CN113108283B - 气体燃料部分预混低氮燃烧器 - Google Patents

气体燃料部分预混低氮燃烧器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种气体燃料部分预混低氮燃烧器，所述气体燃料部分预混低氮燃烧器包括第一套筒、第一管道、第二管道和多孔材料，第一管道贯穿第一套筒，第一管道上设有贯穿其管壁的通孔，以便位于第一管道外的空气与第一管道内的燃气进行混合，第二管道贯穿第一套筒，第二管道具有第一进气口和第一出气口，多孔材料设在第一套筒内且位于第一出气口处，以便第二管道内的燃气和空气在多孔材料内进行混合。本发明的气体燃料部分预混低氮燃烧器具有结构简单、燃烧稳定、使用寿命长、避免爆炸、能够降低氮氧化物的生成等优点。

Description

气体燃料部分预混低氮燃烧器
技术领域
本发明涉及燃烧领域，具体地，涉及一种气体燃料部分预混低氮燃烧器。
背景技术
气体燃料燃烧器是为燃烧气体燃料提供热量或热烟气的的设备，在工业锅炉中广泛使用。气体燃料主要包括天然气、煤气和解析气等，在燃烧后会产生的污染物主要为氮氧化物，当燃料中含有含硫化合物时，也会生成二氧化硫。
相关技术中，大型燃烧器的燃烧时产生的NOx浓度较高，且增加烟气再循环后燃烧不稳定，而预混燃烧器容易爆炸等。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的实施例提出一种结构简单、燃烧稳定、防止爆炸且产生NOx浓度低的气体燃料部分预混低氮燃烧器。
根据本发明实施例的气体燃料部分预混低氮燃烧器包括：第一套筒；第一管道，所述第一管道贯穿所述第一套筒，所述第一管道上设有贯其管壁的通孔，以便位于所述第一管道外的空气与所述第一管道内的燃气进行混合；第二管道，所述第二管道贯穿所述第一套筒，所述第二管道具有第一进气口和第一出气口；多孔材料，所述多孔材料设在所述第一套筒内且位于所述第一出气口处，以便第二管道内的燃气和空气在所述多孔材料内进行混合。
根据本发明实施例的气体燃料部分预混低氮燃烧器，通过所述第一管道的外周面设有贯穿所述第一管道的通孔以及多孔材料的设置，使得燃料与空气进行预混合，使得燃烧器燃烧稳定、防止回火或爆炸、且能够有效降低NOx的浓度。
在一些实施例中，所述气体燃料部分预混低氮燃烧器还包括喷头，所述喷头与所述第一出气口连通且位于所述多孔材料内。
在一些实施例中，所述第一管道包括相互连通的第一段和第二段，所述第一段的至少部分伸入所述第二段内，所述第一段的所述至少部分的横截面积沿邻近所述第二段的方向逐渐减小，所述通孔形成在所述第二段上且邻近所述第一段设置。
在一些实施例中，所述气体燃料部分预混低氮燃烧器还包括安装部，所述安装部设在所述第一套筒内，所述第一管道穿设在所述安装部上。
在一些实施例中，所述安装部包括第一延伸段和第二延伸段，所述第一延伸段设在所述第一套筒内，所述第一延伸段沿所述第一套筒的轴向方向延伸，所述第一延伸段的外周面和所述第一套筒的内周面间隔设置，所述第二延伸段沿所述第一套筒的径向方向延伸，所述第二延伸段的两端分别与所述第一延伸段和所述第一管道相连，所述第二段穿设在所述第二延伸段上，所述第一延伸段、所述第二延伸段和所述第一套筒限定出腔室，所述通孔位于所述腔室内。
在一些实施例中，所述气体燃料部分预混低氮燃烧器还包括点火组件，所述点火组件穿设在第一套筒内，所述点火组件的点火端邻近所述多孔材料设置。
在一些实施例中，所述点火组件包括点火电极和燃气管，所述点火电极与所述燃气管配合，用于点燃所述燃气管内的燃气。
