CN112728532A - 燃烧器以及锅炉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及节能环保设备技术领域，并提供一种燃烧器以及锅炉，该燃烧器包括安装板，安装板垂直布置外筒，且外筒嵌设有纵向凸伸出外筒的内筒；依次纵向贯穿内筒、外筒的中心喷管，中心喷管自由端形成向内筒的敞口边沿方向横向延伸的第一引流部，第一引流部形成供内筒内的气体经由内筒的敞口流通的气体流通空隙；横向布置于内筒的敞口处且与第一引流部平行间隔布置的第二引流部。本发明解决现有燃烧器喷出的火焰使靠近燃烧器喷头的炉腔区域温度低、远离燃烧器喷头的炉腔区域温度高导致炉墙内侧的保温材料及炉墙外侧的金属等材料受到热胀冷缩而产生裂缝、金属疲劳的问题，并有助于降低锅炉燃烧产生的废气中的氮氧化物含量，具有节能环保的作用。

Description

燃烧器以及锅炉
技术领域
本发明涉及节能环保设备技术领域，尤其涉及一种燃烧器以及锅炉。
背景技术
在工业锅炉、隧道窑炉和大型工业加热器中通常设置以天燃气(主要成分为甲烷)或者油等石化燃料为燃料的燃烧器，通过燃烧产生热量。现有技术中的燃烧器基本为采用扩散燃烧技术，并在燃烧器中通常设置主喷枪及旋风盘。天然气在主喷枪的前半段预热后将天然气与空气混合后进行燃烧。但这种结构的燃气燃烧器依然尾气中存在较高NOX的问题，不符合国家节能减排及环保要求。低氮燃烧器是一种旨在降低燃烧器在燃烧时产生对环境有害的NOX(即氮氧化合物)的新型燃烧器。
参图1所示，一般现有的燃烧器喷头10喷出的火焰A为射流火焰，由此，使得靠近燃烧器喷头10的炉腔110内区域A1的温度低、远离燃烧器喷头10的炉腔110内区域A2的温度高的射流火焰，因此造成锅炉11炉墙内侧的保温材料、以及炉墙外侧的金属等材料由于受到热胀冷缩而容易产生裂缝、金属疲劳等问题。
有鉴于此，有必要对现有技术中的低氮燃烧器予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃烧器以及锅炉，以解决现有技术中的燃烧器喷出的火焰使得靠近燃烧器喷头的炉腔区域温度低、远离燃烧器喷头的炉腔区域温度高导致炉墙内侧的保温材料以及炉墙外侧的金属等材料受到热胀冷缩而产生裂缝、金属疲劳的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种燃烧器，包括：
安装板，所述安装板垂直布置外筒，且所述外筒嵌设有纵向凸伸出所述外筒的内筒；
依次纵向贯穿所述内筒、所述外筒的中心喷管，所述中心喷管的自由端形成有向所述内筒的敞口边沿方向横向延伸的第一引流部，且第一引流部形成有供所述内筒内的气体经由所述内筒的敞口流通的气体流通空隙；以及，
横向布置于所述内筒的敞口处且与所述第一引流部平行间隔布置的第二引流部。
作为本发明的进一步改进，所述气体流通空隙配置为所述第一引流部靠近所述内筒的敞口内壁形成的纵向通孔，其中，所述第一引流部延伸至所述内筒的内壁；或，
所述气体流通空隙配置为所述第一引流部与所述内筒的敞口内壁形成的预设间隙。
作为本发明的进一步改进，所述第二引流部与所述内筒的内壁纵向延伸线的横向距离小于或等于所述预设间隙。
作为本发明的进一步改进，所述第二引流部靠近所述气体流通空隙的位置形成有纵向气孔。
作为本发明的进一步改进，所述第一引流部中朝向所述第二引流部的一侧与所述内筒的敞口齐平，且所述第一引流部与所述中心喷管的中轴线垂直。
作为本发明的进一步改进，所述内筒套设于所述外筒的内部且贯穿所述外筒的底部；或，所述内筒部分套设于所述外筒内。
作为本发明的进一步改进，所述外筒远离所述安装板的一端形成径向向内收缩的径缩环部，且所述径缩环部的开口边沿与所述内筒外壁的横向距离大于所述气体流通空隙。
作为本发明的进一步改进，所述第一引流部配置成环状引流板，所述第二引流部配置成圆形引流板，且所述第一引流部和所述第二引流部通过连接件相连。
作为本发明的进一步改进，所述外筒与所述内筒之间配置多个径向设置的连接板，所述连接板沿所述外筒的纵向延伸方向延伸至所述径缩环部的内壁面。
