CN111810951A - 超低氮氧化物排放的环保型燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超低氮氧化物排放的环保型燃烧器,包括:从左到右依次连接的配风体、旋流混合器和稳火筒;旋流混合器由中心向外径向分布依次设有中心管、分隔筒、第二间隔套、第一间隔套和外壳,旋流混合器还包括一次气管和二次气管;外环腔体与一次燃气进气管相连通,内环腔体与二次燃气进气管相连通;一次气管的一端与外环腔体连通,且一次气管分别与一次通道和中心管连通,二次气管的一端与内环腔体连通,二次气管的另一端径向向内延伸,且二次气管与二次通道连通;配风体内设有空气通道,空气通道与中心管、一次通道和二次通道分别相连通;空气和燃气在中心管、一次通道和二次通道内分别混合后,经稳火筒混合燃烧喷出。

Description

超低氮氧化物排放的环保型燃烧器
技术领域
本发明涉及燃烧器技术领域,具体涉及一种超低氮氧化物排放的环保型燃烧器。
背景技术
目前,随着国家和地方政府对环境保护的力度的不断加强,全国很多地方陆续制定了与北京和上海实行的DB11 139-2015锅炉大气污染物排放标准要求相同的地方标准,即氮氧化物排放要求在30毫克以下。目前锅炉排放大多数都是通过燃烧器燃烧产生的,单纯依靠燃烧器系统很难达到30毫克以下这一指标要求(全预混式燃烧器除外),因此燃烧系统另外都增加了FGR烟气外循环技术,最终使氮氧化物排放达到标准要求,低氮燃烧器+FGR这一技术路线为目前国内锅炉低氮燃烧领域的主流技术路线。
从燃烧方式的不同锅炉燃烧器可分为直燃式和全预混式。全预混式燃烧器不通过增加FGR就可以达到氮氧化物30毫克以下排放标准的燃烧器,但全预混燃烧器前端需要配备很长的燃烧头实现大面积的表面燃烧,由于结构设计的局限性,无法实现10吨锅炉以上大功率燃烧器的安全应用。另外,天然气与空气在进入燃烧头之前已经完成全部预混,需要搭配成熟稳定可靠的全预混系统,否则会出现回火和爆燃等安全隐患。由于在生产使用中经常存在使用安全事故和问题,导致该技术无法在锅炉行业内成熟推广,目前该技术仅应用于10吨以下蒸汽和热水锅炉。
直燃式燃烧器是目前主流的低氮燃烧器,由于燃烧方式为扩散式混合的直燃方式,天然气在燃烧头部喷出与空气发生混合,混合后直接燃烧,混合空间和燃烧的空间发生在燃烧头部位和炉内较大的空间,避免了回火和爆燃等问题,该类燃烧器安全可靠性优于全预混燃烧器,广泛应用于1吨至100吨范围内各吨位蒸汽和热水锅炉,但氮氧化物排放数据较全预混燃烧器来说稍差,单纯通过低氮燃烧器燃烧(包括各类FIR内循环结构在内的)目前最低能达到氮氧化物50-60毫克排放水平。
如果需要达到氮氧化物30毫克以下的排放指标,采用直燃式燃烧器的大多数锅炉均需要通过增加FGR烟气外循环系统实现。由于增加了FGR烟气外循环系统,既增加了额外系统成本占用了锅炉房有限的空间,又会导致锅炉效率有所降低,另外,该FGR烟气外循环系统存在至今仍然无法从根本上解决的冷凝水衍生出来的各种问题。
因此,市场呼唤一种既具备全预混燃烧器那样的降氮效果又无任何系统安全隐患、涵盖1吨至100吨大范围锅炉安全应用的、不受冷凝水问题困扰的全新的超低氮燃烧器面世。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的缺陷,提供一种对燃气和空气可实现安全高效均匀的混合,且混合效果、燃烧性能和排放指标与全预混燃烧器相当的超低氮氧化物排放的环保型燃烧器。