在一些实施例中，所述气体燃料部分预混低氮燃烧器还包括绝缘套，所述绝缘套套设在点火电极上。
在一些实施例中，所述气体燃料部分预混低氮燃烧器还包括第二套筒，所述第一套筒穿设在所述第二套筒内，所述第二套筒的内周面与所述第一套筒的外周面之间间隔设置。
在一些实施例中，所述气体燃料部分预混低氮燃烧器还包括旋流叶片，所述旋流叶片设在所述第二套筒内。
附图说明
图1是本发明实施例的气体燃料部分预混低氮燃烧器的结构示意图。
附图标记：
气体燃料部分预混低氮燃烧器100；
第一套筒1；第一管道2；通孔21；第一段22；第二段23；第二管道3；喷头31；第一进气口32；第一出气口33；多孔材料4；安装部5；第一延伸段51；第二延伸段52；点火组件6；点火端61；点火电极62；燃气管63；第二套筒7；旋流叶片8。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述根据本发明实施例的气体燃料部分预混低氮燃烧器。
如图1所示，根据本发明实施例的气体燃料部分预混低氮燃烧器100包括第一套筒1、第一管道2、第二管道3和多孔材料4。
第一管道2贯穿第一套筒1，第一管道2设有贯穿其管壁的通孔21，以便位于第一管道2外的空气与第一管道2内的燃气进行混合。具体地，如图1所示，第一管道2的左端为燃料进口与燃料管相连，第一管道2的右端为燃料出口且伸入炉膛内。
第二管道3贯穿第一套筒1，第二管道3具有第一进气口32和第一出气口33。
多孔材料4设在第一套筒1内且位于第一出气口33处。具体地，如图1所示，多孔材料4为多孔陶瓷，第二管道3的左端为第一进气口32与外部燃料相连，第二管道3的右端为第一出气口33且与多孔材料4相连。
发明人通过研究发现：传统预混燃烧器是用前预混方式，即空气与燃料混合后再进入燃烧筒燃烧，当燃烧筒表面温度过高时，会将燃烧筒烧毁会形成回火，产生爆炸。
根据本发明实施例气体燃料部分预混低氮燃烧器100，通过第一管道2贯穿第一套筒1，第一管道2设有贯穿其管壁的通孔21。由此，使得第一管道2内的燃气与空气进行预混合，即采用了后预混方式，当第一管道2烧毁，由于第一管道2的左段没有与空气混合，第一管道2内不会造成回火，从而不会导致爆炸，延长了气体燃料部分预混低氮燃烧器100的使用寿命。而且在第一管道2右段进行预混燃烧，从而使得第一管道2燃烧温度低于理论燃烧温度，且燃烧强度较低，有效减少了燃料燃烧时氮氧化物的生成。
根据本发明实施例气体燃料部分预混低氮燃烧器100，通过多孔材料4设在第一套筒1内且位于第一出气口33处，由于多孔材料4良好的换热特性使得燃烧区域温度迅速趋于均匀，从而保持了平稳的温度梯度，降低了最高温度水平，且燃气与空气可在多孔材料4内进行预混合，进一步使得燃气的燃烧温度减小，减少了NOx生成量。而且通过多孔材料44可防止第一管道2内的火焰熄灭，使得气体燃料部分预混低氮燃烧器100稳定燃烧。另外，将第二管道3内的燃气和空气在多孔材料4内混合，从而可防止第二管道内产生回火，进而防止第二管道3内发生爆炸，进一步延长了气体燃料部分预混低氮燃烧器100的使用寿命。
在一些实施例中，气体燃料部分预混低氮燃烧器100还包括喷头31，喷头31与第一出气口33连通且位于多孔材料4内。具体地，如图1所示，喷头31的右侧面设有多个通孔，由此，使得第一管道2内的燃料通过喷头31喷入多孔材料4内，加快了燃气在多孔材料4内的扩散，减小了第二管道3内的燃气形成形成预混合燃料的时间。
在一些实施例中，第一管道2包括相互连通的第一段22和第二段23，第一段22的至少部分伸入第二段23内预设长度，第一段22的至少部分的横截面积沿邻近第二段23的方向逐渐减小，通孔21形成在第二段23上且邻近第一段22设置。
