CN110779014A - 一种烟气内循环超低氮燃烧器及锅炉 - Google Patents
一种烟气内循环超低氮燃烧器及锅炉 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110779014A CN110779014A CN201911125199.XA CN201911125199A CN110779014A CN 110779014 A CN110779014 A CN 110779014A CN 201911125199 A CN201911125199 A CN 201911125199A CN 110779014 A CN110779014 A CN 110779014A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- flue gas
- ultra
- low nitrogen
- flame
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 98
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 74
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 51
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 122
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 65
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 38
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims abstract description 35
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 7
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 4
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 45
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 56
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 56
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 26
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 9
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 8
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- -1 carbon ions Chemical class 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004200 deflagration Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001256 stainless steel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/26—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid with provision for a retention flame
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
- F23D2900/14—Special features of gas burners
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
本发明揭示了一种烟气内循环超低氮燃烧器及锅炉，该烟气内循环超低氮燃烧器包括：安装板，垂直配置于安装板上的扩散筒，套设于扩散筒的内部并纵向凸伸出扩散筒的内筒，套设于内筒外部的再循环套筒，环布于再循环套筒外侧的若干燃料喷管，稳焰盘，垂直贯穿稳焰盘的中心喷管，贴合环布于内筒内侧的若干引燃喷管；再循环套筒与扩散筒之间纵向分离，并由再循环套筒的尾端形成环形的第一混气入口，燃料喷管形成位于第一混气入口侧前方的第二混气入口。本发明所揭示的烟气内循环超低氮燃烧器显著地提高了对烟气循环利用率，降低了第二混气通道中的氧含量及中心火焰温度，从而有效地降低了氮氧化物产生量，并节约燃料的消耗量。
Description
