引入后的燃气在燃气通道7的出口处分为两路，一路从内环形空间经2层环向设置的多个燃气喷孔2向心倾斜喷入炉膛，与从中心空气通道9出口处中心旋流叶片1以旋流方式进入炉膛的助燃空气碰撞混合后燃烧，形成多股小的中心火焰；另一路从外环形空间经燃气旋流叶片4以旋流方式进入炉膛，与从外层空气通道8出口处外旋流叶片6以旋流方式进入炉膛的助燃空气碰撞混合后燃烧，形成多股外层火焰。
在内层，燃气从设置于前面板上的2层环向布置的多个燃气喷孔2喷出，与从中心旋流叶片1以旋流方式进入炉膛的助燃空气碰撞混合，由于燃气喷孔2向心倾斜，燃气与助燃空气的混合更均匀，有利于避免局部高温区的出现，同时多个燃气喷孔可形成多股小的中心火焰，避免热负荷集中，与大的火焰相比更有利于辐射散热，降低火焰温度，这两方面都对抑制NOx的形成有利；在外层，燃气经燃气旋流叶片4后以旋流方式进入炉膛，与经外旋流叶片6以旋流方式进入炉膛的外层助燃空气混合后燃烧，由于燃气旋流叶片4和外旋流叶片6的旋流方向相反，而且外层助燃空气受到喷口5向内收缩的形状压迫而向心流动，燃气和外层助燃空气的混合更充分、更均匀，结合燃料和助燃空气的合理配比，有利于控制整体燃烧温度分布，避免局部高温区的出现，从而抑制NOx的形成。
由于采用了合理的结构，本发明在燃烧器的中心区和外层均能实现燃气和助燃空气的充分均匀混合，并在用分割火焰的技术降低火焰温度，结合燃料和助燃空气的合理配比，可有效控制整体燃烧温度分布，避免局部高温区的出现，从而抑制NOx的形成，实现低NOx排放的目的。
实施例2：
如图4、图5和图6所示，本实施例提供一种低NOx排放转炉煤气燃烧器。与实施例1相比，本实施例2的区别在于在前面板3上环向设置1层倾斜的燃气喷孔2。其余与实施例1相同。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (5)
1.一种低NOx排放转炉煤气燃烧器，包括点火枪通道、中心空气通道、燃气通道、外层空气通道和喷口，其特征在于：所述点火枪通道、中心空气通道、燃气通道和外层空气通道从燃烧器的中心轴线依次向外同轴设置，所述喷口与外层空气通道的外环面连接并往炉膛方向延伸，所述中心空气通道出口处环向设置多个中心旋流叶片，所述燃气通道在出口处分隔为内外两个环形空间，在内环形空间出口处设置有前面板，在所述前面板上环向设置多个倾斜的燃气喷孔，在外环形空间内环向设置多个燃气旋流叶片，所述外层空气通道出口处环向设置多个外旋流叶片。
2.根据权利要求1所述的一种低NOx排放转炉煤气燃烧器，其特征在于：所述喷口为收缩型的锥形筒，收缩角为3～8°。
3.根据权利要求1所述的一种低NOx排放转炉煤气燃烧器，其特征在于：所述燃气喷孔沿环向设置1～2层，所述燃气喷孔为圆孔或者其它异型孔。
4.根据权利要求1所述的一种低NOx排放转炉煤气燃烧器，其特征在于：所述燃气喷孔向内倾斜，与轴线的夹角为5～10°。
5.根据权利要求1所述的一种低NOx排放转炉煤气燃烧器，其特征在于：所述燃气旋流叶片的旋流方向与外旋流叶片相反。
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