CN111043598A - 一种高燃烧效率低氮燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种高燃烧效率低氮燃烧器，包括燃烧筒、密封盖、进气腔、燃气管、空气管、燃烧机构、第一叶轮，本方案在燃烧台内侧设置第二叶轮，以使燃烧台内侧有内螺旋（外螺旋）空气气流，同时在燃烧台外侧设置第一叶轮，以使燃烧台外侧有外螺旋（内螺旋）循环烟气及空气气流，一方面促使燃烧台中的燃气与两种不同方向空气气流、循环烟气及空气气流充分混合并燃烧，大幅提高燃烧效率，另一方面燃烧台内侧既有第二叶轮产生的螺旋空气气流位，其中心位置又有扩散台产生的纵向空气气流，以将燃烧台中心位置的火焰冲散，促使燃烧台中心区域温度与周围温度一致，有效缩短循环烟气、空气在燃烧台的燃烧及停留时间，大幅降低热力型NOx生成量。

Description

一种高燃烧效率低氮燃烧器

技术领域

本发明涉及燃烧器技术领域，尤其涉及一种高燃烧效率低氮燃烧器。

背景技术

随着国家及地方关于NOx特别排放标准的出台，铁合金企业生产过程中产生的NOx已成为尾气达标排放的重中之重，目前脱硝设备由于投资大、经济性差、脱硝效率低等原因，已不适用于对NOx的有效脱除，而现有的低氮燃烧器由于设计欠佳，在实际使用过程中，其中心区域火焰温度仍然较高，烟气在高温区内停留时间较长，致使热力型NOx生产量随反应温度的升高而显著增加，造成经低氮燃烧器处理后尾气中的NOx仍然超标。

发明内容

有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种高燃烧效率低氮燃烧器。

一种高燃烧效率低氮燃烧器，包括燃烧筒、密封盖、进气腔、燃气管、空气管、燃烧机构、第一叶轮，所述燃烧筒一端敞口，所述燃烧筒一侧设置有第一空气入口，所述燃烧筒另一侧设置有燃气入口，所述密封盖设置于燃烧筒另一端，所述密封盖上开设有第二空气入口，所述进气腔套设于燃烧筒外壁上，且进气腔与燃烧筒内部相连通，所述进气腔靠近第一空气入口的一侧设置有循环烟气入口，所述燃气管设置于燃烧筒内部的轴线上，所述燃气管一端与燃气入口连接，所述空气管同轴设置于燃气管内部，所述空气管一端与第二空气入口连接，所述燃烧机构设置于燃烧筒靠近敞口的一端，所述燃烧机构一端与燃气管另一端连接，所述燃烧机构另一端与空气管另一端连接并延伸至燃烧筒一端的敞口中，所述第一叶轮设置于燃烧机构与燃烧筒内壁之间，所述燃烧机构包括第一缓冲腔、第二缓冲腔、隔离腔、燃烧台、扩散腔、第二叶轮、扩散台、点火棒，所述第一缓冲腔一端与燃气管另一端连接，所述第二缓冲腔一端与第一缓冲腔另一端连接，所述隔离腔同轴设置于第二缓冲腔内部，所述隔离腔与第二缓冲腔之间形成燃气通道，所述燃烧台设置于第二缓冲腔另一端，所述燃烧台内部与燃气通道相连通，所述扩散腔一端同轴设置于隔离腔靠近燃烧台的一端并与空气管另一端同轴连接，所述第二叶轮设置于扩散腔与燃烧台之间，所述扩散台同轴设置于扩散腔另一端，所述点火棒一端设置于隔离腔外壁一侧，所述点火棒另一端延伸至燃烧台端部。

优选的，所述第一叶轮包括若干倾斜设置的第一叶片，所述第一叶片沿燃烧筒轴线方向均匀设置于第二缓冲腔外壁上，所述第一缓冲腔为空心圆台，所述第二缓冲腔为圆筒，所述隔离腔为两端封闭的圆筒，且在圆筒两端中心处开设有设置空气管的通孔，所述燃烧台为空心圆台，且在圆台斜面及顶面开设有若干燃气通孔，所述扩散腔为圆筒，且在圆筒外壁上开设有若干第二空气通孔，所述第二叶轮包括若干倾斜设置的第二叶片，所述第二叶片沿燃烧筒轴线方向均匀设置于扩散腔外壁上，所述扩散台为空心圆台，且在圆台斜面上开设有若干散气通孔。