技术领域
本发明涉及低氮燃烧器技术领域，尤其涉及一种烟气内循环超低氮燃烧器及基于该一种烟气内循环超低氮燃烧器的锅炉。
背景技术
在工业锅炉、隧道窑炉和大型工业加热器中通常设置以天燃气(主要成分为甲烷)或者油等石化燃料为燃料的燃烧器，通过燃烧产生热量。现有技术中的燃烧器基本为采用扩散燃烧技术，并在燃烧器中通常设置主喷枪及旋风盘。天然气在主喷枪的前半段预热后将天然气与空气混合后进行燃烧。但这种结构的燃气燃烧器依然尾气中存在较高NOX的问题，不符合国家节能减排及环保要求。低氮燃烧器是一种旨在降低燃烧器在燃烧时产生对环境有害的NOX(即氮氧化合物)的新型燃烧器。
申请人经仔细检索后发现，公开号为CN102607025A的中国发明专利申请公开了一种燃气回喷式低预混NOx燃烧装置及其燃烧方法。该旋流器的外环周边与喉口内部之间设置有周边轴流风通道，并在喉口径向均布置有回喷型锤式燃气枪。但该现有技术仍然存在燃料燃烧不稳定，无法从根本上解决传统的燃气燃烧器NOx排放过高的缺点，此外该现有技术中的旋流器的叶片在高温工况下容易发生损坏，因此也存在使用寿命较低的缺陷。
此外，公开号为CN109099425A的中国发明专利还公开了一种烟气内循环超低氮燃烧器。该现有技术采用稳燃燃料管及旋流器起到稳定火焰的作用。热力型氮氧化物是燃烧用空气中的N2在高温下氧化而生成的氮氧化物，其也是锅炉燃烧中最大的氮氧化物来源，也是低氮氧化物排放量控制的关键着眼点。在该现有技术中，虽然通过设置旋流器起到了稳定火焰的作用，但是其依然无法降低锥形环与旋流器附近的中心火焰温度，极易导致局部温度偏高而产生过量的热力型氮氧化物。虽然，该现有技术还指出在旋流器外侧增加锥形环，由分级燃料管喷出的部分燃料撞击锥形环，可增加燃料与空气的混合，促进燃烧稳定，并能够促进烟气内循环的形成，减低燃烧区域的温度。然而，申请人指出该现有技术中的旋流器凹设于锥形环的中心内部，锥形环在事实上只能起到收拢火焰的技术效果。而其所揭示的烟气卷吸环虽然能实现一定程度上的烟气内循环，但是烟气卷吸环所开设的一圈卷吸孔远离旋流器，从而导致其所主张的通过设置烟气卷吸环能够显著减低氮氧化物的技术效果存疑，且该现有技术中所揭示的燃烧器对氮氧化物的排放控制效果并不理想。
有鉴于此，有必要对现有技术中的超低氮燃烧器予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于揭示一种烟气内循环超低氮燃烧器及一种锅炉，用以克服现有技术中燃烧器所存在的上述缺陷，尤其是为了进一步提高对烟气循环利用率，降低火焰温度，降低氮氧化物产生量，并节约燃料的消耗量。
为实现上述目的之一，本发明首先揭示了一种烟气内循环超低氮燃烧器，包括：
安装板，
垂直配置于安装板上的扩散筒，
套设于扩散筒的内部并纵向凸伸出所述扩散筒的内筒，
套设于内筒外部的再循环套筒，
环布于所述再循环套筒外侧的若干燃料喷管，
稳焰盘，
垂直贯穿所述稳焰盘的中心喷管，以及
贴合环布于内筒内侧的若干引燃喷管；
其中，所述再循环套筒与扩散筒之间纵向分离，并由所述再循环套筒的尾端形成环形的第一混气入口，所述燃料喷管形成位于第一混气入口侧前方的第二混气入口。
作为本发明的进一步改进，所述燃料喷管由纵向并分离配置的主燃料喷管及输气管组成，所述第二混气入口由主燃料喷管及输气管纵向分离所形成，所述主燃料喷管的内部直径大于输气管的内部直径。
作为本发明的进一步改进，所述主燃料喷管内部形成横截面积为S1的第一混气通道，所述输气管内部形成横截面积S2的第一燃气通道；
所述第一混气通道的横截面积S1与第一燃气通道的横截面积S2之比为3:1～2:1。
作为本发明的进一步改进，所述中心喷管内部形成横截面积为S3的第二燃气通道，所述引燃喷管内部形成横截面积为S4的第三燃气通道；所述安装板连接燃烧器本体及燃气输送总管。
作为本发明的进一步改进，所述主燃料喷管的自由端形成面向外侧的倾斜面，所述倾斜面与中心喷管的中轴线所形成的夹角为锐角。
作为本发明的进一步改进，所述燃料喷管的自由端退缩配置于所述再循环套筒的喷射口的侧后方。
作为本发明的进一步改进，所述稳焰盘开设稳焰孔，以通过所述稳焰孔形成密集的纵向火焰；
所述中心喷管延伸过稳焰盘的末端部环形分布若干横向喷射孔，以通过所述横向喷射孔形成横向火焰；
所述稳焰盘横向凹陷布置于内筒的内部，且横向抵靠引燃喷管，以通过所述稳焰盘与内筒共同夹持引燃喷管，所述引燃喷管纵向延伸过稳焰盘。
作为本发明的进一步改进，所述扩散筒靠近再循环套筒的一端形成径向向内收缩的径缩环部。
作为本发明的进一步改进，在所述扩散筒的外部设置部分包裹输气管与扩散筒的保温筒，所述保温筒内部填充保温材料。
作为本发明的进一步改进，在所述再循环套筒与内筒之间设置若干径向设置的连接板，所述连接板沿再循环套筒的纵长延伸方向延伸至径缩环部的外壁面。
同理所述，本发明还揭示了一种锅炉，该锅炉配置至少一个如上述任一项发明创造所述的烟气内循环超低氮燃烧器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
