CN112555832A - 半预混式悬浮火焰燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃烧器领域，公开了一种半预混式悬浮火焰燃烧装置，套设在炉膛内的燃烧器的外侧，用于对炉膛内的锅炉进行加热，包括风筒，多根环设在风筒周侧的取风管以及位于取风管内的燃气管。燃烧前将空气与燃气进行充分混混合，使得燃气均匀燃烧，防止燃气激烈燃烧产生的瞬发型氮氧化物，此外，二次混合气离开取风管一段距离后才能进行燃烧，杜绝中心火焰与外圈火焰混合造成局部高温，防止高温型氮氧化物的产生。所以，本发明提供的半预混式悬浮火焰燃烧装置能够降低氮氧化物的产生。

Description

半预混式悬浮火焰燃烧装置

技术领域

本发明涉及一种燃烧器领域，具体涉及一种半预混式悬浮火焰燃烧装置。

背景技术

烟气再循环技术是一种低氮技术，被广泛用于锅炉系统中，通过在锅炉尾部抽取一部分烟气直接送入你那边锅炉内，或与一次风或二次风混合后再送入锅炉内。烟气再循环技术通过将烟气的燃烧产物加入到燃烧区域内，降低了燃烧温度，同时加入的烟气降低了氧气的分压，将减弱氧气与氮气生成热力型氮氧化物的过程，从而减少了氮氧化物的生成，研究表明，外部烟气循环将减少70％的氮氧化物生成。

市场上能广泛流通的机型是附加烟气外循环技术的扩散式燃烧器，以此来降低氮氧化物的排放量。此种类型燃烧器相对来说参数稳定由于其工作原理是利用风机将烟气进行循环燃烧，需要加大鼓风机的功率或使用烟循风机，造成投资成本的增加。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种半预混式悬浮火焰燃烧装置。

本发明提供了一种半预混式悬浮火焰燃烧装置，套设在炉膛内的燃烧器的外侧，用于对炉膛内的锅炉进行加热，该燃烧器用于产生中心火焰，包括：风筒，一端为火焰端，另一端为导风端；多根取风管，环形分布在风筒的外侧并与风筒相平行设置，用于引流流经风筒内的空气，多根取风管的喷射端靠近风筒的火焰端；多根燃气管，与多根取风管对应设置，每根燃气管插入相应的取风管内，且每根燃气管的喷气端位于取风管内，用于喷射燃气；其中，燃气管的喷气端至取风管的喷射端为燃气预混腔室，燃气管喷出的燃气以及取风管内的空气在燃气预混腔室半预混形成一次混合气，一次混合气喷离取风管并与风筒输出的空气混合形成二次混合气，二次混合气燃烧形成用于加热锅炉的外圈火焰；中心火焰位于外圈火焰内且远离外圈火焰，用于稳定外圈火焰。

在本发明提供的半预混式悬浮火焰燃烧装置中，还可以具有这样的特征，还包括：

总燃气座，分别与多根燃气管连通，用于向多根燃气管提供燃气。

在本发明提供的半预混式悬浮火焰燃烧装置中，还可以具有这样的特征：其中，风筒包括：

导风筒体，外侧环形分布多个导风口，导风筒体的一端为大端，另一端为小端，

进风筒体，一端安装在导风筒体的大端，

火焰筒体，一端安装在导风筒体的小端，

导风筒体的轴线、进风筒体的轴线以及火焰筒体的轴线相重合，

进风筒体的内径大于火焰筒体的内径。

在本发明提供的半预混式悬浮火焰燃烧装置中，还可以具有这样的特征：其中，导风口的数量为10个～15个。

在本发明提供的半预混式悬浮火焰燃烧装置中，还可以具有这样的特征，还包括：

多个固定块，与多根取风管一一对应，固定块设置在风筒的外侧面，且靠近风筒的火焰端，用于连接取风管与风筒。

在本发明提供的半预混式悬浮火焰燃烧装置中，还可以具有这样的特征：其中，燃气管的流通截面与取风管的流通截面之比为1:3～1:20。

在本发明提供的半预混式悬浮火焰燃烧装置中，还可以具有这样的特征：其中，燃气管喷射的燃气速度为80m/s～200m/s，取风管内的风速为65m/s～120m/s。

在本发明提供的半预混式悬浮火焰燃烧装置中，还可以具有这样的特征：其中，取风管的喷射端为缩口结构。

在本发明提供的半预混式悬浮火焰燃烧装置中，还可以具有这样的特征：其中，每根取风管的端面与风筒的端面平齐。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的半预混式悬浮火焰燃烧装置，因为燃烧器的周侧分布多个取风管，取风管内具有燃气管，燃气管的喷气端位于取风管内，燃气管的喷气端至取风管的喷射端为燃气预混腔室，燃气管喷出的燃气与取风管内的空气在燃气预混腔室半预混形成一次混合气，一次混合气喷离取风管并与风筒输出的空气混合形成二次混合气，二次混合气燃烧形成用于加热锅炉的外圈火焰，燃烧器产生的火焰位于外圈火焰内且远离外圈火焰，用于稳定外圈火焰。即，燃烧前将空气与燃气进行充分混混合，使得燃气均匀燃烧，防止燃气激烈燃烧产生的瞬发型氮氧化物，此外，二次混合气离开取风管一段距离后才能进行燃烧，杜绝中心火焰与外圈火焰混合造成局部高温，防止高温型氮氧化物的产生。所以，本发明提供的半预混式悬浮火焰燃烧装置能够降低氮氧化物的产生。