本发明还提供了一种锅炉，所述锅炉配置至少一个所述的燃烧器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的燃烧器通过点燃中心喷管的自由端喷出的燃气，并使点燃燃气所形成的火焰在与中心喷管自由端所形成的向内筒的敞口边沿方向横向延伸的第一引流部平行间隔布置的第二引流部的作用下向第二引流部的外周沿方向燃烧，从而形成向炉墙内侧靠近并燃烧的环形侧向火焰，使得炉墙内侧的温度更加均匀，防止燃烧器喷出的火焰使得靠近燃烧器喷头的炉腔区域温度低、远离燃烧器喷头的炉腔区域温度高导致炉墙内侧的保温材料以及炉墙外侧的金属等材料受到热胀冷缩而产生裂缝、金属疲劳等问题发生。
附图说明
图1为现有技术中燃烧器喷出的火焰的示意性原理图；
图2为本发明一个实施例的燃烧器的示意性结构图；
图3为图2中PP方向的一个实施例的示意性剖视图；
图4为图2中PP方向的另一个实施例的示意性剖视图，图中未示出点火电极以及点火针的结构；
图5为图3中B处的示意性放大结构图，其中，图中示出了部分附图标记；
图6为图3中B处的示意性放大结构图，其中，图中示出了另一部分附图标记；
图7为图3中E-E方向的示意性剖视图，其中，图中仅示出部件内筒和外筒的结构；
图8为本发明一个实施例的引风装置的示意性结构图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
实施例一：
参图2至图8所揭示的本发明一种燃烧器的一种具体实施方式。
在详细阐述本发明的一种燃烧器之前，对涉及的技术概念予以必要说明。本实施例所披露的一种燃烧器以图3与图8(或图4与图8)所示出的视角所对应的组件水平对接而成，并嵌入安装在图3或图4的炉墙100中，其中，图3或图4中的外筒21与图8中燃烧器本体30拼接并相连通。该炉墙100可作为锅炉的一部分。在本实施例中，术语“低氮”与术语“低氮氧化物”(低NOx)具等同技术含义。“燃气”特指具可流动性且能够燃烧的气体，在本实施例中，申请人将燃气选用天然气(其主要成分为甲烷，CH4)作示范性说明，因此“燃气”与“天然气”在本实施例可作为等同技术特征予以理解。
在本实施方式中，结合图2至图7进行说明，本实施例揭示的燃烧器包括：安装板20，安装板20垂直布置外筒21，且外筒21嵌设有纵向凸伸出外筒21的内筒22；依次纵向贯穿内筒22、外筒21的中心喷管23，中心喷管23的自由端形成有向内筒22的敞口221边沿方向横向延伸的第一引流部231，且第一引流部231形成有供内筒22内的气体(该气体为空气)经由内筒22的敞口221流通的气体流通空隙232；以及，横向布置于内筒22的敞口处且与第一引流部231平行间隔布置的第二引流部24。具体的，安装板20呈圆形，且安装板20上形成有多个安装孔201，以通过螺栓(未示出)穿过安装孔201与炉墙100的内壁面贴合以可靠连接，从而将整个燃烧器安装在炉墙100的内壁面上。同时，外筒21、内筒22、中心喷管23、第一引流部231及第二引流部24等实体组件均采用能够承受1200℃以上的耐热不锈钢合金制成。如图3或图4所示，可在外筒21的外部设置部分包裹外筒21的保温材料。具体的，该保温材料选用石棉绳与耐火泥等混合制成。并且，外筒21的自由端及从外筒21纵向凸伸出的内筒22均伸入至炉腔220内。
其中，外筒21远离安装板20的一端形成径向向内收缩的径缩环部211，且径缩环部211的开口边沿与内筒22外壁的横向距离大于气体流通空隙232。第一引流部231配置成环状引流板，第二引流部24配置成圆形引流板，且第一引流部231和第二引流部24通过连接件25相连。该连接件25可配置为连接柱，或其他可以实现第一引流部231和第二引流部24间隔连接的部件。外筒21与内筒22之间配置多个径向设置的连接板27，连接板27沿外筒21的纵向延伸方向延伸至径缩环部211的内壁面。进一步地，连接板27沿外筒21的纵向延伸方向延伸至径缩环部211的敞口边沿。第一引流部231中朝向第二引流部24的一侧与内筒22的敞口221齐平，且第一引流部231与中心喷管23的中轴线DD垂直。
本实施例的燃烧器还包括靠近中心喷管23并与其平行设置的点火电极26，点火电极26延伸过稳焰盘第一引流部231，并形成径向向内弯曲的点火针261，从而通过点火针261引燃沿箭头230并在中心喷管23中水平流动的天然气，以引燃第一引流部231与第二引流部24之间的区域。
本实施例的燃烧器通过点燃以图5中箭头230所示的方向向中心喷管23的自由端喷出的燃气，并使点燃燃气所形成的火焰在与中心喷管23自由端所形成的向内筒22敞口边沿方向横向延伸的第一引流部231平行间隔布置的第二引流部24的作用下向第二引流部24的外周沿方向燃烧，从而形成向炉墙内侧靠近并燃烧的环形侧向火焰C，使得炉腔220内的温度更加均匀，防止燃烧器喷出的火焰使得靠近燃烧器喷头的火焰区域温度低、远离燃烧器喷头的火焰区域温度高导致炉墙内侧的保温材料以及炉墙外侧的金属等材料受到热胀冷缩而产生裂缝、金属疲劳等问题发生，从而达到节能环保的目的。其中，本实施例所涉及的燃气均是指天然气。
并且，由于第一引流部231与第二引流部24平行间隔布置，在第一引流部231与第二引流部24之间的区域所引燃的火焰形成环形侧向火焰C不仅向炉墙内侧靠近燃烧，还向炉腔220内靠近内筒22敞口221处的区域逼近燃烧，因此，环形侧向火焰C能够对炉腔220内靠近内筒22敞口221处的区域的燃气进行充分地燃烧，防止由于炉腔内靠近内筒22敞口221处的区域温度低导致燃烧不充分而产生大量的氮氧化物，有效达到降低内筒22敞口221处区域的废气中氮氧化物的目的，以降低锅炉燃烧产生的废气中的氮氧化物含量，具有节能环保的作用。由此可见，本实施例的燃烧器能够解决现有技术中由于燃烧器喷出的射流火焰所导致的靠近燃烧器喷头的炉腔区域的温度低造成燃烧不充分而产生大量氮氧化物的问题，从而达到环保的目的。
该燃烧器与图8所示出的引风装置40连接。引风装置40的作用是从外界吸入含有氧气的空气(氧气含量约为21％)。引风装置40包括燃烧器本体30、电机32，控制器31，与电机32连通的风罩33。风罩33内设置控制空气流量的阀门(未示出)。控制器31可选用单片机或者PLC控制的控制硬件，以控制电机32的转速与运行时间。控制器31与电机32均与市电连接。具体的，在本实施例中，该控制器31的型号为西门子LMV智能控制器或者C51系列单片机，控制器31还可配置为PLC控制器等。
电机32的输出轴(未示出)位于风罩33的部分配置叶片，以通过叶片的转动形成空气流300。空气流300可贯穿该燃烧器本体30，在外筒21和内筒22的作用下分别形成箭头300a所示出的空气流、箭头300b所示出的空气流。风罩33的底部设置进风口34，外界中的空气沿箭头303进入到风罩33中。空气流300同时通入由外筒21与内筒22所形成的环形腔体200a、由中心喷管23与内筒22所形成的环形腔体200b中。空气在天然气燃烧的过程中起到助燃作用。
安装板20连接燃烧器本体30及燃气输送总管301。燃烧器本体30的内部为空心结构并与燃气输送总管301连接，燃烧器本体30内置有燃气管道302。燃气管道302与中心喷管23连通，以向中心喷管23内输送天然气。其中，天然气以箭头g所示出的方向通入燃气输送总管301以通入中心喷管23中。燃气输送总管301内设置控制燃气流量的阀门(未示出)。
在上述部分实施例中，参图3、图5和图6进行说明，气体流通空隙232配置为第一引流部231与内筒22的敞口221内壁形成的预设间隙232a。其中，第二引流部24与内筒22的内壁纵向延伸线的横向距离L2小于或等于预设间隙232a的横向距离L1。如此设置，使得在第一引流部231与第二引流部24之间的区域所引燃并形成的环形侧向火焰C进一步靠近炉墙内壁，以进一步使得炉腔220内的温度更加均匀，从而进一步防止燃烧器喷出的火焰使得靠近燃烧器喷头的火焰区域温度低、远离燃烧器喷头的火焰区域温度高导致炉墙内侧的保温材料以及炉墙外侧的金属等材料受到热胀冷缩而产生裂缝、金属疲劳等问题发生。并且，能够进一步对炉腔220靠近内筒22敞口221处的区域的燃气进行充分地燃烧，防止由于炉腔内靠近内筒22敞口221处的区域温度低导致燃烧不充分而产生大量的氮氧化物。
在另一部分实施例中，如图4所示，气体流通空隙232配置为第一引流部231靠近内筒22的敞口221内壁形成的纵向通孔232b，其中，第一引流部231延伸至内筒22的内壁。即，第一引流部231覆盖于内筒22的敞口221处，并通过第一引流部231形成的纵向通孔232b供环形腔体200b内的空气流通至第一引流部231与第二引流部24之间的区域，以助燃环形侧向火焰C。其中，第二引流部24靠近气体流通空隙232的位置可形成有纵向气孔241。如此设置，可使第一引流部231与第二引流部24之间的区域所点燃的火焰部分通过纵向气孔241向炉腔220内散热，以通过配合向炉墙内侧靠近燃烧的环形侧向火焰C从不同角度对炉腔220内进行加热，从而进一步使得炉腔220内的温度均匀。