为此,采用的技术方案为一种超低氮氧化物排放的环保型燃烧器,包括:从左到右依次连接的配风体、旋流混合器和稳火筒,所述旋流混合器的左右两端通过法兰分别与所述配风体和稳火筒连接;所述旋流混合器由中心向外径向分布依次设有中心管、分隔筒、第二间隔套、第一间隔套和外壳,所述中心管和分隔筒之间形成的环形区域设为一次通道,所述分隔筒和第二间隔套之间形成的环形区域设为二次通道,所述第二间隔套和第一间隔套之间形成的环形区域设为内环腔体,所述第一间隔套和外壳之间形成的环形区域设为外环腔体,所述旋流混合器还包括一次气管和二次气管;所述外环腔体与一次燃气进气管相连通,内环腔体与二次燃气进气管相连通;所述一次气管的一端与所述外环腔体连通,所述一次气管的另一端径向向内延伸穿过所述第二间隔套和分隔筒,且所述一次气管分别与所述一次通道和中心管连通,所述二次气管的一端与所述内环腔体连通,所述二次气管的另一端径向向内延伸,且所述二次气管与所述二次通道连通;所述配风体内设有空气通道,所述空气通道与所述中心管、一次通道和二次通道分别相连通;空气和燃气在所述中心管、一次通道和二次通道内分别混合后,经所述稳火筒混合燃烧喷出。
优选的,所述一次气管和二次气管分别设为若干支,且所述一次气管和二次气管呈径向间隔均匀地分布;所述一次气管的两侧设有第一喷孔,所述第一喷孔均匀分布且两侧交错分布,所述第一喷孔与一次通道连通;所述一次气管远离第一间隔套的另一端设有第二喷孔,所述第二喷孔均匀分布且与中心管连通;所述二次气管的两侧设有第三喷孔,所述第三喷孔均匀分布且两侧交错分布,所述第三喷孔与二次通道连通。
优选的,所述配风体内设有均风孔板,所述均风孔板安装于靠近所述旋流混合器的一端,所述均风孔板上设有若干个通风孔,所述通风孔呈径向分布,且间隔均匀分布。
优选的,所述配风体远离所述旋流混合器的另一端的端部连接设有盖板,所述盖板上安装设有火焰检测探头。
优选的,所述盖板上安装设有点火枪,所述点火枪向右延伸依次穿过所述均风孔板和旋流混合器,所述点火枪的喷口探入所述稳火筒内。
优选的,所述一次气管和二次气管的横截面设为方形、椭圆形或圆形。
优选的,所述一次燃气进气管和二次燃气进气管的进气端均连接设有调节阀。
优选的,所述一次气管和二次气管靠近所述稳火筒的一侧设有第一旋流叶片和第二旋流叶片,所述第一旋流叶片分别与所述一次气管连接为一体式,所述第二旋流叶片和二次气管连接为一体式,所述第一旋流叶片和第二旋流叶片的两侧面均设为流线型曲面,且所述第一旋流叶片和第二旋流叶片的长度分别沿所述一次气管和二次气管的长度方向延伸。
优选的,所述中心管靠近所述稳火筒的一侧连接设有中心旋流器,所述中心旋流器包括套筒和第三旋流叶片,所述套筒设为中空的腔体,所述第三旋流叶片嵌于所述套筒内,所述第三旋流叶片设为“十字”形螺旋片。
优选的,所述第一旋流叶片和第二旋流叶片的两侧面均设为流线型曲面,所述第一旋流叶片的旋切角度α1设为10°,第一旋流叶片的旋切角度α2设为30°,起始旋切角度α1沿着第一旋流叶片的曲面逐渐递增为α2;所述第二旋流叶的旋切角度β1设为10°,所述第二旋流叶片的旋切角度β2设为45°,旋切角度β1沿着第二旋流叶片的曲面逐渐递增为β2
本发明技术方案,具有如下优点:
1.本发明提供的超低氮氧化物排放的环保型燃烧器,旋流混合器是一种创新型混合器,它将旋流器、燃气喷腔和混合器融合为一体,该部件既做为空气旋转加速器,又成为燃气与空气的混合通道,使燃气和空气实现安全高效均匀的混合,混合后的气体没有空间滞留堆积,而是直接喷出和燃烧,因而不会产生回火和介质互串等全预混结构中容易出现的各种危险情况,而混合效果、燃烧性能和排放指标与全预混燃烧器相当,可广泛且安全应用于1吨至100吨大范围内各吨位蒸汽和热水锅炉。
