CN111457371B - 低氮燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了低氮燃烧器，燃气喷射机构将燃料分成位于中心且从燃气主喷嘴喷出的主燃料区和位于周围且从环形出气管的辅助出气孔喷出的外围燃料区，部分助燃空气与主燃料区的燃气混合形成中心燃烧区，部分助燃空气与外围燃料区的燃气混合形成外围燃烧区，通过外围燃烧区可抑制氮氧化物的生成，且燃烧温度更低，同样起到减小氮氧化物的排放效果；且，环形出气管设有若干组环形布置的辅助出气孔，可以使外围燃烧区的温度更加均匀，避免局部出现高温。在旋流机构的作用下，在中心燃烧区形成负压，保证高温烟气的及时回流，让燃烧更加充分，加强火焰扰动，提高燃烧效率。
Description
技术领域
本发明涉及低氮燃烧器。
背景技术
近年来，我国经济增长迅速，能源消耗显著提高，由此带来的环境污染问题也日益严峻。我国环保部门对燃烧产生的污染物排放限制要求越来越高。为此，降低氮氧化物排放是目前燃气燃烧器设计的主要目标之一。
目前我国以天然气作为燃料的燃气燃烧器得到了大力发展。相比于燃煤及燃油燃烧器，天然气燃烧器具有安全高效、操作简便、污染物排放低的优点。但是未经优化设计的燃气燃烧器，由于燃料与空气混合不充分，仍会产生较多的氮氧化物，因此，天然气燃烧器的NOx排放仍有很大的改善空间，还有很多降低污染物排放的技术手段有待开发。仍然需要设计更加合理有效的低氮燃烧器结构形式来有效降低燃烧和控制污染物排放。
发明内容
本发明提供了低氮燃烧器，其克服了背景技术所存在的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
低氮燃烧器，它包括：
中空的燃烧筒体；
燃气喷射机构，其固接在燃烧筒体内，其包括中空的喷射本体、燃气主分配管、若干个周围燃气分配管和环形出气管，燃气主分配管位于喷射本体的中心位置且其一端与进气通道相连接、另一端设有燃气主喷嘴，若干个周围燃气分配管间隔布置在燃气主分配管周围，每一周围燃气分配管一端与燃气主分配管相连通、另一端与环形出气管相连通，环形出气管位于周围燃气分配管外且与燃气主分配管同轴布置，该环形出气管设有若干组环形布置的辅助出气孔；及
旋流机构，其位于燃气主分配管和周围燃气分配管之间，包括旋流本体、若干个旋流叶片和旋流外环，所述旋流本体固定套接在燃气主分配管外，若干个旋流叶片环形间隔布置在旋流本体外且每一旋流叶片一端固接在旋流本体外周、另一端与旋流外环相固接。
一较佳实施例之中：所述旋流本体还设有若干个前后贯穿的开缝小孔。
一较佳实施例之中：所述旋流本体之高度小于旋流外环之高度，且所述旋流叶片与其径向投影面之间的夹角呈25-60度。
一较佳实施例之中：所述旋流叶片与其径向投影面之间的夹角呈35度。
一较佳实施例之中：所述旋流本体顶端面呈圆台形且其直径自底向顶为渐变大，所述开缝小孔沿着旋流本体顶端面自底向顶延伸。
一较佳实施例之中：所述环形出气管之高度大于燃气主喷嘴之高度。
一较佳实施例之中：所述燃气主分配管之顶端面设有端面主喷嘴，所述燃气主分配管之顶端面还设有凸台，所述凸台侧面设有侧面主喷嘴，端面主喷嘴和侧面主喷嘴形成所述的燃气主喷嘴。
一较佳实施例之中：所述端面主喷嘴设有多组且自中心向边沿间隔布置，且自中心向边沿的主喷嘴孔径渐变大；所述侧面主喷嘴孔径小于端面主喷嘴孔径。
一较佳实施例之中：每组辅助出气孔均呈环形间隔布置，且自中心向边沿的辅助出气孔孔径渐变大。
一较佳实施例之中：所述喷射本体顶端还设有喇叭状的扩散罩，该扩散罩位于环形出气管外侧，且该扩散罩设有若干组空气流通孔。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1.燃气喷射机构将燃料分成位于中心且从燃气主喷嘴喷出的主燃料区和位于周围且从环形出气管的辅助出气孔喷出的外围燃料区，部分助燃空气与主燃料区的燃气混合形成中心燃烧区，部分助燃空气与外围燃料区的燃气混合形成外围燃烧区，通过外围燃烧区可抑制氮氧化物的生成，且燃烧温度更低，同样起到减小氮氧化物的排放效果；且，环形出气管设有若干组环形布置的辅助出气孔，可以使外围燃烧区的温度更加均匀，避免局部出现高温。在旋流机构的作用下，在中心燃烧区形成负压，保证高温烟气的及时回流，让燃烧更加充分，加强火焰扰动，提高燃烧效率。
