CN111442271A - 一种烟气内循环低氮燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及与热能设备配套的燃烧器，具体为一种烟气内循环低氮燃烧器，包括：风管，风管的出口端具有缩径管，缩径管尾端连接有环形管；环形引射器，环形引射器包括内环和外环，环形管设置在内环和外环之间，环形管和内环之间形成环形空气喷嘴，内环内设有旋流盘，旋流盘与风管同轴设置；一级燃气管，一级燃气管位于风管的中心，且垂直贯穿旋流盘；二级燃气管，二级燃气管与一级燃气管连接，且环布于内环和环形管之间；三级燃气管，三级燃气喷管均匀环布于风管的外围。本发明通过设置两级助燃空气、三级燃气，充分利用燃气和空气的动能，将较大流量的烟气掺入到空气与燃气中，降低燃烧反应速度，降低火焰的温度，从而控制NOx的生成浓度。

Description

一种烟气内循环低氮燃烧器

技术领域

本发明涉及与热能设备配套的燃烧器，具体为一种烟气内循环低氮燃烧器。

背景技术

燃烧器广泛用于国民经济各个领域，随着国内天然气资源用量不断增加，对有害气体排放控制越来越严格，天然气正在广泛替代煤炭、燃油，成为主要的清洁能源。不仅如此，国家打响蓝天保卫战的要求，对燃烧器排放的烟气中氮氧化物等有害成分提出了严格要求，在京津冀等地区已经提高到低于30mg/Nm3的超低氮氧化物排放水平。相比之前国家标准规定的150mg/m3，有了大幅度提高，达到了当前世界一些发达国家规定的最高标准。这不仅对使用燃烧器的用户提出了高标准严要求，也对燃烧器开发制造技术提出了挑战。

因此，对现有燃烧器进行改进，提高燃烧器引射烟气的能力，进一步抑制NOx生成尤为必要。

发明内容

为了解决上述背景技术中的问题，本发明提供一种烟气内循环低氮燃烧器，通过设置两级助燃空气、三级燃气，充分利用燃气和空气的动能，将较大流量的烟气掺入到空气与燃气中，降低燃烧反应速度，降低火焰的温度，从而控制NOx的生成浓度。

本发明采用以下技术方案：一种烟气内循环低氮燃烧器，包括：

风管，风管的出口端具有径向向内收缩的缩径管，缩径管的尾端连接有一环形管；

环形引射器，环形引射器包括同心设置的内环和外环，内环的直径小于环形管的直径，外环的直径大于环形管的直径，环形管设置在内环和外环之间，环形管和内环之间形成环形空气喷嘴，内环内设有旋流盘，旋流盘与风管和内环同轴设置；

一级燃气管，一级燃气管位于风管的中心，且垂直贯穿旋流盘，一级燃气管的尾端周向设有第一燃气喷嘴；

二级燃气管，二级燃气管与一级燃气管连接，且环布于内环和环形管之间，二级燃气管的尾端周向设有第二燃气喷嘴；

三级燃气管，三级燃气喷管均匀环布于风管的外围，与燃气集箱连接；

外环与环形管之间形成第一混气入口。

进一步的，内环包括内环混合管和内环扩压管，外环包括外环收缩管、外环混合管和外环扩压管，外环收缩管的小径端与外环混合管连接，外环收缩管和环形管之间形成第一混气入口，内环混合管与外环混合管对应设置，内环扩压管和外环扩压管对应设置，环形管的尾端位于内环混合管和外环混合管之间。

进一步的，内环扩压管和外环扩压管均为圆锥环和圆柱环中的一种。

进一步的，内环混合管和外环混合管组成环形混合部，环形混合部的横截面积为环形空气喷嘴出口面积的2-3倍，环形混合部的长度为环形空气喷嘴长度的2-3倍，内环扩压管和外环扩压管组成环形扩压部，环形扩压部管的长度为环形空气喷嘴长度的2-5倍。

进一步的，三级燃气管包括第一级三级燃气管和第二级三级燃气管，第一级三级燃气管由文丘里缩放管、燃气支管喷嘴和燃气支管依次连接形成，第二级三级燃气管由自由射流燃气喷嘴和燃气支管连接形成，第一级三级燃气管和第二级三级燃气管环形间隔布置在风管的外围，燃气支管的另一端与燃气集箱连接，文丘里缩放管与燃气支管喷嘴的连接处形成第二混气入口。