在本发明中，通过设置燃料喷管所形成的第二混气入口提高了实现了对锅炉的燃烧室在燃料燃烧过程中所形成的烟气的循环利用；同时，通过在再循环套筒的尾端形成环形的第一混气入口并借助扩散筒，不仅提高了空气流速还进一步提高了烟气的循环利用率；同时，由于在第一混气通道中混入还原性离子成分的烟气，降低了主燃料喷管向燃烧室所输送的燃料的能量密度；同时，通过设置一圈引燃喷管，能够通过稳焰盘引燃该引燃喷管并通过引燃喷管引燃外围的燃料喷管，具有结构设计合理的优点，并在需要燃料喷管工作时，能够通过引燃喷管引燃外围的燃料喷管，因此具有使用便捷的优点，且通过设置稳焰盘降低了中心火焰温度，从而降低了热力型氮氧化物的排放量。
附图说明
图1为本发明一种烟气内循环超低氮燃烧器的内部结构示意图；
图2为与图1所示出的一种烟气内循环超低氮燃烧器连接的引风装置的外部结构示意图；
图3为本发明一种烟气内循环超低氮燃烧器的立体图；
图4为本发明一种烟气内循环超低氮燃烧器的半剖立体图；
图5为本发明一种烟气内循环超低氮燃烧器的侧视图；
图6为图1所示出的发明一种烟气内循环超低氮燃烧器与炉墙装配后的结构示意图；
图7为本发明一种烟气内循环超低氮燃烧器中气体流动路径及火焰喷射路径的概念图；
图8为与图1所示出的一种烟气内循环超低氮燃烧器连接的引风装置的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
需要理解的是，在本申请中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术方案的限制。
实施例一：
参图1至图8所揭示的本发明一种烟气内循环超低氮燃烧器的一种具体实施方式。
在详细阐述本发明一种烟气内循环超低氮燃烧器之前，对涉及的技术概念予以必要说明。本实施例所披露的一种烟气内循环超低氮燃烧器以图1与图2所示出的视角所对应的组件水平对接而成，并嵌入安装在图6的炉墙100中。该炉墙100可作为锅炉的一部分。表示空间方位的术语“内侧”与“外侧”均是相对于图4中的中心喷管30的中轴线200而言。表示空间方位的术语“侧前方”及“侧后方”中的前后位置关系均是指以图1所示出的视角中的纵向方向，其中，远离安装板52的方向是“前方”，靠近安装板52的方向是“后方”。因此，“侧前方”与“侧后方”是指同时相对于中轴线200的径向方向及纵向方向。同时，在本实施例中，术语“低氮”与术语“低氮氧化物”(低NOx)具等同技术含义。“燃料”特指具可流动性且能够燃烧的气体，在本实施例中，申请人将燃料选用天然气(其主要成分为甲烷，CH4)作示范性说明，因此“燃料”与“天然气”在本实施例可作为等同技术特征予以理解。
具体而言，本实施例所揭示的一种烟气内循环超低氮燃烧器，其包括：安装板52，垂直配置于安装板52上的扩散筒60，套设于扩散筒60的内部并纵向凸伸出所述扩散筒60的内筒40，套设于内筒40外部的再循环套筒10，环布于所述再循环套筒10外侧的若干燃料喷管，稳焰盘31，垂直贯穿所述稳焰盘31的中心喷管30，以及贴合环布于内筒40内侧的若干引燃喷管80。具体的，安装板52呈圆形并通过螺栓(未示出)与炉墙100的内壁面贴合以可靠连接，从而将整个烟气内循环超低氮燃烧器安装在炉墙100的内壁面上。同时，扩散筒60、中心喷管30、再循环套筒10及稳焰盘31等实体组件均采用能够承受1200℃以上的耐热不锈钢合金制成。再循环套筒10的自由端(即远离安装板52的一端)形成外扩的圆环形的扩口部11，以通过该扩口部11扩大主火焰213的火焰半径，使天然气与空气能够形成涡流，从而提高天然气的燃烧效率。扩口部11的内壁面111与中心喷管30的中轴线200形成45度的夹角，并通过该扩口部11对引燃火焰96起到引导作用，以形成外扩的引燃火焰96。
该烟气内循环超低氮燃烧器与图2所示出的引风装置70连接。引风装置70的作用是从外界吸入含有氧气的空气(氧气含量约为21％)。引风装置70包括燃烧器本体50、电机72，控制器71，与电机72连通的风罩73。风罩73内设置控制空气流量的阀门(未示出)，所述燃气输送总管51内设置控制燃气流量的阀门(未示出)。控制器71可选用单片机或者PLC控制的控制硬件，以控制电机72的转速与运行时间。控制器71与电机72均与市电连接。具体的，在本实施例中，该控制器71的型号为西门子LMV智能控制器。
电机72的输出轴(未示出)位于风罩73的部分配置叶片，以通过叶片的转动形成空气流300。空气流300可贯穿该燃烧器本体50，在扩散筒60与内筒40作用下分别形成箭头94所示出的空气流、箭头99所示出的空气流。风罩73的底部设置进风口74，外界中的空气沿箭头704进入到风罩73中。空气流300同时通入由扩散筒60与内筒40所形成的环形腔体17、由中心喷管30与内筒40所形成的环形腔体18中。空气在天然气燃烧的过程中起到助燃作用。