2.旋流本体还设有若干个开缝小孔，该开缝小孔可加强燃气与空气的混合，提高燃烧气流的扰动性，以在燃烧筒体内形成有利于持续燃烧的空气动力场，从而实现燃气的快速点燃，且持续、稳定、充分的燃烧。
3.旋流本体之高度小于旋流外环之高度，且所述旋流叶片与其径向投影面之间的夹角呈25-60度，使得该旋流机构产生负压的效果更好。
4.环形出气管之高度大于燃气主喷嘴之高度，形成一个阶梯状结构，以保持中心燃烧区的燃烧稳定，同时中心燃烧区燃烧剩余的产物还可流动至外围燃烧区进行二次燃烧，使得燃气的燃烧更加充分，进一步降低氮氧化物的排放。
5.端面主喷嘴和侧面主喷嘴形成燃气主喷嘴，由于主喷嘴数量较多且布局合理，产生的火焰不会太集中的堆积在一起，提升了火焰传播速度，提高了燃烧效率。
6.扩散罩设有若干组空气流通孔，该空气流通孔利于燃气与空气的混合，避免局部高温，减少氮氧化物的排放，同时，喇叭状的扩散罩会让流体运动更加紧凑，增加流动中气流所受到的阻力，因此改变流程的分布；也能将外围的空气向4中心收缩，减小高温对燃烧器的辐射。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1绘示了燃气喷射机构与旋流机构的装配示意图。
图2绘示了燃气喷射机构的整体结构示意图。
图3绘示了旋流机构的结构示意图。
图4绘示了燃烧筒体的结构示意图。
图5绘示了该低氮燃烧器的整体结构示意图。
具体实施方式
请查阅图1至图5，低氮燃烧器的一较佳实施例，所述的低氮燃烧器，它包括中空的燃烧筒体10、燃气喷射机构20和旋流机构30。
如图4所示，燃烧筒体10包括上筒体11和下筒体12，上筒体11与下筒体12之间通过台阶面13相连，且上筒体11之直径大于下筒体12之直径。下筒体12之底部开口为进气口，也即，为空气和燃气的进气口，上筒体11之顶端开口为燃烧产物的出气口。
所述燃气喷射机构20固接在燃烧筒体10内，其包括中空的喷射本体21、燃气主分配管22、若干个周围燃气分配管23和环形出气管24，燃气主分配管22位于喷射本体21的中心位置且其一端与进气通道1相连接、另一端设有燃气主喷嘴，若干个周围燃气分配管23间隔布置在燃气主分配管22周围，每一周围燃气分配管23一端与燃气主分配管22相连通、另一端与环形出气管24相连通，环形出气管24位于周围燃气分配管23外且与燃气主分配管22同轴布置，该环形出气管24设有若干组环形布置的辅助出气孔25。
本实施例中，所述环形出气管24之高度大于燃气主喷嘴之高度，形成一个阶梯状结构，以保持中心燃烧区的燃烧稳定，同时中心燃烧区燃烧剩余的产物还可流动至外围燃烧区进行二次燃烧，使得燃气的燃烧更加充分，进一步降低氮氧化物的排放。
本实施例中，所述燃气主分配管22之顶端面设有端面主喷嘴221，所述燃气主分配管22之顶端面还设有凸台222，所述凸台222侧面设有侧面主喷嘴223，端面主喷嘴221和侧面主喷嘴223形成所述的燃气主喷嘴。端面主喷嘴221和侧面主喷嘴223形成燃气主喷嘴，由于主喷嘴数量较多且布局合理，产生的火焰不会太集中的堆积在一起，提升了火焰传播速度，提高了燃烧效率。
本实施例中，所述端面主喷嘴221设有多组且自中心向边沿间隔布置，且自中心向边沿的主喷嘴孔径渐变大；所述侧面主喷嘴223孔径小于端面主喷嘴孔径。
本实施例中，每组辅助出气孔25均呈环形间隔布置，且自中心向边沿的辅助出气孔25孔径渐变大。由于边沿处的空气含量更高，靠近边沿处的辅助出气孔25孔径更大，可加大空气与燃气的混合比，使得燃烧更加充分。
本实施例中，所述喷射本体21顶端还设有喇叭状的扩散罩26，该扩散罩26位于环形出气管24外侧，且该扩散罩26设有若干组空气流通孔27。如图2所示，空气流通孔27设有两组，其中一组位于扩散罩26外侧，另一组位于扩散罩26内侧，且位于扩散罩26内侧的空气流通孔27孔径大于位于扩散罩26外侧的空气流通孔27孔径，以保证有足够的空气进入喷射本体21内以使空气更好的与辅助出气孔25的燃气相混合，避免局部高温，减少氮氧化物的排放。最好，该扩散罩26内侧面与中心轴线之间的夹角呈22.5度。且，如图5所示，该扩散罩26之中间部位与燃烧筒体10的台阶面13相对应。