附图说明

图1是本发明的实施例中半预混式悬浮火焰燃烧装置的示意图；

图2是本发明的实施例中半预混式悬浮火焰燃烧装置左视图；

图3是本发明的实施例中风筒的示意图；以及

图4是本发明的实施例中半预混式悬浮火焰燃烧装置的工作原理图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。

<实施例>

图1是本发明的实施例中半预混式悬浮火焰燃烧装置的示意图。图2是本发明的实施例中半预混式悬浮火焰燃烧装置左视图。

如图1和图2所示，本实施例中的半预混式悬浮火焰燃烧装置包括风筒1、12根取风管2、12根燃气管3以及总燃气座(图中未示)。

图3是本发明的实施例中风筒的示意图。

如图3所示，本实施例中的风筒1包括导风筒体11、进风筒体12以及火焰筒体13，进风筒体12是作为输送管道，导风筒体11与火焰筒体13组成加速度并提供低压区用来回收炉膛内烟气。

导风筒体11呈锥管状，具有相互连通的大端以及小端，导风筒体11的周侧具有12个导风口，该12个导风口绕导风筒体11的轴线环形均匀分布。

进风筒体12呈圆筒状，其内径与导风筒体11大端的内径相同。进风筒体12的一端焊接在导风筒体11的大端，另一端沿进风筒体12的轴线方向远离。

火焰筒体13呈圆筒状，其内径与导风筒体11小端的内径相同。火焰筒体13的一端焊接在导风筒体11的小端，另一端沿进风筒体12的轴线方向远离。

在本实施例中，导风筒体11、进风筒体12以及火焰筒体13通过焊接的方式安装在一起，在其他的实施例中，还可以通过一体成型、螺栓连接等方式连接。

12根取风管2与12个导风口一一对应，12根取风管2的一端通过焊接的方式安装在相应的导风口处，从而将风筒1内的空气引到取风管2以混合燃气。取风管2的另一端通过固定块焊接焊接在火焰筒体13的外侧面，使得取风管2的外侧面与火焰筒体13的外侧面间隔设置。

在本实施例中，12根取风管2的轴线与火焰筒体13的轴线相平行，且取风管2的另一端与火焰筒体13的端面平齐，取风管2与火焰筒体13的端面平齐的一端为喷射端，喷射端为缩口结构，通过取风管会输送过来冷却风，风管2可以长时间在高温中使用。

总燃气座具有依次连通的总进气口、配气腔室以及12个出气口。

12根燃气管3的一端插入相应的取风管2内。其中，燃气管3插入取风管2的一端为喷气端，该喷气端位于取风管2内，从而向取风管2内喷射燃气。12根燃气管3的另一端安装在相应的12个出气口处。

在本实施例中，燃气管3的轴线与取风管2的相重合，使得燃气管3的外侧面与取风管2的内侧面形成过气通道。燃气管3的喷气端至取风管2的喷射端为燃气预混腔室。

燃烧器具有供气管以及风扇，供气管从风筒1的导风段插入，使得供气管的喷气端位于风筒1内并靠近风筒1的火焰端。风扇可转动的安装在供气管的喷气端处。

<应用例>

在本应用例中，以燃气管3的流通截面与取风管2的流通截面之比为1:5、燃气管3的燃气喷射速度为100m/s、取风管2内的空气流速为90m/s为例，燃气为天然气：

图4是本发明的实施例中半预混式悬浮火焰燃烧装置的工作原理图。

如图4所示，空气经风筒1的导风端进入分成三路助燃空气：

第一路助燃空气在风扇的搅动下与供气管喷出的天然气混合后燃烧形成中心火焰；

第二路助燃空气经过气通道进入燃气预混腔室，并与燃气管3喷出的天然气混合形成一次混合气，一次混合气喷离取风管2并与第三路助燃空气混合形成二次混合气，二次混合气经中心火焰点燃形成外圈火焰。

该外圈火焰位于中心火焰的外侧且远离中心火焰，防止局部高温，从而限制了氮氧化物的生成条件。另外中心火焰对外圈火焰起稳定作用。

天然气在取风管2内先进行半预混，其效果是充分利用燃烧前将空气与燃气进行混合以便于天然气与空气充分混合，使可燃物充分燃烧不激烈解决瞬发型氮氧化物的产生。(快速型NOx的生成是通过燃料产生的CH原子团撞击N2分子，生成HCN类化合物，再进一步氧化而生成的，这个反应很快，所以称为快速型NOx)。

需要说明的是，当天然气流速超过200m/s、取风管2内的空气流速超过120m/s，外圈火焰处于不稳定状态。此外，空气流速过快造成送风系统阻力过大，对工业燃烧器鼓风机造成一定的浪费。当天然气流速低于80m/s、取风管2内的空气流速超过65m/s时无法形成悬浮火焰，造成氮氧化物过高等问题。