2.本发明提供的超低氮氧化物排放的环保型燃烧器,采用了创新性混合器结构,巧妙地将旋流器、燃气喷腔和混合器结合为一体,将全预混技术与直燃技术各自取优融合,形成一个全新的低氮燃烧器结构;通过旋流混合器,空气和燃气在整个分布场中更趋于均匀,燃气分中心、中间、外环三个区域立体均匀喷射在旋流混合器的空气通道内,不同径向区域采用不同的偏离当量比设计,可产生浓淡分布效果,可有效抑制燃气反应速度,降低燃烧温度,实现天然气、焦炉煤气等高热值、高燃烧速度气体的超低氮氧化物的排放。
3.本发明提供的超低氮氧化物排放的环保型燃烧器,通过燃烧器内部结构的优化设计,将空气与燃气分层次、分空间、分浓度的有效分布,有利于氮氧化物超低排放。
4.本发明提供的超低氮氧化物排放的环保型燃烧器,通过燃气进气口的调节阀调节燃气的进气量,配合本燃烧器内部结构的优化设计,可以调节NOx排放数值,使其达到超低排放标准要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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他的附图。
图1为本发明提供的超低氮氧化物排放的环保型燃烧器的结构示意图;
图2为旋流混合器的断面示意图;
图3为旋流混合器的立体视图;
图4为均风孔板的立体视图;
图5为一次气管与第一旋流叶片的一体化设计的一种结构示意图;
图6为一次气管与第一旋流叶片的一体化设计的另一种结构示意图;
图7为二次气管与第二旋流叶片的一体化设计的另一种结构示意图;
图8为中心旋流器的立体视图;
11-配风体;12-旋流混合器;13-稳火筒;14-中心管;15-分隔筒;16-第二间隔套;17-第一间隔套;18-外壳;19-内环腔体;20-外环腔体;21-一次气管;22-二次气管;23-一次通道;24-二次通道;25-一次燃气进气管;26-二次燃气进气管;27-第一喷孔;28-第二喷孔;29-第三喷孔;30-均风孔板;31-通风孔;32-盖板;33-火焰检测探头;34-点火枪;36-第一旋流叶片;37-第二旋流叶片;38-套筒;39-第三旋流叶片;40-观火孔。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。单词第一、第二以及一次、二次的使用不表示任何顺序,可将这些单词解释为名称。
一种超低氮氧化物排放的环保型燃烧器,如图1-图3所示,包括:从左到右依次连接的配风体11、旋流混合器12和稳火筒13,所述旋流混合器12的左右两端通过法兰分别与所述配风体11和稳火筒13连接;所述旋流混合器12由中心向外径向分布依次设有中心管14、分隔筒15、第二间隔套16、第一间隔套17和外壳18,所述中心管14和分隔筒15之间形成的环形区域设为一次通道23,所述分隔筒15和第二间隔套16之间形成的环形区域设为二次通道24,所述第二间隔套16和第一间隔套17之间形成的环形区域设为内环腔体19,所述第一间隔套17和外壳18之间形成的环形区域设为外环腔体20,所述旋流混合器12还包括一次气管21和二次气管22;所述外环腔体20与一次燃气进气管25相连通,内环腔体19与二次燃气进气管26相连通;所述一次气管21的一端与所述外环腔体20连通,所述一次气管21的另一端径向向内延伸穿过所述第二间隔套16和分隔筒15,且所述一次气管21分别与所述一次通道23和中心管14连通,所述二次气管22的一端与所述内环腔体19连通,所述二次气管22的另一端径向向内延伸,且所述二次气管22与所述二次通道24连通;所述配风体内设有空气通道,所述空气通道与所述中心管14、一次通道23和二次通道24分别相连通;空气和燃气在所述中心管14、一次通道23和二次通道24内分别混合后,经所述稳火筒13混合燃烧喷出。