进一步的，三级燃气管包括第一级三级燃气管，第一级三级燃气管由文丘里缩放管、燃气支管喷嘴和燃气支管依次连接形成，第一级三级燃气管环布于风管的外围，燃气支管的另一端与燃气集箱连接，文丘里缩放管与燃气支管喷嘴的连接处形成第二混气入口。

进一步的，三级燃气管包括第二级三级燃气管，第二级三级燃气管由自由射流燃气喷嘴和燃气支管连接形成，第二级三级燃气管环布于风管的外围，燃气支管的另一端与燃气集箱连接。

进一步的，文丘里缩放管的出口端设有一段弯管，弯管向内弯折。

进一步的，风管内位于旋流盘的入风口端设有点火装置，一级燃气管上设有与点火装置对应的点火孔。

进一步的，该燃烧器还包括风机，风机与风管的入口端连接，风机的进风口处设有风门，风机进风口的侧面设有烟气通道，烟气通道上设有烟气蝶阀，风机外壳上还设有高压电子点火器，高压点火器与风管内的点火装置连接，风管的侧面还设有火焰探测器。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明的烟气内循环低氮燃烧器通过设置两级助燃空气、三级燃气，充分利用燃气和空气的动能，将较大流量的烟气掺入到空气与燃气中，降低燃烧反应速度，降低火焰的温度，从而控制NOx的生成浓度。

(2)本发明的烟气内循环低氮燃烧器的一级燃气和二级燃气射流与空气射流垂直相交可以实现快速混合，且一级燃气通过旋流盘的旋转空气射流的作用，使燃烧火焰为扩散火焰，稳固，可作为值班火种，引燃另外两级可燃气体。

(3)本发明的烟气内循环低氮燃烧器布置在燃烧器外围的三级燃气管，根据不同的工况及热设备的特性，在风管的外围布置第一级三级燃气管或第二级三级燃气管，或同时布置第一级三级燃气管和第二级三级燃气管，达到对烟气的卷吸的作用。

(4)本发明的烟气内循环低氮燃烧器设有环形引射器形成环形空气喷嘴，二级空气自环形空气喷嘴高速喷出，使射流的内边界紧贴环形引射器的内环面，形成贴附射流，在环形引射器内形成负压，将周围的烟气吸入环形混合部，空气和烟气在环形混合部内混合后，进入环形扩压部，流速降低，静压提高，与第二燃气喷嘴喷出的燃气混合后，以较低的速度喷入燃烧区。

(5)本发明的烟气内循环低氮燃烧器通过对内环扩压管和外环扩压管的不同设计，使该燃烧器适应不同的工况，应用范围较广，且降氮效果很好。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅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附图。

图1为本发明的烟气内循环低氮燃烧器整体结构立体图；

图2为本发明的烟气内循环低氮燃烧器的剖面结构立体图；

图3为本发明的烟气内循环低氮燃烧器剖面平面图；

图4为图3中A-A剖视图；

图5为本发明的烟气内循环低氮燃烧器的三级燃气管布置图1；

图6为本发明的烟气内循环低氮燃烧器的三级燃气管布置图2；

图7为本发明的烟气内循环低氮燃烧器的三级燃气管布置图3；

图8为本发明的烟气内循环低氮燃烧器的三级燃气管布置图4；

图9为本发明的烟气内循环低氮燃烧器的内锥环环形引射器结构图；

图10为本发明的烟气内循环低氮燃烧器的外锥环环形引射器结构图；

图11为本发明的烟气内循环低氮燃烧器的双锥环环形引射器结构图；

图12为本发明的烟气内循环低氮燃烧器的燃气、空气、烟气气体流向图；

其中：1-风管，11-缩径管，12-环形管，2-环形引射器，21-内环，210-内环混合管，211-内环扩压管，22-外环，220-外环收缩管，221-外环混合管，222-外环扩压管，23-环形空气喷嘴，24-第一混气入口，25-环形混合部，26-环形扩压部，27-旋流盘，3-一级燃气管，31-第一燃气喷嘴，4-二级燃气管，41-第二燃气喷嘴，5-第一级三级燃气管，51-文丘里缩放管，52-燃气支管喷嘴，53-燃气支管，54-第二混气入口，55-弯管，6-第二级三级燃气管，61-自由射流燃气喷嘴，7-点火装置，71-点火电极，8-风机，81-风门，82-烟气蝶阀，83-阀门执行器，84-高压电子点火器，85-火焰探测器，86-电机，87-进风口，88-伺服电机，9-燃气主管路，91-电磁阀，92-燃气蝶阀，93-阀门控制器，94-燃气集箱,95-第一燃气管路，96-第二燃气管路，10-电控箱。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1-12所示，本实施例提供一种烟气内循环低氮燃烧器，包括：