结合2、图6与图8所示，安装板52连接燃烧器本体50及燃气输送总管51。天然气以箭头501的方向通入燃气输送总管51中。该燃气输送总管51的横截面积为S5。燃烧器本体50的内部为空心结构并与燃气输送总管51连接，燃烧器本体50内置有管道54及管道53。管道54与中心喷管30连通，以向中心喷管30内输送天然气。管道53呈环形布置，并与引燃喷管80的数量相等，以将每一个管道53与引燃喷管80连通，以向引燃喷管80中独立输送天然气(参图8及图7中的箭头93所示)。天然气以箭头92所示出的方向通入中心喷管30中。
结合图6所示，燃料喷管由纵向并分离配置的主燃料喷管20及输气管21组成，且该燃烧器本体50的内部可另外设置多个为燃料喷管独立输送天然气的管道215，且上述管道215均与燃气输送总管51连通。当然，还可独立的为燃料喷管80配置输送天然气的管道215，并将管道215设置于燃烧器本体50的外部。同时，在本实施例中，环形布置六个引燃喷管80；优选的，可将引燃喷管80与每一个主燃料喷管20配置为共同指向中心喷管30的中轴线200的方式，以便于通过引燃喷管80引燃主燃料喷管20。尤其的，通过设置一圈引燃喷管80，并有利于使得主火焰213的燃烧具有更好的稳定性，防止该烟气内循环超低氮燃烧器在点火过程中可能产生的“脱火”及“爆燃”现象，提高了该烟气内循环超低氮燃烧器工作的使用安全性及燃烧稳定性。
燃料喷管由纵向并分离配置的主燃料喷管20及输气管21组成，所述第二混气入口211由主燃料喷管20及输气管21纵向分离所形成，主燃料喷管20的内部直径大于输气管21的内部直径。主燃料喷管20与输气管21呈同轴且纵向布置，并在主燃料喷管20与输气管21通过两个三角形的连接件218通过焊接方式予以连接。
参图1所示，在本实施例中，该主燃料喷管20内部形成横截面积为S1的第一混气通道203，输气管21内部形成横截面积S2的第一燃气通道217。该第一混气通道203的横截面积S1与第一燃气通道217的横截面积S2之比为3:1～2:1，并最优选为2.5:1。中心喷管30内部形成横截面积为S3的第二燃气通道307，所述引燃喷管80内部形成横截面积为S4的第三燃气通道803。
如图1所示，可在所述扩散筒60的外部设置部分包裹输气管21与扩散筒60的保温筒22，所述保温筒22内部填充保温材料221。具体的，该保温材料221选用石棉绳与耐火泥混合制成。
在本实施例中，再循环套筒10外侧环形等间距的布置六个燃料喷管。该燃料喷管的数量并不具体限定，可视实际需要对燃料喷管的数量进行增加或者减少，并且上述六个燃料喷管消耗绝大部分的燃料，形成主火焰213(参图7所示)。再循环套筒10与扩散筒60之间纵向分离，并由所述再循环套筒10的尾端形成环形的第一混气入口62，燃料喷管形成位于第一混气入口62侧前方的第二混气入口211。如箭头91所示出的包含了天然气及自第二混气入口211回流的烟气的混合气体在第一混气通道203中水平流动。
环形腔体17在引风装置70的作用下向第二混气通道19中输送新鲜空气，并通过第一混气入口62吸入回流的烟气。具体的，环形腔体17向第二混气通道19中每输送1M3的新鲜空气可通过第一混气入口62吸入回流的烟气约0.5～1M3。同时，在本实施例中，第一燃气通道217向燃烧室400输送1M3的天然气的过程中可通过第二混气入口211吸入回流的烟气约0.5～1M3。引风装置70向炉膛的燃烧室400所鼓入的新鲜空气通过环形腔体18向燃烧室400进行输送。
燃烧室400中的烟气(烟气中的氧气含量为3～5％)沿图1或者图7中的箭头201所示出的流动路径，自该第二混气入口211进入到第一混气通道203中。在本实施例中，由于在天然气内混入了大量还原性离子成分的烟气，该还原性离子包括碳离子、氢离子、一氧化碳。通过向第一混气通道203中混入上述还原性离子成分的烟气，降低了主火焰213在燃烧过程中在燃烧室400中氮气分子与氧气分子的结合概率，从根本上遏制氮气分子与氧气分子的结合几率，从而显著地降低了燃烧室400内热力型氮氧化物的含量；此外，由于向第一混气通道203中混入上述还原性离子成分的烟气，使得自第一燃气通道217中输送的天然气的能量密度予以降低。
同时，在本实施例中，该再循环套筒10与内筒40同轴且嵌套设置，以形成环形的第二混气通道19。烟气被炉墙100阻挡并形成箭头209所所示出的流动路径，以将烟气重新沿箭头301及箭头209所示出的烟气流动路径，将烟气自第一混气入口62重新回流至环形的第二混气通道19中进行再次混气处理，以降低环形的第二混气通道19中的氧气含量。该第一混气入口62呈圆环形。箭头95为包含空气及回流的烟气的流经路径。通过上述技术方案，不仅提高了烟气的循环利用率，降低了自环形腔体17向第二混气通道19中所输送的新鲜空气在第二混气通道19中所形成的混合气体中的氧气含量。具体的，可将自环形腔体17向第二混气通道19中所输送的新鲜空气中的氧气含量从21％降低至10～18％，在保证燃烧室400内主火焰213燃烧稳定的同时，在第二混气通道19远离安装板52处的环形区域中形成“贫氧区”。由于内筒40向燃烧室400输送新鲜空气，从而在内筒40的开口处形成“富氧区”。由此使得主火焰213末端空间的烟气及火焰沿箭头97及箭头98所示出的路径，回流至“富氧区”，从而保证了天然气的充分燃烧，同时降低了主火焰213的火焰温度，同时能够使得主火焰213的火焰温度在燃烧室400中趋于均匀。