本发明中可将稳火筒出口的一端设为燃烧器的前端,将配风体的一端设为燃烧器的后端;一次燃气进气管25可设在外壳18上,一路燃气经一次燃气进气管25依次进入外环腔体20、一次气管21到达一次通道23和中心管14,本发明中可将一次通道23内的燃气定义为一次燃气,中心管14内的燃气定义为中心燃气;二次燃气进气管26可穿过外壳18设在第一间隔套17上,另一路燃气经二次燃气进气管26依次进入内环腔体19、二次气管22到达二次通道24,本发明中可将二次通道24内的燃气定义为二次燃气;空气进口可设在配风体11的侧面,经空气通道可到达中心管14、一次通道23和二次通道24,本发明中可将中心管14内的空气定义为中心空气,将一次通道23内的空气定义为一次空气,将二次通道24内的空气定义为二次空气;即中心空气与中心燃气在中心管14内混合,一次空气与一次燃气在一次通道23内混合,二次空气与二次燃气在二次通道24内混合,这样就形成了分级、分层次、分区域的混合,并从不同区域分别喷出;燃气和空气可实现安全高效均匀的混合,混合后的气体没有空间滞留堆积,而是直接喷出和燃烧,因而不会产生回火和介质互串等全预混结构中容易出现的各种危险情况,而混合效果、燃烧性能和排放指标与全预混燃烧器相当。
第一间隔套17和外壳18的两端端部可设有堵盖,第一间隔套17和第二间隔套16的两端端部也可设有堵盖,使得外环腔体20和内环腔体19各自成为一个独立的密封腔体;一次气管21的两端可分别与第一间隔套17和中心管14焊接固定,同时也可与第二间隔套16和分隔筒15焊接固定,二次气管22的两端则分别与第二间隔套16和分隔筒15焊接固定,这样通过一次气管21和二次气管22的巧妙设置,不仅将旋流混合器12连接为一个整体,而且保证了其整体结构的强度和稳定性,并且达到了将燃气和空气实现安全高效均匀及分级、分层次、分区域的混合。
为了使得中心燃气、一次燃气和二次燃气均能够均匀喷射在各自区域内,优选的方案为所述一次气管21和二次气管22分别设为若干支,且所述一次气管21和二次气管22呈径向间隔均匀地分布;所述一次气管21的两侧设有第一喷孔27,所述第一喷孔27均匀分布且两侧交错分布,所述第一喷孔27与一次通道23连通;所述一次气管21远离第一间隔套17的另一端设有第二喷孔28,所述第二喷孔28均匀分布且与中心管14连通;所述二次气管22的两侧设有第三喷孔29,所述第三喷孔29均匀分布且两侧交错分布,所述第三喷孔29与二次通道24连通。一次气管21和二次气管22的腔体两侧可各打一排或多排小孔,通过各小孔均匀喷射在各区域内,第一喷孔27、第二喷孔28及第三喷孔29各孔的大小和数量由不同燃烧功率决定,也可通过改变各孔的大小和数量达到调节燃气与空气在不同区域的当量配比,从而调节NOx排放数值,使其达到超低排放标准要求。
如图4所示,为了保证燃气与空气的均匀混合,空气在进入旋流混合器时,必须保证空气喷入的均匀性,空气会通过均风孔板整流,形成均匀分布的多孔柱状气流进入前端的旋流混合器,优选的方案为所述配风体11内设有均风孔板30,所述均风孔板30安装于靠近所述旋流混合器12的一端,所述均风孔板30上设有若干个通风孔31,所述通风孔31呈径向分布,且间隔均匀分布。均风孔板30的四周可设有安装孔,通过安装孔内的螺栓紧固于配风体11内的安装法兰上。
所述配风体11远离所述旋流混合器12的另一端的端部连接设有盖板32,所述盖板32上安装设有火焰检测探头33。盖板32可通法兰安装于配风体11的后端,火焰检测探头33可通过螺纹紧固安装于盖板32上,火焰检测探头33是根据火焰的燃烧特性对稳火筒内的燃烧工况进行实时检测,一旦火焰燃烧状态不满足正常条件或熄火时,则发出信号,保证炉膛灭火时停止燃料供应;均风孔板30的中心设有观火孔40,便于观测稳火筒内的燃烧工况。