优选的，所述第一叶轮倾斜角度方向与第二叶轮倾斜角度方向相反。

优选的，所述燃烧筒内部设置有浓相燃烧区传感器，所述浓相燃烧区传感器一端设置于密封盖一侧，所述浓相燃烧区传感器另一端穿过第一叶轮并延伸至燃烧台一侧。

优选的，所述燃烧筒内部还设置有淡相燃烧区传感器，所述淡相燃烧区传感器一端设置于密封盖靠近第二空气入口一侧，所述淡相燃烧区传感器另一端穿过燃气管、第一缓冲腔、第二缓冲腔、隔离腔、第二叶轮并延伸至扩散台一侧。

优选的，所述燃气管外壁上设置有第三叶轮，所述第三叶轮包括若干倾斜设置的第三叶片。

优选的，所述密封盖靠近第二空气入口另一侧还设置有观火孔。

本方案在燃烧台内侧设置第二叶轮，以使燃烧台内侧有内螺旋（外螺旋）空气气流，同时在燃烧台外侧设置第一叶轮，以使燃烧台外侧有外螺旋（内螺旋）循环烟气及空气气流，一方面促使燃烧台中的燃气与两种不同方向空气气流、循环烟气及空气气流充分混合并燃烧，大幅提高燃烧效率，另一方面燃烧台内侧既有第二叶轮产生的螺旋空气气流位，其中心位置又有扩散台产生的纵向空气气流，以将燃烧台中心位置的火焰冲散，促使燃烧台中心区域温度与周围温度一致，有效缩短循环烟气、空气在燃烧台的燃烧及停留时间，大幅降低热力型NOx生成，从而使经低氮燃烧器处理后的尾气满足特别排放标准。

附图说明

图1为一种高燃烧效率低氮燃烧器的正视剖视示意图。

图2为图1中的局部放大示意图。

图3为高燃烧效率低氮燃烧器的轴侧示意图。

图4为图3另一方向的轴侧示意图。

图5为第二缓冲腔一端的仰视示意图。

图中：燃烧筒10、第一空气入口11、燃气入口12、浓相燃烧区传感器13、淡相燃烧区传感器14、密封盖20、第二空气入口21、观火孔22、进气腔30、循环烟气入口31、燃气管40、第三叶轮41、空气管50、燃烧机构、第一缓冲腔61、第二缓冲腔62、支撑圆盘621、固定杆622、隔离腔63、燃烧台64、燃气通孔641、扩散腔65、第二空气通孔651、第二叶轮66、第二叶片661、扩散台67、散气通孔671、点火棒68、第一叶轮70、第一叶片71。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