经过实际测算，本实施例所揭示的烟气内循环超低氮燃烧器在形成燃烧室400的炉膛上使用，当燃烧室400中的热负荷小于1200kw/m3时，氮氧化物的排放量小于28mg/m3。
参图1、图3及图4所示，在本实施例中，稳焰盘31开设稳焰孔312，稳焰孔312在稳焰盘31中沿径向方向均匀开设，并与环形腔体18连通。以通过所述稳焰孔312形成密集的纵向火焰314。中心喷管30延伸过稳焰盘31的末端部环形分布若干横向喷射孔311，以通过所述横向喷射孔311形成横向火焰315。稳焰盘31横向凹陷布置于内筒40的内部，且横向抵靠引燃喷管80，以通过所述稳焰盘31与内筒40共同夹持引燃喷管80，引燃喷管80纵向延伸过稳焰盘31，但不在纵向方向上延伸过内筒40。引燃喷管80在本实施例中的作用是形成外扩的引燃火焰96，并通过该引燃火焰96引燃再循环套筒10外侧的六个燃料喷管，而形成一圈主火焰213。引燃喷管80贴合设置于内筒40的内壁面401。需要说明的是，作为本实施例的合理变形，还可将引燃喷管80贴合设置于内筒40的外壁面402。
需要说明的是，在本实施例中，稳焰盘31与内筒40之间依然会形成径向宽度与引燃喷管80的外径相等的一圈间隔布置的间隙303，自引风装置70所鼓入的空气可沿图4中箭头94的方向水平喷射至燃烧室400中，以辅助引燃喷管80的燃烧，确保引燃火焰96持续稳定的燃烧。稳焰盘31横向凹陷布置于内筒40的内部，不仅利于由稳焰盘31形成稳定且短小的纵向火焰314，还能够在内筒40的开口处的“富氧区”中形成稳定的纵向火焰314，并由纵向火焰314引燃引燃喷管80，以由引燃喷管80形成外扩的引燃火焰96，并有利于提高引燃火焰96燃烧的稳定性，并最终通过引燃火焰96点燃主火焰213，从而显著地提高了主火焰213的稳定性，且能够降低纵向火焰314的温度，从而显著降低了稳焰盘31附近的“富氧区”中氮氧化物的产生量。外围一圈燃料喷管通过引燃火焰96形成稳定燃烧的主火焰213，在燃烧室400内形成“贫氧区”，该主火焰213在燃烧室400中形成大范围的火焰循环与热量循环，以维持一圈主火焰213、一圈引燃火焰96及中心火焰(即纵向火焰314)的稳定燃烧。
同时，中心喷管30的末端可配置为插接连接的中心燃烧头32，中心燃烧头32环布一圈横向喷射孔311(参图1所示)；或者省略该中心燃烧头32，并直接在末端封闭的中心喷管30的末端直接开设一圈横向喷射孔311(参图4所示)。
参图7所示，该烟气内循环超低氮燃烧器还包括靠近中心喷管30并与其平行设置的点火电极81，点火电极81延伸过稳焰盘31，并形成径向向内弯曲的点火针811，从而通过点火针811引燃沿箭头92并在中心喷管30中水平流动的天然气，以引燃整个稳焰盘31。
重新参图1所示，主燃料喷管20的自由端形成面向外侧的倾斜面202，所述倾斜面202与中心喷管30的中轴线200所形成的夹角为锐角，并具体为30～60度之间。在本实施例中，倾斜面202与中心喷管30的中轴线200所形成的夹角为锐角的含义为，倾斜面202以远离安装板52所形成的延长面与中轴线200之间的夹角为锐角。通过上述结构，能够强化如图7所示出的主火焰213在径向方向上的扩散程度，并有利于强化燃烧室400内的还原性烟气向安装板52方向的再循环。所述还原性烟气内含有因天然气不完全燃烧所形成的碳离子、氢离子、一氧化碳。从而降低了燃烧室400内热力型氮氧化物的含量。
燃料喷管20的自由端退缩配置于该再循环套筒10的喷射口的侧后方，即燃料喷管20的自由端与扩口部11之间形成d1的距离。在本实施例中，由于形成了一圈倾斜面202，且每一圈倾斜面202均与中轴线200形成锐角。通过上述结构，进一步扩大了由六个主火焰213所组成的火焰的燃烧半径，使天然气与空气能够形成涡流，从而加速烟气从第一混气入口62及第二混气入口211分别进入至第二混气通道19与第一混气通道203中，以进一步提高对烟气的重复利用率及循环量。第一混气入口62与第二混气入口211均呈圆环形。同时，通过将主燃料喷管20的自由端形成面向外侧的倾斜面202，进一步降低了天然气在高温区的停留时间，从而遏制氮氧化物的产生。该主燃料喷管20的自由端是远离安装板52的一端端部。
同时，在本实施例中，第一混气入口62退缩配置于第二混气入口211的内侧后方。由于第一混气入口62与第二混气入口211会在燃烧室400内形成局部区域的负压，通过上述技术方案，使得如箭头301所示出的烟气流动路径所对应的烟气与如箭头201所示出的烟气流动路径所对应的烟气不会造成干扰，且如箭头91所示出的天然气不会从第二混气入口211处散逸并流入第一混气入口62中。