所述盖板32上安装设有点火枪34,所述点火枪34向右延伸依次穿过所述均风孔板30和旋流混合器12,所述点火枪34的喷口探入所述稳火筒13内。点火枪34可设为电子点火枪,点火枪34的空气和燃气进气管可设在盖板32的外面,可将点火枪34的枪筒固定在盖板32上,通常将点火枪34延伸到一次通道23内,一次通道23内由于一次空气设计量大于一次燃气配比量,点火枪34的喷口喷出的点火火焰点燃该区域的燃烧气体更安全,避免燃气浓度过高区域点火时会产生爆破的声音。
所述一次气管21和二次气管22的横截面设为方形、椭圆形或圆形。一次气管21和二次气管22可设为方管,圆管或椭圆管等其它形状,在此处不做过多限定。
所述一次燃气进气管25和二次燃气进气管26的进气端均连接设有调节阀。调节阀可设为手动调节阀,通过调节阀对一次燃气进气管25和二次燃气进气管26的进气量进行调整,可达到调节一次燃气在一次通道23、二次燃气在二次通道24以及中心燃气在中心管14内分别与一次空气、二次空气及中心空气的当量配比,可形成在不同区域形成浓淡相间的混合流场。
如图5-图7所示,所述一次气管21和二次气管22靠近所述稳火筒13的一侧设有第一旋流叶片36和第二旋流叶片37,所述第一旋流叶片36分别与所述一次气管21连接为一体式,所述第二旋流叶片37和二次气管22连接为一体式,所述第一旋流叶片36和第二旋流叶片37的两侧面均设为流线型曲面,且所述第一旋流叶片36和第二旋流叶片37的长度分别沿所述一次气管21和二次气管22的长度方向延伸。第一旋流叶片36和第二旋流叶片37的两侧面为流线型曲面,使空气压损最小,混合更流畅;一次气管21和第一旋流叶片36采用一体式旋叶结构,燃气通道、燃气喷射与混合旋转组合在一起一次完成;二次气管22和第二旋流叶片37采用一体式旋叶结构,燃气通道、燃气喷射与混合旋转组合在一起一次完成;从而使得旋流混合器12的整体结构更为紧凑合理,而且混合后的气体没有空间滞留堆积,而是直接喷出和燃烧,因而不会产生回火和介质互串等全预混结构中容易出现的各种危险情况。如图5所示的一次气管21和第一旋流叶片36的一体化设计为优选设计,可以通过3D打印技术制作而成,二次气管22和第二旋流叶片37也可以采用同样的一体化设计;如图6和图7所示的一体化设计则采用多部件拼焊而成。
如图8所示,所述中心管14靠近所述稳火筒13的一侧连接设有中心旋流器,所述中心旋流器包括套筒38和第三旋流叶片39,所述套筒38设为中空的腔体,所述第三旋流叶片39嵌于所述套筒38内,所述第三旋流叶片39设为“十字”形螺旋片。中心空气与中心燃气在中心管14内混合后经第三旋流叶片39混合旋转喷出后更加均匀,第三旋流叶片39可设为“十字”形螺旋片,其最大旋切角度可设为45°。
为了使得燃气和空气混合旋转喷出后更加均匀和流畅,优选的方案为所述第一旋流叶片36和第二旋流叶片37的两侧面均设为流线型曲面,所述第一旋流叶片36的旋切角度α1设为10°,第一旋流叶片36的旋切角度α2设为30°,旋切角度α1沿着第一旋流叶片36的曲面逐渐递增为α2;所述第二旋流叶的旋切角度β1设为10°,所述第二旋流叶片37的旋切角度β2设为45°,旋切角度β1沿着第二旋流叶片37的曲面逐渐递增为β2
工作原理:
一路燃气从一次燃气进气管25依次进入外环腔体20、一次气管21经第一喷孔27均匀喷射入一次通道23内(一次燃气),经第二喷孔28均匀喷射入中心管14内(中心燃气);
另一路燃气从二次燃气进气管26依次进入内环腔体19和二次气管22经第三喷孔29均匀喷射入二次通道24内(二次燃气);
空气进入配风体11后,通过均风孔板30整流成通量和流速相等的风束,进入旋流混合器12的中心管14(中心空气)、一次通道23(一次空气)和二次通道24(二次空气);
中心空气、一次空气、二次空气分别对中心管14、一次通道23和二次通道24内形成的燃气幕墙撞击混合,并随着一体式旋叶结构作用发生旋转扭动,分别经第三旋流叶片39、第一旋流叶片36、第二旋流叶片37由各自不同区域分别混合旋转喷入稳火筒13;