参见图1至图5，本发明提供了一种高燃烧效率低氮燃烧器，包括燃烧筒10、密封盖20、进气腔30、燃气管40、空气管50、燃烧机构、第一叶轮70，所述燃烧筒10为刚性圆筒，所述燃烧筒10一端敞口，为燃气与循环烟气、空气的燃烧区，所述燃烧筒10一侧设置有第一空气入口11，以将外部空气输送至燃烧筒10与燃气管40之间的通道中，所述燃烧筒10另一侧设置有燃气入口12，以将燃气输送至燃气管40中，所述密封盖20设置于燃烧筒10另一端，所述密封盖20与燃烧筒10相匹配，以使燃烧筒10另一端密封，所述密封盖20上开设有第二空气入口21，用于设置空气管50，所述进气腔30为环状刚性腔体，所述进气腔30套设于燃烧筒10外壁上，且进气腔30与燃烧筒10内部相连通，以增大燃烧筒10中外部空气的进气面积，以使外部空气自进气腔30向燃烧筒10内部均匀扩散，所述进气腔30靠近第一空气入口11的一侧设置有循环烟气入口31，以将循环烟气输送至燃烧筒10与燃气管40之间的通道中，以稀释燃烧筒10与燃气管40之间空气中氧气的浓度，提高冷空气量，有利于降低燃烧台64火焰温度，降低NOx生成量，所述燃气管40设置于燃烧筒10内部的轴线上，所述燃气管40一端与燃气入口12连接，所述空气管50同轴设置于燃气管40内部，所述空气管50一端与第二空气入口21连接，所述燃烧机构设置于燃烧筒10靠近敞口的一端，所述燃烧机构一端与燃气管40另一端连接，所述燃烧机构另一端与空气管50另一端连接并延伸至燃烧筒10一端的敞口中，所述第一叶轮70设置于燃烧机构与燃烧筒10内壁之间，以改变燃烧筒10与燃气管40中循环烟气及外部空气的流向，所述燃烧机构包括第一缓冲腔61、第二缓冲腔62、隔离腔63、燃烧台64、扩散腔65、第二叶轮66、扩散台67、点火棒68，所述第一缓冲腔61一端与燃气管40另一端连接，以扩大燃气从燃气管40向第二缓冲腔62输送时的喷射面，以使燃气平稳输送，所述第二缓冲腔62一端与第一缓冲腔61另一端连接，以使燃气从第二缓冲腔62向燃烧台64平稳输送，所述隔离腔63同轴设置于第二缓冲腔62内部，所述隔离腔63与第二缓冲腔62之间形成燃气通道，以使燃气只从燃气通道输送至燃烧台64中，而空气管50从隔离腔63两端的通孔穿过，以将空气管50中的空气直接输送至扩散腔65中，避免燃气、空气在第一缓冲腔61及第二缓冲腔62中混合，以使空气在向扩散腔65输送时温度恒定，所述燃烧台64设置于第二缓冲腔62另一端，所述燃烧台64内部与燃气通道相连通，以将燃气输送至燃烧台64表面并与循环烟气、空气燃烧，所述扩散腔65一端同轴设置于隔离腔63靠近燃烧台64的一端并与空气管50另一端同轴连接，以将温度恒定的空气横向均匀扩散至燃烧台64内部，所述第二叶轮66设置于扩散腔65与燃烧台64之间，以使流经燃烧台64内部的空气螺旋切割并呈螺旋状输送至燃烧台64内侧，促使燃烧台64内部的燃气与外部空气充分混合均匀，提高燃烧效率，降低NOx排放，所述扩散台67同轴设置于扩散腔65另一端，以将扩散腔65纵向均匀扩散的空气进一步扩散，以使空气均匀扩散于扩散台67表面，所述点火棒68一端设置于隔离腔63外壁一侧，所述点火棒68另一端延伸至燃烧台64端部，以对燃烧台64进行点火。

具体的，所述隔离腔63外壁上还设置有夹板，所述夹板由两个外端设置有弹性弧形凹槽的压板组成，所述点火棒68设置于夹板外端的弧形凹槽中。

本方案在燃烧台64内侧设置第二叶轮66，以使燃烧台64内侧有内螺旋（外螺旋）空气气流，同时在燃烧台64外侧设置第一叶轮70，以使燃烧台64外侧有外螺旋（内螺旋）循环烟气及空气气流，一方面促使燃烧台64中的燃气与两种不同方向空气气流、循环烟气及空气气流充分混合并燃烧，大幅提高燃烧效率，另一方面燃烧台64内侧既有第二叶轮66产生的螺旋空气气流，其中心位置又有扩散台67产生的纵向空气气流，以将燃烧台64中心位置的火焰冲散，促使燃烧台64中心区域温度与周围温度一致，有效缩短循环烟气、空气在燃烧台64的燃烧及停留时间，大幅降低热力型NOx生成，从而使经低氮燃烧器处理后的尾气满足特别排放标准。

进一步，所述第一叶轮70包括若干倾斜设置的第一叶片71，所述第一叶片71沿燃烧筒10轴线方向均匀设置于第二缓冲腔62外壁上，以使流经燃烧筒10与燃气管40之间的循环烟气、外部空气螺旋切割并呈螺旋状输送至燃烧台64外侧，促使燃烧台64外部的燃气与循环烟气、空气充分混合均匀，提高燃烧效率，降低NOx排放，所述第一缓冲腔61为刚性空心圆台，其两端敞口，所述第二缓冲腔62为刚性圆筒，所述隔离腔63为两端封闭的圆筒，且在圆筒两端中心处开设有设置空气管50的通孔，所述燃烧台64为空心圆台，且在圆台斜面及顶面开设有若干燃气通孔641，所述扩散腔65为刚性圆筒，且在圆筒外壁上开设有若干第二空气通孔651，所述第二叶轮66包括若干倾斜设置的第二叶片661，所述第二叶片661沿燃烧筒10轴线方向均匀设置于扩散腔65外壁上，所述扩散台67为刚性空心圆台，且在圆台斜面上开设有若干散气通孔671。