风管1，风管1的出口端具有径向向内收缩的缩径管11，缩径管11的尾端连接有一环形管12，缩径管11的大径端与风管1的出口端为固定连接，缩径管11的小径端与环形管12一端是固定连接的，风管1、缩径管11和环形管12的连接处均是密封的，空气、燃气和烟气均不能从连接处通过；

环形引射器2，环形引射器2包括同心设置的内环21和外环22，内环21的直径小于环形管12的直径，外环22的直径大于环形管12的直径，环形管12设置在内环21和外环22之间，环形管12和内环21之间形成环形空气喷嘴23，内环21内设有旋流盘27，旋流盘27与风管1和内环21同轴设置，且旋流盘27的外径略小于旋流盘27所在位置处内环21的内径，外环22与环形管12之间形成第一混气入口24，具体而言，风管1出口端缩径管11的外壁不仅能对经第一混气入口24进入的烟气起到导流作用，还能通过缩径管11内壁面对空气流起到汇集压缩的作用，以提高空气流的流速；

通过上述设置，本实施例将助燃空气分成两级，一级空气为在内环21的旋流盘27内形成的空气旋转射流，采用该空气旋转射流的目的是在靠近燃烧头中心的部位形成一个混合气体的低速回流区，可产生良好的稳定中心火焰的效果，还有助于强化进入燃烧头中的空气、燃气和烟气的混合；二级空气是由环形引射器2上的环形空气喷嘴23喷出的贴附射流，目的是增大空气射流的表面积，产生吸卷更多烟气的效果，且环形引射器2具有更广泛的功率适应范围，适合大中小功率的全系列燃烧器。

进一步的，本实施例将燃气分成三级，分别为：

一级燃气：一级燃气管3喷出的燃气，一级燃气管3位于风管1的中心轴线处，且垂直贯穿旋流盘27，一级燃气管3的尾端(即穿过旋流盘的位置)周向设有第一燃气喷嘴31，一级燃气管3的轴线与风管1的轴线重合。具体而言，一级燃气管3呈圆柱状或阶梯圆柱状，在一级燃气管3尾端的外圆柱面(即穿过旋流盘27的外圆柱面)上布置有若干个(一般为4-20个)第一燃气喷嘴31,同时一级燃气管3的端部设有挡板，以此使燃气只能从第一燃气喷嘴31中喷出，第一燃气自第一燃气喷嘴31喷出后形成燃气自由射流，第一燃气的自由射流方向与风管1的轴线垂直，喷出的第一燃气与旋流盘27轴向喷出的空气旋转射流相交，实现快速混合。本实施例中风管1内位于旋流盘27的入风口端设有点火装置7，一级燃气管3上设有与点火装置7对应的点火孔，第一燃气与空气旋转射流混合后经点火装置7点燃(点火装置还包括点火电极71)，实现燃烧，且由于空气旋转射流的作用使该火焰为扩散火焰，非常稳固，可作为该燃烧器的值班火种，用于点燃另外两级燃气，需要说明的是按国家燃烧器技术条件规定，燃烧器功率大于1200KW，须设独立点火火种。

二级燃气：二级燃气管4喷出的燃气，二级燃气管4与一级燃气管3连通，且二级燃气管4环布于内环21和环形管12之间，二级燃气管4的尾端周向设有第二燃气喷嘴41；具体的，二级燃气管4具有喷射部，喷射部与风管1的轴线平行，且喷射部伸出燃烧头一段距离，喷射部的尾端周向设有第二燃气喷嘴41，第二燃气管4的尾端(即喷射部的尾端)也设有挡板，使第二燃气只能从第二燃气喷嘴41处喷射出，第二燃气自第二燃气喷嘴41喷出后形成自由射流，第二燃气的自由射流方向与风管1的轴线垂直，喷出的第二燃气与由环形空气喷嘴23喷出的空气射流相交混合，喷射到燃烧头的出口方向，被值班火种点燃燃烧，从图2中可以看出二级燃气管4并非直管状的，而是有一弯折部分，二级燃气管4的入口端与一级燃气管3连通，向一级燃气管3外围延伸一段距离后，弯折与喷射部连接。