同时,将点火枪34通过电子打火点燃混合气体,经稳火筒13喷向炉内;
通过调节一次燃气进气管25和二次燃气进气管26的进气端的调节阀,可达到调节一次燃气在一次通道23、二次燃气在二次通道24以及中心燃气在中心管14内分别与一次空气、二次空气及中心空气的当量配比。
本发明提供的燃烧器结构设计中采用了浓淡燃烧降氮原理:
通过改变一次燃气在一次空气的配比量、二次燃气在二次空气的配比量以及中心燃气在中心空气的配比量,使在不同区域形成浓淡相间的混合流场。
一次燃气与一次空气混合,由于一次空气设计量大于一次燃气配比量,燃烧温度不高,无法形成较高的温度聚集区;
二次燃气与二次空气混合,由于二次空气设计量小于二次燃气配比量,二次燃气燃烧得到抑制;
中心燃气与中心空气混合,由于中心空气设计量小于中心燃气配比量,中心燃气燃烧得到抑制。
本燃烧器采用了创新性混合器结构,巧妙地将旋流器、燃气喷枪和混合器结合为一体,将全预混技术与直燃技术各自取优融合,形成一个全新的低氮燃烧器结构。通过旋流混合器,空气和燃气在整个分布场中更趋于均匀,燃气分中心、中间、外环三个区域立体均匀喷射在旋流混合器的空气通道内,不同径向区域采用不同的偏离当量比设计,可产生浓淡分布效果,可有效抑制燃气反应速度,降低燃烧温度,从而降低氮氧化物的排放。
本发明提供的超低氮氧化物排放的环保型型燃烧器核心部件是旋流混合器,它将旋流器、燃气腔体、燃气喷头和混合器组为一个部件,同时具备上述所有功能,是一款高度集成化精细部件,可由多部件拼焊而成,或可以通过3D打印技术制作而成。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种超低氮氧化物排放的环保型燃烧器,其特征在于,包括:从左到右依次连接的配风体(11)、旋流混合器(12)和稳火筒(13),所述旋流混合器(12)的左右两端通过法兰分别与所述配风体(11)和稳火筒(13)连接;
所述旋流混合器(12)由中心向外径向分布依次设有中心管(14)、分隔筒(15)、第二间隔套(16)、第一间隔套(17)和外壳(18),所述中心管(14)和分隔筒(15)之间形成的环形区域设为一次通道(23),所述分隔筒(15)和第二间隔套(16)之间形成的环形区域设为二次通道(24),所述第二间隔套(16)和第一间隔套(17)之间形成的环形区域设为内环腔体(19),所述第一间隔套(17)和外壳(18)之间形成的环形区域设为外环腔体(20),所述旋流混合器(12)还包括一次气管(21)和二次气管(22);所述外环腔体(20)与一次燃气进气管(25)相连通,内环腔体(19)与二次燃气进气管(26)相连通;所述一次气管(21)的一端与所述外环腔体(20)连通,所述一次气管(21)的另一端径向向内延伸穿过所述第二间隔套(16)和分隔筒(15),且所述一次气管(21)分别与所述一次通道(23)和中心管(14)连通,所述二次气管(22)的一端与所述内环腔体(19)连通,所述二次气管(22)的另一端径向向内延伸,且所述二次气管(22)与所述二次通道(24)连通;
所述配风体内设有空气通道,所述空气通道与所述中心管(14)、一次通道(23)和二次通道(24)分别相连通;
空气和燃气在所述中心管(14)、一次通道(23)和二次通道(24)内分别混合后,经所述稳火筒(13)混合燃烧喷出。
2.根据权利要求1所述的环保型燃烧器,其特征在于,所述一次气管(21)和二次气管(22)分别设为若干支,且所述一次气管(21)和二次气管(22)呈径向间隔均匀地分布;
所述一次气管(21)的两侧设有第一喷孔(27),所述第一喷孔(27)均匀分布且两侧交错分布,所述第一喷孔(27)与一次通道(23)连通;