具体的，第一混气入口62被四个连接板12分割为四个扇环形的烟气吸入口，并由内筒40、再循环套筒10及连接板12围合形成两端具扇环形通孔的第二混气通道19。箭头95所对应的混合气体(该混合气体包含自引风装置70所鼓入的新鲜空气以及自第一混气入口62回流的烟气)被鼓入燃烧室400中，并参与燃烧。
同时，在本实施例中，所有第一燃气通道217的横截面积S2之和占燃气输送总管51的总燃气输送量的70～90％，所有第二燃气通道307的横截面积S3之后占燃气输送总管51的总燃气输送量的5～15％，所有第三燃气通道803的横截面积S4之和占燃气输送总管51的总燃气输送量的5～15％。进一步优选的，可将上述燃气消耗比例的设定进一步限定为如下：
所有第一燃气通道217的横截面积S2之和占燃气输送总管51的总燃气输送量的90％，所有第二燃气通道307的横截面积S3之后占燃气输送总管51的总燃气输送量的5％，所有第三燃气通道803的横截面积S4之和占燃气输送总管51的总燃气输送量的5％。通过上述燃气消耗比例的设定，能够确保一圈主火焰213的持续稳定的燃烧，既能够降低中心火焰的火焰温度，以降低热力型氮氧化物的产生量，又能够确保主火焰213、横向火焰315及纵向火焰314燃烧的稳定性，解决了传统的低氮燃烧器在燃烧时容易发生“脱火”及由于天然气燃烧不充分所导致的“爆燃”现象。
如图1、图4及图7所示，在本实施例中，扩散筒60的厚度整体保持相同，并在该扩散筒60靠近再循环套筒10的一端形成径向向内收缩的径缩环部61，以通过所述径缩环部61与内筒40提升流经内筒40与扩散筒60之间所形成的环形腔体17中的空气的流速。具体而言，通过径缩环部61的外壁不仅能够对箭头301所示出的烟气流动路径所对应的烟气起到导流作用，还能对径缩环部61的内壁面611对箭头99所示出的空气流起到汇集压缩作用，以提高箭头99所示出的空气流的流速，防止空气从圆环形的第二混气通道19的开口处散逸至燃烧室400中，以利于形成箭头95所对应的混合气体。
在本实施例中，为了连接再循环套筒10与内筒40，在再循环套筒10与内筒40之间设置若干径向设置的连接板12，连接板12沿再循环套筒10的纵长延伸方向延伸至径缩环部61的外壁面。从而通过设置四个相互垂直的四个连接板12，将圆环形的第二混气通道19分割为四个独立且横截面为扇环的子通道304。该横截面的剖切方向为垂直与中轴线200的方向。
同时，通过设置四个连接板12还能对第二混气通道19中流经的由自第一混气入口62回流的烟气及自引风装置70所输送的空气所组成的混合气体进行扰流切分，保证上述混合气体在第二混气通道19的流动更为平顺，并防止混合气体在第二混气通道19中发生湍流。
本实施例所揭示的烟气内循环超低氮燃烧器综合FIR(Fuel Inner Return，烟气内循环)与FGR(Fuel Gas Return，烟气外循环)的技术优势，显著地提高了燃烧室400内的烟气循环量；同时实现了主火焰213、引燃火焰96及中心火焰(即纵向火焰314)的稳定燃烧。该烟气内循环超低氮燃烧器能够降低燃烧区的火焰温度，尤其能够降低“富氧区”的中心火焰温度，避免形成局部高温区，降低了整个燃烧室400中的空气过量系数，并能够节约燃料的消耗量约3％～5％。
实施例二：
基于上述实施例一所揭示的一种烟气内循环超低氮燃烧器，本实施例还揭示了一种锅炉，该锅炉配置至少一个如实施例一所揭示的烟气内循环超低氮燃烧器。
需要说明的是，本实施例所指锅炉泛指能够基于实施例一所揭示的烟气内循环超低氮燃烧器通过以天然气或者其他可燃性气体为燃料进行燃烧，并产生热量的装置。该装置可以是工业用蒸汽锅炉，还可以是隧道窑炉和大型工业加热器。
本实施例所揭示的烟气内循环超低氮燃烧器的具体技术方案，请参实施例一所述，在此不再赘述。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (11)
1.一种烟气内循环超低氮燃烧器，其特征在于，包括：
安装板(52)，
垂直配置于安装板(52)上的扩散筒(60)，
套设于扩散筒(60)的内部并纵向凸伸出所述扩散筒(60)的内筒(40)，
套设于内筒(40)外部的再循环套筒(10)，
环布于所述再循环套筒(10)外侧的若干燃料喷管，
稳焰盘(31)，
垂直贯穿所述稳焰盘(31)的中心喷管(30)，以及
贴合环布于内筒(40)内侧的若干引燃喷管(80)；
其中，所述再循环套筒(10)与扩散筒(60)之间纵向分离，并由所述再循环套筒(10)的尾端形成环形的第一混气入口(62)，所述燃料喷管形成位于第一混气入口(62)侧前方的第二混气入口(211)。
2.根据权利要求1所述的烟气内循环超低氮燃烧器，其特征在于，所述燃料喷管由纵向并分离配置的主燃料喷管(20)及输气管(21)组成，所述第二混气入口(211)由主燃料喷管(20)及输气管(21)纵向分离所形成，所述主燃料喷管(20)的内部直径大于输气管(21)的内部直径。
3.根据权利要求2所述的烟气内循环超低氮燃烧器，其特征在于，所述主燃料喷管(20)内部形成横截面积为S1的第一混气通道(203)，所述输气管(21)内部形成横截面积S2的第一燃气通道(217)；