实施例的作用与效果

根据本发明所涉及的半预混式悬浮火焰燃烧装置，因为燃烧器的周侧分布多个取风管，取风管内具有燃气管，燃气管的喷气端位于取风管内，燃气管的喷气端至取风管的喷射端为燃气预混腔室，燃气管喷出的燃气与取风管内的空气在燃气预混腔室半预混形成一次混合气，一次混合气喷离取风管并与风筒输出的空气混合形成二次混合气，二次混合气燃烧形成用于加热锅炉的外圈火焰，燃烧器产生的火焰位于外圈火焰内且远离外圈火焰，用于稳定外圈火焰。即，燃烧前将空气与燃气进行充分混混合，使得燃气均匀燃烧，防止燃气激烈燃烧产生的瞬发型氮氧化物，此外，二次混合气离开取风管一段距离后才能进行燃烧，杜绝中心火焰与外圈火焰混合造成局部高温，防止高温型氮氧化物的产生。所以，本发明提供的半预混式悬浮火焰燃烧装置能够降低氮氧化物的产生。

在本实施例中半预混式悬浮火焰燃烧装置中，因为半预混式悬浮火焰燃烧装置所需的燃气与燃烧器所需的燃气采用独立的供气方式，所以方便使用者在面对不同工况下调整燃气配比。

在本实施例提供的半预混式悬浮火焰燃烧装置中，因为取风管内的空气在流经的过程中对取风管进行冷却，降低了取风管因中心火焰加热增加了一次混合气的温度，进一步降低了氮氧化物的形成。

在本实施例提供的半预混式悬浮火焰燃烧装置中，取风管的喷射端为缩口结构，降低了一次混合气的流通截面，提高了一次混合气喷出的长度。

在本实施例提供的半预混式悬浮火焰燃烧装置中，取风管的喷射端通过连接杆固定在风筒上，在提高了取风管工作的稳定性的同时，使取风管的外侧面与火焰筒体的外侧面相分离，防止火焰筒体的热量传递给取风管，进一步防止氮氧化物的产生。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种半预混式悬浮火焰燃烧装置，套设在炉膛内的燃烧器的外侧，用于对炉膛内的锅炉进行加热，该燃烧器用于产生中心火焰，其特征在于，包括：

风筒，一端为火焰端，另一端为导风端；

多根取风管，环形分布在所述风筒的外侧并与所述风筒相平行设置，用于引流流经所述风筒内的空气，多根所述取风管的喷射端靠近所述风筒的火焰端；

多根燃气管，与多根所述取风管对应设置，每根所述燃气管插入相应的所述取风管内，且每根所述燃气管的喷气端位于所述取风管内，用于喷射燃气；

其中，所述燃气管的喷气端至所述取风管的喷射端为燃气预混腔室，

所述燃气管喷出的燃气以及所述取风管内的空气在所述燃气预混腔室半预混形成一次混合气，

所述一次混合气喷离所述取风管并与所述风筒输出的空气混合形成二次混合气，

所述二次混合气燃烧形成用于加热所述锅炉的外圈火焰；

所述中心火焰位于所述外圈火焰内且远离所述外圈火焰，用于稳定所述外圈火焰。

2.根据权利要求1所述的半预混式悬浮火焰燃烧装置，其特征在于，还包括：

总燃气座，分别与多根所述燃气管连通，用于向多根所述燃气管提供燃气。

3.根据权利要求1所述的半预混式悬浮火焰燃烧装置，其特征在于：

其中，所述风筒包括：

导风筒体，外侧环形分布多个导风口，所述导风筒体的一端为大端，另一端为小端，

进风筒体，一端安装在所述导风筒体的大端，

火焰筒体，一端安装在所述导风筒体的小端，

所述导风筒体的轴线、所述进风筒体的轴线以及所述火焰筒体的轴线相重合，

所述进风筒体的内径大于所述火焰筒体的内径。

4.根据权利要求3所述的半预混式悬浮火焰燃烧装置，其特征在于：

其中，所述导风口的数量为10个～15个。

5.根据权利要求1所述的半预混式悬浮火焰燃烧装置，其特征在于，还包括：

多个固定块，与多根所述取风管一一对应，所述固定块设置在所述风筒的外侧面，且靠近所述风筒的火焰端，用于连接所述取风管与所述风筒。

6.根据权利要求1所述的半预混式悬浮火焰燃烧装置，其特征在于：

其中，所述燃气管的流通截面与所述取风管的流通截面之比为1:3～1:20。

7.根据权利要求1所述的半预混式悬浮火焰燃烧装置，其特征在于：

其中，所述燃气管喷射的燃气速度为80m/s～200m/s，所述取风管内的风速为65m/s～120m/s。

8.根据权利要求1所述的半预混式悬浮火焰燃烧装置，其特征在于，

其中，所述取风管的喷射端为缩口结构。

9.根据权利要求1所述的半预混式悬浮火焰燃烧装置，其特征在于：

其中，每根所述取风管的端面与所述风筒的端面平齐。

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