所述一次气管(21)远离第一间隔套(17)的另一端设有第二喷孔(28),所述第二喷孔(28)均匀分布且与中心管(14)连通;
所述二次气管(22)的两侧设有第三喷孔(29),所述第三喷孔(29)均匀分布且两侧交错分布,所述第三喷孔(29)与二次通道(24)连通。
3.根据权利要求1所述的环保型燃烧器,其特征在于,所述配风体(11)内设有均风孔板(30),所述均风孔板(30)安装于靠近所述旋流混合器(12)的一端,所述均风孔板(30)上设有若干个通风孔(31),所述通风孔(31)呈径向分布,且间隔均匀分布。
4.根据权利要求1所述的环保型燃烧器,其特征在于,所述配风体(11)远离所述旋流混合器(12)的另一端的端部连接设有盖板(32),所述盖板(32)上安装设有火焰检测探头(33)。
5.根据权利要求4所述的环保型燃烧器,其特征在于,所述盖板(32)上安装设有点火枪(34),所述点火枪(34)向右延伸依次穿过所述均风孔板(30)和旋流混合器(12),所述点火枪(34)的喷口探入所述稳火筒(13)内。
6.根据权利要求1所述的环保型燃烧器,其特征在于,所述一次气管(21)和二次气管(22)的横截面设为方形、椭圆形或圆形。
7.根据权利要求1所述的环保型燃烧器,其特征在于,所述一次燃气进气管(25)和二次燃气进气管(26)的进气端均连接设有调节阀。
8.根据权利要求1所述的环保型燃烧器,其特征在于,所述一次气管(21)和二次气管(22)靠近所述稳火筒(13)的一侧设有第一旋流叶片(36)和第二旋流叶片(37),所述第一旋流叶片(36)分别与所述一次气管(21)连接为一体式,所述第二旋流叶片(37)和二次气管(22)连接为一体式,所述第一旋流叶片(36)和第二旋流叶片(37)的两侧面均设为流线型曲面,且所述第一旋流叶片(36)和第二旋流叶片(37)的长度分别沿所述一次气管(21)和二次气管(22)的长度方向延伸。
9.根据权利要求1所述的环保型燃烧器,其特征在于,所述中心管(14)靠近所述稳火筒(13)的一侧连接设有中心旋流器,所述中心旋流器包括套筒(38)和第三旋流叶片(39),所述套筒(38)设为中空的腔体,所述第三旋流叶片(39)嵌于所述套筒(38)内,所述第三旋流叶片(39)设为“十字”形螺旋片。
10.根据权利要求8所述的环保型燃烧器,其特征在于,所述第一旋流叶片(36)和第二旋流叶片(37)的两侧面均设为流线型曲面,所述第一旋流叶片(36)的旋切角度α1设为10°,第一旋流叶片(36)的旋切角度α2设为30°,旋切角度α1沿着第一旋流叶片(36)的曲面逐渐递增为α2
所述第二旋流叶的旋切角度β1设为10°,所述第二旋流叶片(37)的旋切角度β2设为45°,旋切角度β1沿着第二旋流叶片(37)的曲面逐渐递增为β2
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090214989A1 (en) * 2008-02-25 2009-08-27 Larry William Swanson Method and apparatus for staged combustion of air and fuel
WO2012098174A1 (en) * 2011-01-20 2012-07-26 Fortum Oyj Method and burner for burning lean gas in a power plant boiler
CN105805746A (zh) * 2016-05-12 2016-07-27 徐州科融环境资源股份有限公司 一种分级燃烧燃气低氮燃烧器
CN205504982U (zh) * 2016-04-01 2016-08-24 北京佳德昌科技有限责任公司 一种燃气冲击式低氮燃烧器