具体的，所述第二缓冲腔62远离燃烧台64的一端在轴心位置设置有刚性支撑圆盘621，靠近燃烧台64的另一端敞口，所述支撑圆盘621与第二缓冲腔62之间设置有若干刚性固定杆622，以将支撑圆盘621牢固的设置于第二缓冲腔62一端，所述支撑圆盘621与固定杆622之间形成若干燃气输送的通道，以使燃气从第一缓冲腔61向第二缓冲腔62输送，所述支撑圆盘621设置于第一缓冲腔61的正上方，以改变燃气自第一缓冲腔61向第二缓冲腔62的直线式输送方向，使燃气在输送时受到支撑圆盘621的阻力进而向支撑圆盘621周围扩散，促使燃气均匀扩散于燃气通道中。

进一步，所述第一叶轮70倾斜角度方向与第二叶轮66倾斜角度方向相反。

具体的，所述第一叶轮70包括若干倾斜设置的第一叶片71，所述第一叶片71沿燃烧筒10轴线方向均匀设置于第二缓冲腔62外壁上，以使流经燃烧筒10与燃气管40之间的循环烟气、外部空气螺旋切割并呈螺旋状输送至燃烧台64外侧，促使燃烧台64外部的燃气与循环烟气、空气充分混合均匀，所述第二叶轮66包括若干倾斜设置的第二叶片661，所述第二叶片661沿燃烧筒10轴线方向均匀设置于扩散腔65外壁上，以使流经燃烧台64内部的空气螺旋切割并呈螺旋状输送至燃烧台64内侧，促使燃烧台64内部的燃气与外部空气充分混合均匀，通过以上设置，以使燃烧台64内侧有内螺旋（外螺旋）空气气流，而燃烧台64外侧有外螺旋（内螺旋）循环烟气及空气气流，大幅提高燃烧效率。

进一步，所述燃烧筒10内部设置有浓相燃烧区传感器13，所述浓相燃烧区传感器13一端设置于密封盖20一侧，所述浓相燃烧区传感器13另一端穿过第一叶轮70并延伸至燃烧台64一侧。

具体的，所述燃烧台64在其斜面及顶面开设有若干燃气通孔641，其斜面处扩散的燃气量远大于顶面处扩散的燃气量，燃烧台64在燃烧过程中，其斜面处燃烧气量多，为浓相燃烧区，而顶面处燃烧气量相对较少，为淡相燃烧区，有利于降低燃烧台中心区域温度。通过设置浓相燃烧区传感器13，以探测浓相燃烧区温度，以便于根据浓相燃烧区温度高低，调整循环烟气、外部空气输送量，确保浓相燃烧区温度低于热力型NOx生成温度。

进一步，所述燃烧筒10内部还设置有淡相燃烧区传感器14，所述淡相燃烧区传感器14一端设置于密封盖20靠近第二空气入口21一侧，所述淡相燃烧区传感器14另一端穿过燃气管40、第一缓冲腔61、第二缓冲腔62、隔离腔63、第二叶轮66并延伸至扩散台67一侧。

具体的，通过设置淡相燃烧区传感器14，以探测淡相燃烧区温度，以便于根据淡相燃烧区温度高低，调整外部空气输送量，确保淡相燃烧区温度低于热力型NOx生成温度。

进一步，所述燃气管40外壁上设置有第三叶轮41，所述第三叶轮41包括若干倾斜设置的第三叶片，以使循环烟气、外部空气螺旋切割并呈螺旋状输送至第一叶片71，促使循环烟气、外部空气在第一叶片71附近已初步均匀混合，有利于进一步提高第一叶片71对循环烟气、外部空气的混合程度。