具体地，如图1所示，第一段22位于第二段23的左侧，且第一段22的右端部伸入第二段23的左端部，第一段22的左端部的横截面积从左到右逐渐减小,即第一段22的左端部为减缩口，通孔21与第二段23左端部之间的距离为2-5cm，由于第一段22的左端部为减缩口，当燃气通过第一段22的右端部，从而增加燃料的流动速度，第一管道2内的燃气将通孔21周围的空气卷入第二段23内，使得燃气与空气在第二段23内进行预混合。
在一些实施例中，第一段22和第二段23通过螺纹配合安装在一起。具体地，第一端的右端部的外周面上设有外螺纹，第二段23的左端部的内周面设有与外螺纹配合的内螺纹，由此将第一段22和第二段23固定起来。
可以理解的是，第一段22和第二段23还可以通过卡接或过盈配合等。
在一些实施例中，气体燃料部分预混低氮燃烧器100还包括安装部5，安装部5设在第一套筒1内，第一管道2穿设在安装部5上。具体地，如图1所示，安装部5设在第一套筒1的内周面上，且第一管道2穿设在安装部5上，由此方便第一管道2的安装，第一套管通过安装部5安装在第一套筒1内，使得第一管道2设置更加合理。
在一些实施例中，安装部5包括第一延伸段51和第二延伸段52。
第一延伸段51设在第一套筒1内，第一延伸段51沿第一套筒1的轴向方向(如图1所示的左右方向)延伸，第一延伸段51的外周面和第一套筒1的内周面间隔设置。具体地，如图1所示，第一延伸段51沿左右方向延伸，且第一延伸段51的外周面和第一套筒1的内周面之间留有间隙。
第二延伸段52沿第一套筒1的径向方向延伸，第二延伸段52的两端分别与第一延伸段51和第一管道2相连，第二段23穿设在第二延伸段52上，第一延伸段51、第二延伸段52和第一套筒1限定出腔室，通孔21位于腔室内。具体地，如图1所示，第二延伸段52的外周面第一套筒1的右端相连，第二延伸段52的内周面与第一延伸段51的右端相连，通孔21位于腔室内，且第二段23固定在第二延伸段52上，从而保证足够的空气进入腔室且与第一管道2内的燃气进行预混合。
在一些实施例中，气体燃料部分预混低氮燃烧器100还包括点火组件6，点火组件6穿设在第一套筒1内，点火组件6的点火端61邻近多孔材料4设置。由此通过点火组件6将第一管道2和第二管道3内的燃气引燃。
在一些实施例中，点火组件6包括点火电极62和燃气管63，燃气管63与点火电极62配合，用于点燃燃气管63内的燃气。具体地，如图1所示，燃气管63的左端与外部燃气管63相连，燃气管63的右端为出气端，燃气管63的出气端与点火电极62配合，由此点燃燃气管63内的燃气。
在一些实施例中，气体燃料部分预混低氮燃烧器100还包括绝缘套，绝缘套套设在点火电极62上。由此，防止点火电极62漏电，提高了气体燃料部分预混低氮燃烧器100的安全性能，防止因点火电极62漏电导致安全事故发生。
在一些实施例中，气体燃料部分预混低氮燃烧器100还包括第二套筒7，第一套筒1穿设在第二套筒7内，第二套筒7的内周面与第一套筒1的外周面之间间隔设置。具体地，如图1所示，第二套筒7穿过炉体安装在炉膛内，且第二套筒7的右端面伸入炉膛内且与炉体之间的距离为2cm-30cm，且第二套筒7内设有支撑第一套筒1、点火组件6以及气体燃料部分预混低氮燃烧器100其他部件的筋板，由此第二套筒7为第一套筒1以及气体燃料部分预混低氮燃烧器100其他部件提供安装基础，提高了气体燃料部分预混低氮燃烧器100的稳定性能。