所述旋流机构30位于燃气主分配管22和周围燃气分配管23之间，包括旋流本体31、若干个旋流叶片32和旋流外环33，所述旋流本体31固定套接在燃气主分配管22外，若干个旋流叶片32环形间隔布置在旋流本体31外且每一旋流叶片32一端固接在旋流本体31外周、另一端与旋流外环33相固接。
本实施例中，所述旋流本体31还设有若干个前后贯穿的开缝小孔34。旋流本体31还设有若干个开缝小孔34，该开缝小孔34可加强燃气与空气的混合，提高燃烧气流的扰动性，以在燃烧筒体10内形成有利于持续燃烧的空气动力场，从而实现燃气的快速点燃，且持续、稳定、充分的燃烧。如图3所示，该开缝小孔34呈长条形，旋流本体31之中心开设有贯穿孔35，该些开缝小孔34环形间隔布置在贯穿孔35外周，所述燃气主分配管22套接在该贯穿孔35内。
本实施例中，所述旋流本体31顶端面呈圆台形且其直径自底向顶为渐变大，所述开缝小孔34沿着旋流本体31顶端面自底向顶延伸。最好，该旋流本体31顶端面与中心轴线之间的夹角呈45度。
本实施例中，所述旋流本体31之高度小于旋流外环33之高度，且所述旋流叶片32与其径向投影面之间的夹角呈25-60度，使得该旋流机构30产生负压的效果更好。
本实施例中，所述旋流叶片32与其径向投影面之间的夹角呈35度。
燃气喷射机构20将燃料分成位于中心且从燃气主喷嘴喷出的主燃料区和位于周围且从环形出气管24的辅助出气孔25喷出的外围燃料区，部分助燃空气与主燃料区的燃气混合形成中心燃烧区，部分助燃空气与外围燃料区的燃气混合形成外围燃烧区，通过外围燃烧区可抑制氮氧化物的生成，且燃烧温度更低，同样起到减小氮氧化物的排放效果；且，环形出气管24设有若干组环形布置的辅助出气孔25，可以使外围燃烧区的温度更加均匀，避免局部出现高温。在旋流机构30的作用下，在中心燃烧区形成负压，保证高温烟气的及时回流，让燃烧更加充分，加强火焰扰动，提高燃烧效率。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (7)
1.低氮燃烧器，其特征在于：它包括：
中空的燃烧筒体；
燃气喷射机构，其固接在燃烧筒体内，其包括中空的喷射本体、燃气主分配管、若干个周围燃气分配管和环形出气管，燃气主分配管位于喷射本体的中心位置且其一端与进气通道相连接、另一端设有燃气主喷嘴，若干个周围燃气分配管间隔布置在燃气主分配管周围，每一周围燃气分配管一端与燃气主分配管相连通、另一端与环形出气管相连通，环形出气管位于周围燃气分配管外且与燃气主分配管同轴布置，该环形出气管设有若干组环形布置的辅助出气孔；及
旋流机构，其位于燃气主分配管和周围燃气分配管之间，包括旋流本体、若干个旋流叶片和旋流外环，所述旋流本体固定套接在燃气主分配管外，若干个旋流叶片环形间隔布置在旋流本体外且每一旋流叶片一端固接在旋流本体外周、另一端与旋流外环相固接；
所述旋流本体还设有若干个前后贯穿的开缝小孔；
每组辅助出气孔均呈环形间隔布置，且自中心向边沿的辅助出气孔孔径渐变大；
所述喷射本体顶端还设有喇叭状的扩散罩，该扩散罩位于环形出气管外侧，且该扩散罩设有若干组空气流通孔。
2.根据权利要求1所述的低氮燃烧器，其特征在于：所述旋流本体之高度小于旋流外环之高度，且所述旋流叶片与其径向投影面之间的夹角呈25-60度。
3.根据权利要求2所述的低氮燃烧器，其特征在于：所述旋流叶片与其径向投影面之间的夹角呈35度。
4.根据权利要求1所述的低氮燃烧器，其特征在于：所述旋流本体顶端面呈圆台形且其直径自底向顶为渐变大，所述开缝小孔沿着旋流本体顶端面自底向顶延伸。
5.根据权利要求1所述的低氮燃烧器，其特征在于：所述环形出气管之高度大于燃气主喷嘴之高度。
6.根据权利要求5所述的低氮燃烧器，其特征在于：所述燃气主分配管之顶端面设有端面主喷嘴，所述燃气主分配管之顶端面还设有凸台，所述凸台侧面设有侧面主喷嘴，端面主喷嘴和侧面主喷嘴形成所述的燃气主喷嘴。
7.根据权利要求6所述的低氮燃烧器，其特征在于：所述端面主喷嘴设有多组且自中心向边沿间隔布置，且自中心向边沿的主喷嘴孔径渐变大；所述侧面主喷嘴孔径小于端面主喷嘴孔径。
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| 新型燃气低氮燃烧机设计理念及结构研究;展可法;刘斌;;应用能源技术;20180925(09);全文 * |
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