进一步，所述密封盖20靠近第二空气入口21另一侧还设置有观火孔22，以便于实时观察燃烧筒10另一端燃烧情况。

本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种高燃烧效率低氮燃烧器，其特征在于：包括燃烧筒、密封盖、进气腔、燃气管、空气管、燃烧机构、第一叶轮，所述燃烧筒一端敞口，所述燃烧筒一侧设置有第一空气入口，所述燃烧筒另一侧设置有燃气入口，所述密封盖设置于燃烧筒另一端，所述密封盖上开设有第二空气入口，所述进气腔套设于燃烧筒外壁上，且进气腔与燃烧筒内部相连通，所述进气腔靠近第一空气入口的一侧设置有循环烟气入口，所述燃气管设置于燃烧筒内部的轴线上，所述燃气管一端与燃气入口连接，所述空气管同轴设置于燃气管内部，所述空气管一端与第二空气入口连接，所述燃烧机构设置于燃烧筒靠近敞口的一端，所述燃烧机构一端与燃气管另一端连接，所述燃烧机构另一端与空气管另一端连接并延伸至燃烧筒一端的敞口中，所述第一叶轮设置于燃烧机构与燃烧筒内壁之间，所述燃烧机构包括第一缓冲腔、第二缓冲腔、隔离腔、燃烧台、扩散腔、第二叶轮、扩散台、点火棒，所述第一缓冲腔一端与燃气管另一端连接，所述第二缓冲腔一端与第一缓冲腔另一端连接，所述隔离腔同轴设置于第二缓冲腔内部，所述隔离腔与第二缓冲腔之间形成燃气通道，所述燃烧台设置于第二缓冲腔另一端，所述燃烧台内部与燃气通道相连通，所述扩散腔一端同轴设置于隔离腔靠近燃烧台的一端并与空气管另一端同轴连接，所述第二叶轮设置于扩散腔与燃烧台之间，所述扩散台同轴设置于扩散腔另一端，所述点火棒一端设置于隔离腔外壁一侧，所述点火棒另一端延伸至燃烧台端部。

2.如权利要求1所述的高燃烧效率低氮燃烧器，其特征在于：所述第一叶轮包括若干倾斜设置的第一叶片，所述第一叶片沿燃烧筒轴线方向均匀设置于第二缓冲腔外壁上，所述第一缓冲腔为空心圆台，所述第二缓冲腔为圆筒，所述隔离腔为两端封闭的圆筒，且在圆筒两端中心处开设有设置空气管的通孔，所述燃烧台为空心圆台，且在圆台斜面及顶面开设有若干燃气通孔，所述扩散腔为圆筒，且在圆筒外壁上开设有若干第二空气通孔，所述第二叶轮包括若干倾斜设置的第二叶片，所述第二叶片沿燃烧筒轴线方向均匀设置于扩散腔外壁上，所述扩散台为空心圆台，且在圆台斜面上开设有若干散气通孔。

3.如权利要求2所述的高燃烧效率低氮燃烧器，其特征在于：所述第一叶轮倾斜角度方向与第二叶轮倾斜角度方向相反。

4.如权利要求1所述的高燃烧效率低氮燃烧器，其特征在于：所述燃烧筒内部设置有浓相燃烧区传感器，所述浓相燃烧区传感器一端设置于密封盖一侧，所述浓相燃烧区传感器另一端穿过第一叶轮并延伸至燃烧台一侧。

5.如权利要求1所述的高燃烧效率低氮燃烧器，其特征在于：所述燃烧筒内部还设置有淡相燃烧区传感器，所述淡相燃烧区传感器一端设置于密封盖靠近第二空气入口一侧，所述淡相燃烧区传感器另一端穿过燃气管、第一缓冲腔、第二缓冲腔、隔离腔、第二叶轮并延伸至扩散台一侧。

6.如权利要求1所述的高燃烧效率低氮燃烧器，其特征在于：所述燃气管外壁上设置有第三叶轮，所述第三叶轮包括若干倾斜设置的第三叶片。

7.如权利要求1所述的高燃烧效率低氮燃烧器，其特征在于：所述密封盖靠近第二空气入口另一侧还设置有观火孔。

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