CN205592954U (zh) * 2016-05-06 2016-09-21 北京佳德昌科技有限责任公司 一级燃气引射式低氮燃烧器
CN205655295U (zh) * 2016-05-12 2016-10-19 徐州科融环境资源股份有限公司 一种分级燃烧燃气低氮燃烧器
CN206112921U (zh) * 2016-05-06 2017-04-19 北京佳德昌科技有限责任公司 一种多级空气分布的低氮燃烧器
CN107559827A (zh) * 2017-09-27 2018-01-09 西安交通大学 一种超低氮燃气燃烧器
CN210485721U (zh) * 2019-06-24 2020-05-08 上海锅炉厂有限公司 锅炉用燃气低氮燃烧器
CN210485720U (zh) * 2019-06-24 2020-05-08 上海锅炉厂有限公司 燃气低氮燃烧器
CN210511673U (zh) * 2019-09-26 2020-05-12 芜湖市铭诚炉业有限公司 一种低NOx平焰烧嘴

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090214989A1 (en) * 2008-02-25 2009-08-27 Larry William Swanson Method and apparatus for staged combustion of air and fuel
WO2012098174A1 (en) * 2011-01-20 2012-07-26 Fortum Oyj Method and burner for burning lean gas in a power plant boiler
CN205504982U (zh) * 2016-04-01 2016-08-24 北京佳德昌科技有限责任公司 一种燃气冲击式低氮燃烧器
CN205592954U (zh) * 2016-05-06 2016-09-21 北京佳德昌科技有限责任公司 一级燃气引射式低氮燃烧器
CN206112921U (zh) * 2016-05-06 2017-04-19 北京佳德昌科技有限责任公司 一种多级空气分布的低氮燃烧器
CN105805746A (zh) * 2016-05-12 2016-07-27 徐州科融环境资源股份有限公司 一种分级燃烧燃气低氮燃烧器
CN205655295U (zh) * 2016-05-12 2016-10-19 徐州科融环境资源股份有限公司 一种分级燃烧燃气低氮燃烧器
CN107559827A (zh) * 2017-09-27 2018-01-09 西安交通大学 一种超低氮燃气燃烧器
CN210485721U (zh) * 2019-06-24 2020-05-08 上海锅炉厂有限公司 锅炉用燃气低氮燃烧器
CN210485720U (zh) * 2019-06-24 2020-05-08 上海锅炉厂有限公司 燃气低氮燃烧器
CN210511673U (zh) * 2019-09-26 2020-05-12 芜湖市铭诚炉业有限公司 一种低NOx平焰烧嘴

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘少林等: "中小型燃气锅炉NO_x源头控制及低氮燃烧技术研究进展", 《工业锅炉》 *
苏毅等: "低氮燃气燃烧技术及燃烧器设计进展", 《工业锅炉》 *
马飞驰等: "平焰燃烧技术及发展现状", 《内蒙古石油化工》 *

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