所述第一混气通道(203)的横截面积S1与第一燃气通道(217)的横截面积S2之比为3:1～2:1。
4.根据权利要求3所述的燃气内循环超低氮燃烧器，其特征在于，所述中心喷管(30)内部形成横截面积为S3的第二燃气通道(307)，所述引燃喷管(80)内部形成横截面积为S4的第三燃气通道(803)；所述安装板(52)连接燃烧器本体(50)及燃气输送总管(51)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的烟气内循环超低氮燃烧器，其特征在于，所述主燃料喷管(20)的自由端形成面向外侧的倾斜面(202)，所述倾斜面(202)与中心喷管(30)的中轴线(200)所形成的夹角为锐角。
6.根据权利要求5所述的烟气内循环超低氮燃烧器，其特征在于，所述燃料喷管(20)的自由端退缩配置于所述再循环套筒(10)的喷射口的侧后方。
7.根据权利要求5所述的烟气内循环超低氮燃烧器，其特征在于，所述稳焰盘(31)开设稳焰孔(312)，以通过所述稳焰孔(312)形成密集的纵向火焰(314)；
所述中心喷管(30)延伸过稳焰盘(31)的末端部环形分布若干横向喷射孔(311)，以通过所述横向喷射孔(311)形成横向火焰(315)；
所述稳焰盘(31)横向凹陷布置于内筒(40)的内部，且横向抵靠引燃喷管(80)，以通过所述稳焰盘(31)与内筒(40)共同夹持引燃喷管(80)，所述引燃喷管(80)纵向延伸过稳焰盘(31)。
8.根据权利要求5所述的烟气内循环超低氮燃烧器，其特征在于，所述扩散筒(60)靠近再循环套筒(10)的一端形成径向向内收缩的径缩环部(61)。
9.根据权利要求5所述的烟气内循环超低氮燃烧器，其特征在于，在所述扩散筒(60)的外部设置部分包裹输气管(21)与扩散筒(60)的保温筒(22)，所述保温筒(22)内部填充保温材料(221)。
10.根据权利要求9所述的烟气内循环超低氮燃烧器，其特征在于，在所述再循环套筒(10)与内筒(40)之间设置若干径向设置的连接板(12)，所述连接板(12)沿再循环套筒(10)的纵长延伸方向延伸至径缩环部(61)的外壁面。
11.一种锅炉，其特征在于，所述锅炉配置至少一个如权利要求1至10中任一项所述的烟气内循环超低氮燃烧器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911125199.XA CN110779014A (zh) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | 一种烟气内循环超低氮燃烧器及锅炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911125199.XA CN110779014A (zh) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | 一种烟气内循环超低氮燃烧器及锅炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110779014A true CN110779014A (zh) | 2020-02-11 |
Family
ID=69391414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911125199.XA Pending CN110779014A (zh) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | 一种烟气内循环超低氮燃烧器及锅炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110779014A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114234186A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-25 | 北京航天石化技术装备工程有限公司 | 一种双引射式燃气分级超低氮燃烧器 |
| CN115155297A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-10-11 | 安阳钢铁股份有限公司 | 一种三合一组合脱硫脱硝方法 |
| CN116379431A (zh) * | 2023-03-30 | 2023-07-04 | 武汉明正动力工程有限公司 | 一种四合一低氮燃烧器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017209503A1 (ko) * | 2016-06-03 | 2017-12-07 | 한국생산기술연구원 | 초저질소산화물 연소장치 |