三级燃气：三级燃气管喷出的燃气，三级燃气管均匀环布于风管1的外围，三级燃气管均与燃气集箱94连接，燃气经过燃气集箱94输送给三级燃气管。

参见图1、图2、图3、图5、图6，本实施例的三级燃气管包括文丘里缩放管51、自由射流燃气喷嘴61、燃气支管喷嘴52和燃气支管53，文丘里缩放管51包括扩径段和缩径段，扩径段的直径大于缩径段的直径，且扩径段和缩径段圆滑过渡连接，其中，文丘里缩放管51、燃气支管喷嘴52和燃气支管53依次连接形成第一级三级燃气管5，文丘里缩放管51与燃气支管喷嘴52的连接处形成第二混气入口54；自由射流燃气喷嘴61和燃气支管53连接形成第二级三级燃气管6，两种三级燃气管环形间隔布置在风管1的外围，其中燃气支管53的另一端均与燃气集箱94连接，文丘里缩放管51的扩径段与燃气支管喷嘴52连接处形成第二混合入口54，第三燃气通过燃气支管喷嘴52进入文丘里缩放管51的扩径段内，通过该高速燃气射流的动能将周围环境的烟气通过第二混气入口54引射到文丘里缩放管51内，与燃气射流混合，并被加速，经文丘里缩放管51前端以较快速度喷入火焰中，被点燃燃烧。本实施例对第一级三级燃气管5和第二级三级燃气管6的间隔布置方式不做限定，可选为第一级三级燃气管5和第二级三级燃气管6依次间隔布置，第二级三级燃气管6上的自由射流燃气喷嘴61处喷出高速燃气，紊流状态的高速燃气流对周围烟气产生较强的卷吸作用，将烟气卷入燃气，与燃气混合，向前喷射进入火焰中，此布置方式适合燃烧高热值燃气，能更有效的降低火焰温度，避免氮氧化物超标，适合大中功率燃烧器；也可为每两个第一级三级燃气管5之间布置一个第二级三级燃气管6，该布置方式适合中小功率燃烧器，燃烧一般热值燃气的工况。

可以理解，上述三级燃气管的布置方式有如下效果：

由于全自动燃烧器采用低压燃气供应方式(一般低于20KPa)，低压燃气射流动能相对较小，通过文丘里缩放管51引射的烟气量有限，不能达到超低氮燃烧所需的烟气掺混量，但自文丘里缩放管51喷出的混合气体速度较高，可将混合气体送至燃烧头前面更远的位置燃烧，本实施例采用自由射流，来弥补文丘里缩放管51引射烟气量的不足，自由射流燃气喷嘴61喷出的燃气，可以卷吸更多烟气，射流的速度也因此衰减得更快，该自由混合射流可以将混合气体送至燃烧头前较近的位置燃烧，设置这样两种三级燃气管，能形成混合气体前后交替分布的效果，有助于减少燃烧头前部的燃气量集中，可缓解局部高温，有利于控制NOx生成量。第一级三级燃气管5和第二级三级燃气管6间隔布置，还能保证每股自由射流混合气体不受周围射流干扰，有利于卷吸更多烟气。

可以理解：高发热值燃气与烟气(属惰性气体)掺混后，成为低热值燃气，其发热值显著降低，燃烧速度和燃烧温度也因此显著降低，会产生显著的控制NOx生成的效果，这就是让外围燃气掺入烟气的目的。

同样可以知道，燃烧器在燃烧时，在燃烧器的前部位置，位于燃烧头中心轴线附近的火焰，因散热条件差，因此火焰温度高；外围火焰散热条件好，因此火焰温度低，根据火焰的分布规律，在燃烧头前端面上合理分配燃气量，即按照中心燃气量最少、中间次之、外围最多的方式分配燃气，以达到降低火焰温度峰值的目的。本发明将燃气分为三级，从燃烧头的轴心线依次呈环状向外围布置，一般中心燃气量低于总燃气量的10％，中间燃气量在20％左右，外围燃气量不低于65％，并采用大直径燃烧头，以降低中心火焰温度峰值。