在上述任一项实施例中，内筒22套设于外筒21的内部且延伸至安装板20(或内筒22延伸至外筒21的底部，图中未示出)，以与引风装置40相连通。空气流300同时通入由外筒21与内筒22所形成的环形腔体200a、由中心喷管23与内筒22所形成的环形腔体200b，以分别通过箭头300a所示出的空气流、箭头300b所示出的空气流流通至炉腔220内对燃烧过程中的天然气起到助燃作用。其中，如图3或图4所示，也可将内筒22部分套设于外筒21内，并使内筒22与外筒21连通，如此，简化了燃烧器的结构，以达到节能环保的目的。
本实施例所涉及的“纵向”是指图3中x轴方向，所涉及的“横向”是指图3中的y轴方向。
实施例二：
基于上述实施例一所揭示的一种燃烧器，本实施例还揭示了一种锅炉，该锅炉配置至少一个如实施例一所揭示的燃烧器。
需要说明的是，本实施例所指锅炉泛指能够基于实施例一所揭示的燃烧器通过以天然气或者其他可燃性气体为燃气进行燃烧，并产生热量的装置。该装置可以是工业用蒸汽锅炉，还可以是隧道窑炉和大型工业加热器。
本实施例所揭示的燃烧器的具体技术方案，请参实施例一所述，在此不再赘述。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种燃烧器，其特征在于，包括：
安装板，所述安装板垂直布置外筒，且所述外筒嵌设有纵向凸伸出所述外筒的内筒；
依次纵向贯穿所述内筒、所述外筒的中心喷管，所述中心喷管的自由端形成有向所述内筒的敞口边沿方向横向延伸的第一引流部，且第一引流部形成有供所述内筒内的气体经由所述内筒的敞口流通的气体流通空隙；以及，
横向布置于所述内筒的敞口处且与所述第一引流部平行间隔布置的第二引流部。
2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，
所述气体流通空隙配置为所述第一引流部靠近所述内筒的敞口内壁形成的纵向通孔，其中，所述第一引流部延伸至所述内筒的内壁；或，
所述气体流通空隙配置为所述第一引流部与所述内筒的敞口内壁形成的预设间隙。
3.根据权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，
所述第二引流部与所述内筒的内壁纵向延伸线的横向距离小于或等于所述预设间隙。
4.根据权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，
所述第二引流部靠近所述气体流通空隙的位置形成有纵向气孔。
5.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，
所述第一引流部中朝向所述第二引流部的一侧与所述内筒的敞口齐平，且所述第一引流部与所述中心喷管的中轴线垂直。
6.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，
所述内筒套设于所述外筒的内部且延伸至所述安装板；或，
所述内筒部分套设于所述外筒内。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的燃烧器，其特征在于，
所述外筒远离所述安装板的一端形成径向向内收缩的径缩环部，且所述径缩环部的开口边沿与所述内筒外壁的横向距离大于所述气体流通空隙。
8.根据权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，
所述第一引流部配置成环状引流板，所述第二引流部配置成圆形引流板，且所述第一引流部和所述第二引流部通过连接件相连。
9.根据权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，
所述外筒与所述内筒之间配置多个径向设置的连接板，所述连接板沿所述外筒的纵向延伸方向延伸至所述径缩环部的内壁面。
10.一种锅炉，其特征在于，所述锅炉配置至少一个如权利要求1至9中任一项所述的燃烧器。
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