在一些实施例中，气体燃料部分预混低氮燃烧器100还包括旋流叶片8，旋流叶片8设在第二套筒7内。具体地，旋流叶片8设在第一套筒1的外周面和第二套筒7的内周面之间，且旋流叶片8的安装角度为30-60°，旋流叶片8的叶片数为10-20片。由此通过旋流叶片8将空气送入第一套筒1和第二套筒7内，为气体燃料部分预混低氮燃烧器100提供空气，防止气体燃料部分预混低氮燃烧器100的火焰熄灭。
在一些实施例中，第一管道2的第一端部(如图1所示的左端部)的横截面积沿远离多孔材料4的方向逐渐增大，具体地，如图1所示，第一管道2的左端部的横截面积从左到右逐渐减小，即第一管道2的左端部的径向剖面为圆台状，且第一管道2的左端部的的母线与第一管道2的轴线之间的夹角为15°-60°，以保证足够的空气进入第一套筒1，进入第一管道2与燃气混合。
因此，本发明实施例的气体燃料部分预混低氮燃烧器100具有结构简单、使用安全、防止爆炸等优点。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种气体燃料部分预混低氮燃烧器，其特征在于，包括：
第一套筒；
第一管道，所述第一管道贯穿所述第一套筒，所述第一管道上设有贯穿其管壁的通孔，以便位于所述第一管道外的空气与所述第一管道内的燃气进行混合；
第二管道，所述第二管道贯穿所述第一套筒，所述第二管道具有第一进气口和第一出气口；
多孔材料，所述多孔材料设在所述第一套筒内且位于所述第一出气口处，以便所述第二管道内的燃气和空气在所述多孔材料内进行混合；
所述第一管道包括相互连通的第一段和第二段，
所述第一段的至少部分伸入所述第二段内，所述第一段的所述至少部分的横截面积沿邻近所述第二段的方向逐渐减小，所述通孔设在所述第二段上且邻近所述第一段设置。
2.根据权利要求1所述的气体燃料部分预混低氮燃烧器，其特征在于，还包括喷头，所述喷头与所述第一出气口连通且位于所述多孔材料内。
3.根据权利要求1所述的气体燃料部分预混低氮燃烧器，其特征在于，还包括安装部，所述安装部设在所述第一套筒内，所述第一管道穿设在所述安装部上。
4.根据权利要求3所述的气体燃料部分预混低氮燃烧器，其特征在于，所述安装部包括第一延伸段和第二延伸段，
所述第一延伸段设在所述第一套筒内，所述第一延伸段沿所述第一套筒的轴向方向延伸，所述第一延伸段的外周面和所述第一套筒的内周面间隔设置，
所述第二延伸段沿所述第一套筒的径向方向延伸，所述第二延伸段的两端分别与所述第一延伸段和所述第一管道相连，所述第二段穿设在所述第二延伸段上，所述第一延伸段、所述第二延伸段和所述第一套筒限定出腔室，所述通孔位于所述腔室内。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的气体燃料部分预混低氮燃烧器，其特征在于，还包括点火组件，所述点火组件穿设在第一套筒内，所述点火组件的点火端邻近所述多孔材料设置。
6.根据权利要求5所述的气体燃料部分预混低氮燃烧器，其特征在于，所述点火组件包括点火电极和燃气管，所述点火电极与所述燃气管配合，用于点燃所述燃气管内的燃气。
7.根据权利要求5所述的气体燃料部分预混低氮燃烧器，其特征在于，还包括绝缘套，所述绝缘套套设在点火电极上。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的气体燃料部分预混低氮燃烧器，其特征在于，还包括第二套筒，所述第一套筒穿设在所述第二套筒内，所述第二套筒的内周面与所述第一套筒的外周面之间间隔设置。
9.根据权利要求8所述的气体燃料部分预混低氮燃烧器，其特征在于，还包括旋流叶片，所述旋流叶片设在所述第二套筒内。
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