参见图7，在其他实施例中，风管1的外围仅设置第一级三级燃气喷嘴5，该布置方式适合燃烧器较低热值的燃气，以及炉膛大、散热好、温度较低的工况，可避免因局部燃烧温度过低，导致燃烧不完全，一氧化碳超标，适合小功率燃烧器。

参见图8，在其他实施例中，风管1的外围仅设置第二级三级燃气喷嘴6，该布置方式不需要较高的引射能力，适合较低的燃气压力，适合大功率燃烧器，并且非常适合竖直向上安装的燃烧器。

具体的，参见图1、图2、图3、图5、图6，文丘里缩放管51的出口端设有一段弯管55，弯管55向内弯折，通过该弯管55将混合气流引向火焰中心，实现燃气的完全燃烧。

具体的，环形引射器2包括内环21和外环22，其中，内环21包括内环混合管220和内环扩压管221，外环22包括外环收缩管220、外环混合管221和外环扩压管222，外环收缩管220的小径端与外环混合管221连接，外环收缩管220的大径端位于环形管12的上方，外环收缩管220和环形管12之间形成第一混气入口24，环形管12和内环混合管210之间形成环形空气喷嘴23，部分内环混合管210与外环混合管221对应设置，形成环形混合部25；内环扩压管211和外环扩压管222对应设置，形成环形扩压部26；环形管12的尾端位于内环混合管210和外环混合管221之间或者外环收缩管220和内环混合管210之间。

具体的，内环扩压管211和外环扩压管222均为圆锥环和圆柱环中的一种，包括以下几种设置方式：

第一种为内锥环环形引射器，适合小功率燃烧器；参见图9，该环形引射器的内扩压管210为圆锥环，圆锥环的大径端与内环混合管211的尾端固定连接，圆锥环的小径端向远离风管1的位置延伸；外环扩压管222为圆柱环，该圆柱环的外径与外环混合管221的外径相同，该类型引射器内环直径较小，一级燃气管3、旋流盘27、点火装置7均布置于内环中，空间比较狭小，内环扩压管211设计成圆锥环有利于增大环形引射器2的内环直径，即增大环形空气喷嘴23的直径，在保证需要的环形空气喷嘴23出口面积的前提下，使环形空气喷嘴23环缝宽度减小，环缝宽度与环形引射器的其他尺寸密切相关，因此有利于缩小环形引射器的整体尺寸，使燃烧头结构更紧凑，有利于减小火焰直接，能够适应小直径炉膛的工况。

第二种为外锥环环形引射器，适合大功率燃烧器；参见图10，该环形引射器的内环直径较大，内环扩压管211采用圆柱环方便旋风盘27、点火装置7的布置与支撑。对于大功率燃烧器，控制火焰温度是主要目的，外环扩压管222采用圆锥环，圆锥环的小径端与外环扩压管222的尾端固定连接，圆锥环的大径端向远离风管1的方向延伸，采用该外锥环方案，可以将二级空气引向周围空间，有助于增大主火焰的直径，减小火焰中心的热强度，从而降低中心火焰温度。分布在外围的火焰能够更好地与锅炉水冷壁换热，有力降低主火焰温度。有利于自由射流燃气流与助燃空气的充分混合，能与第二级三级燃气管采用自由射流喷嘴更好地匹配，实现燃气完全燃烧，并降低一氧化碳的生成。采用自由射流有利于引入更多地烟气来降低燃烧温度。

第三种为双锥环环形引射器，适合中等功率燃烧器。参见图11，双锥环环形引射器具备内锥环环形引射器和外锥环环形引射器的优点，双锥环环形引射器的阻力较小，有利于在低风压下引射更多的烟气，具备一定的节电效果。

具体的，环形引射器2设计引射烟气能力为总烟气量的15％-20％，以此确定环形引射器的参数，本发明的内环混合管210和外环混合管221组成环形混合部25，环形混合部25的横截面积为环形空气喷嘴23出口面积的2-3倍，环形混合部25的长度为环形空气喷嘴23长度的2-3倍，内环扩压管211和外环扩压管222组成环形扩压部26，环形扩压部26的长度为环形空气喷嘴23长度的2-5倍，且内环扩压管211和外环扩压管222的锥角为8-15°，上述参数可使环形引射器具备良好的烟气引射能力。

具体的，风管1的直径大于环形空气喷嘴23的外径，环形空气喷嘴23的外环通过缩径管11与风管1相连，以此将低速空气流变成高速空气流，使用小角度缩径管1，可使气流的局部阻力损失控制在较低值。

本发明的二级空气自环形空气喷嘴23高速喷出，使射流的内边界紧贴环形引射器2的内环面，形成贴附射流，在环形引射器2内形成负压，将周围的烟气吸入环形混合部25，空气和烟气在环形混合部25内混合后，进入环形扩压部26，流速降低，静压提高，与第二燃气喷嘴41喷出的燃气混合后，以较低的速度喷入燃烧区。

需要说明的是，进入燃烧器中的助燃空气其中一小部分快速流过位于中心位置的旋流盘27，旋流盘27采用与风管1轴线呈一定角度的多个相重叠的叶片制成，相邻叶片间设有空气通道，空气流经旋流盘27时，在叶片导引下形成围绕中心轴线旋转的空气射流，旋转射流具有良好的混合效果，不仅能与一级燃气快速混合，还可以与周边的混合气体射流快速混合，有利于实现空气、燃气、烟气的快速掺混，实现可燃混合气的快速燃烧，减少因混合速度低，导致的可燃气体停留、被加热和燃烧温度升高，或裂解成为碳颗粒等问题。

具体的，本实施例的燃烧器所用的零部件均采用耐热钢制造。

进一步的，参见图3、图4该燃烧器还包括风机8，风机8与风管1的入口端连接，风机8由电控箱10控制，至此燃烧器的主要部分连成一体形成一体式燃烧器，其中风机8为燃烧提供所需的助燃空气，并克服燃烧时炉膛内的烟气背压。风机8进风口设置风门81，通过伺服电机88自动调节进风口的供风量；风机8由电机86启动工作，在风机1进风道侧面，设置一小口径烟气通道，并配置烟气蝶阀82，采用阀门执行器82控制，用于在燃烧高发热值的湿天然气时，作为掺入少量烟气的通道，掺入烟气可进一步降低NOx生成量。

具体的，在风机1外壳上安装有高压电子点火器84，通过高压电缆与位于风管1内、旋流盘27前部的点火装置7相连。在风管1侧面上设置火焰探测器85，用于检测点火成功与否，以及检测主火焰是否建立和保持。

进一步的，本实施例的三级燃气分别由两组管路独立供气，一级燃气与二级燃气由第一燃气管路95供燃气，三级燃气由第二燃气管路96供燃气。在两组管路入口端均设有燃气蝶阀92，因第一燃气管路95的燃气流量显著大于第二燃气管路96的燃气流量，第一燃气管路95和第二燃气管路96的燃气流量差别显著，一般配备两种不同口径的燃气蝶阀92。两只燃气蝶阀92的开度分别由两只阀门控制器93调节。燃气主管路9与两只串连的电磁阀91相连，并通过分支管路分别与两只燃气蝶阀92相连。

本发明的工作原理如下：

点火前，风机8启动将助燃空气送至风管1内，小部分空气通过旋流盘21变成旋转射流，大部分空气通过环形空气喷嘴23喷出，形成贴附射流，将周围的烟气引射进入环形引射器2。燃气通过两只串连电磁阀91分别进入点火管路和两只燃气蝶阀，高压电子点火器84在点火装置7的点火电极间产生电火花，点燃从一级燃气管4喷出的燃气，形成点火火焰，该火焰穿过旋流盘27点燃一级燃气，建立值班火种。值班火种在由旋流盘27形成的中心空气旋转射流的驱动下，引燃二级燃气燃烧，形成较强的主火焰，进而将喷入主火焰的三级燃气与烟气混合气点燃，从而在炉膛内形成了稳定的燃烧火焰。

具体的，该火焰的特征是中心燃气量少、外围燃气量大，中心与外围的火焰温度趋于均匀；充分利用燃气和空气动能，将较大流量的烟气掺入到空气与燃气中，降低燃烧反应速度，降低了火焰温度，从而控制NOx生成浓度。

当燃气为轻烃含量较多、热值较高的油井伴生湿气，或者其它原因，导致火焰温度较高，NOx生成浓度不能稳定地控制在30mg/Nm3以内时，通过位于风机进风口上的烟气蝶阀，引入少量烟气(FGR)掺入助燃空气中，进一步控制火焰温度，降低NOx。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种烟气内循环低氮燃烧器，其特征在于，包括：

风管，所述风管的出口端具有径向向内收缩的缩径管，所述缩径管的尾端连接有一环形管；

环形引射器，所述环形引射器包括同心设置的内环和外环，所述内环的直径小于所述环形管的直径，所述外环的直径大于所述环形管的直径，所述环形管设置在所述内环和外环之间，所述环形管和所述内环之间形成环形空气喷嘴，所述内环内设有旋流盘，所述旋流盘与所述风管和内环同轴设置；

一级燃气管，所述一级燃气管位于所述风管的中心，且垂直贯穿所述旋流盘，所述一级燃气管的尾端周向设有第一燃气喷嘴；

二级燃气管，所述二级燃气管与所述一级燃气管连通，且环布于所述内环和环形管之间，所述二级燃气管的尾端周向设有第二燃气喷嘴；

三级燃气管，所述三级燃气喷管均匀环布于所述风管的外围，与燃气集箱连通；

所述外环与所述环形管之间形成第一混气入口。

2.根据权利要求1所述的烟气内循环低氮燃烧器，其特征在于，所述内环包括内环混合管和内环扩压管，所述外环包括外环收缩管、外环混合管和外环扩压管，所述外环收缩管的小径端与所述外环混合管连接，所述外环收缩管和所述环形管之间形成所述第一混气入口，所述内环混合管与所述外环混合管对应设置，所述内环扩压管和所述外环扩压管对应设置，所述环形管的尾端位于所述内环混合管和所述外环混合管之间。

3.根据权利要求2所述的烟气内循环低氮燃烧器，其特征在于，所述内环扩压管和外环扩压管均为圆锥环和圆柱环中的一种。

4.根据权利要求3所述的烟气内循环低氮燃烧器，其特征在于，所述内环混合管和外环混合管组成环形混合部，所述环形混合部的横截面积为所述环形空气喷嘴出口面积的2-3倍，所述环形混合部的长度为所述环形空气喷嘴长度的2-3倍，所述内环扩压管和外环扩压管组成环形扩压部，所述环形扩压部管的长度为所述环形空气喷嘴长度的2-5倍。

5.根据权利要求1所述的烟气内循环低氮燃烧器，其特征在于，所述三级燃气管包括第一级三级燃气管和第二级三级燃气管，所述第一级三级燃气管由文丘里缩放管、燃气支管喷嘴和燃气支管依次连接形成，所述第二级三级燃气管由自由射流燃气喷嘴和燃气支管连接形成，所述第一级三级燃气管和第二级三级燃气管环形间隔布置在所述风管的外围，所述燃气支管的另一端与所述燃气集箱连接，所述文丘里缩放管与所述燃气支管喷嘴的连接处形成第二混气入口。

6.根据权利要求1所述的烟气内循环低氮燃烧器，其特征在于，所述三级燃气管包括第一级三级燃气管，所述第一级三级燃气管由文丘里缩放管、燃气支管喷嘴和燃气支管依次连接形成，所述第一级三级燃气管环布于所述风管的外围，所述燃气支管的另一端与所述燃气集箱连接，所述文丘里缩放管与所述燃气支管喷嘴的连接处形成所述第二混气入口。

7.根据权利要求1所述的烟气内循环低氮燃烧器，其特征在于，所述三级燃气管包括第二级三级燃气管，所述第二级三级燃气管由自由射流燃气喷嘴和燃气支管连接形成，所述第二级三级燃气管环布于所述风管的外围，所述燃气支管的另一端与所述燃气集箱连接。

8.根据权利要求5或6所述的烟气内循环低氮燃烧器，其特征在于，所述文丘里缩放管的出口端设有一段弯管，所述弯管向内弯折。

9.根据权利要求1所述的烟气内循环低氮燃烧器，其特征在于，所述风管内位于所述旋流盘的入风口端设有点火装置，所述一级燃气管上设有与所述点火装置对应的点火孔。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的烟气内循环低氮燃烧器，其特征在于，还包括风机，所述风机与所述风管的入口端连接，所述风机的进风口处设有风门，所述风机进风口的侧面设有烟气通道，所述烟气通道上设有烟气蝶阀，所述风机外壳上还设有高压电子点火器，所述高压点火器与所述风管内的点火装置连接，所述风管的侧面还设有火焰探测器。

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