| CN207815319U (zh) * | 2017-12-30 | 2018-09-04 | 福建华夏蓝天科技有限公司 | 一种低氮燃烧器 |
| CN108738333A (zh) * | 2017-02-23 | 2018-11-02 | 株式会社水国 | 复合型低氮氧化物燃烧器 |
| CN211146482U (zh) * | 2019-11-18 | 2020-07-31 | 瓦兰热能设备(无锡)有限公司 | 一种烟气内循环超低氮燃烧器及锅炉 |
-
2019
- 2019-11-18 CN CN201911125199.XA patent/CN110779014A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017209503A1 (ko) * | 2016-06-03 | 2017-12-07 | 한국생산기술연구원 | 초저질소산화물 연소장치 |
| CN108738333A (zh) * | 2017-02-23 | 2018-11-02 | 株式会社水国 | 复合型低氮氧化物燃烧器 |
| CN207815319U (zh) * | 2017-12-30 | 2018-09-04 | 福建华夏蓝天科技有限公司 | 一种低氮燃烧器 |
| CN211146482U (zh) * | 2019-11-18 | 2020-07-31 | 瓦兰热能设备(无锡)有限公司 | 一种烟气内循环超低氮燃烧器及锅炉 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114234186A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-25 | 北京航天石化技术装备工程有限公司 | 一种双引射式燃气分级超低氮燃烧器 |
| CN114234186B (zh) * | 2021-12-06 | 2023-09-29 | 北京航天石化技术装备工程有限公司 | 一种双引射式燃气分级超低氮燃烧器 |
| CN115155297A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-10-11 | 安阳钢铁股份有限公司 | 一种三合一组合脱硫脱硝方法 |
| CN116379431A (zh) * | 2023-03-30 | 2023-07-04 | 武汉明正动力工程有限公司 | 一种四合一低氮燃烧器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN211146482U (zh) | 一种烟气内循环超低氮燃烧器及锅炉 | |
| CN105805746A (zh) | 一种分级燃烧燃气低氮燃烧器 | |
| CN205504983U (zh) | 一种助燃风引射式炉内烟气再循环低氮燃烧器 | |
| CN110779014A (zh) | 一种烟气内循环超低氮燃烧器及锅炉 | |
| CN107559827A (zh) | 一种超低氮燃气燃烧器 | |
| CN207539904U (zh) | 超低氮燃气燃烧器 | |
| CN213300081U (zh) | 超低氮燃烧器及锅炉 | |
| CN109695876A (zh) | 一种冉燃式火排燃烧器 | |
| CN211146484U (zh) | 超低氮燃烧装置 | |
| CN205119061U (zh) | 一种燃气分级燃烧器 | |
| CN111089289A (zh) | 多级内循环低氮燃气燃烧器装置 | |
| CN211146483U (zh) | 烟气内循环超低氮燃烧器 | |
| CN215372455U (zh) | 一种低氮高炉煤气燃烧器 | |
| CN109899786A (zh) | 无焰低氮燃烧器及无焰低氮燃烧方法 | |
| CN210833054U (zh) | 一种空气分级型低nox高速烧嘴 | |
| CN211739070U (zh) | 一种用于油田加热炉的低污染燃烧器结构 | |
| CN110594739B (zh) | 一种无需预热切换的无焰燃烧器 | |
| CN214064913U (zh) | 低氮燃烧器 | |
| CN211424386U (zh) | 一种超低氮燃烧装置 | |
| CN214949015U (zh) | 一种低氮燃烧器 | |
| CN212644591U (zh) | 低氮燃烧器及锅炉 | |
| CN214949016U (zh) | 一种低氮燃烧器 | |
| CN212777338U (zh) | 一种低排放分段燃烧的自然引风燃气燃烧器结构 | |
| CN209639003U (zh) | 一种冉燃式火排燃烧器 | |
| CN210165377U (zh) | 节能低氮燃烧器及节能低氮燃烧系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |