CN113898947B - 一种燃气燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃气燃烧器，包括燃气管道、空气管道，所述燃气管道包括一次燃气管道和二次燃气管道，所述空气管道包括一次空气管道和二次空气管道。本发明一次燃气管道末端设有可闭合式燃气喷口，闭合片末端一侧与边沿采用合页连接方式，使闭合片通过风量的控制能够实现开闭，形成扰流和燃气分级，实现燃气充分燃烧，二次燃气管道侧面开有二次燃气喷口，且设有反切角度，与通过轴向旋流器的助燃风成相反方向混合，配风盘交错设置多个凹凸不平的空气喷口，使得空气喷口具有高低差，实现了分级燃烧，凹凸不平的空气喷口形成多股平行射流，可以显著增加空气射流的表面积，使空气能够和燃气充分混合，同时能够强化空气和燃气的分级燃烧效果。

Description

一种燃气燃烧器
技术领域
本发明涉及燃烧器领域，尤其是一种燃气燃烧器。
背景技术
目前环境质量安全已经受到各级政府与人民的重视，在锅炉烟气排放中把氮氧化物的含量当成一项极其重要的指标。燃气燃烧器燃烧过程中生成的氮氧化物主要是NO和NO2等，统称NOx。因此，研究燃烧器低氮控制的重要性不言而喻。燃烧器作为燃气锅炉控制NOx的核心设备，开发低NOx燃烧器成为了国内外燃气工业界的热点工程。对于提高大气环境质量、改善生态环境具有深远的现实意义。
目前低氮燃烧器种类繁多，设计原理中空气和燃气分级燃烧是一种能够大幅减低NOx的有效措施，因此，我们致力于提供一种更加安全可靠的燃烧器，采用的技术是：空气和燃气分级燃烧，通过对燃烧器的设计让燃烧器自身的配风和燃气的混合来降低NOx的排放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃气燃烧器，以解决现有的技术缺陷和不能达到的技术要求。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种燃气燃烧器，包括燃气管道、空气管道，所述燃气管道包括一次燃气管道和二次燃气管道，所述空气管道包括一次空气管道和二次空气管道；
所述一次燃气管道设置在一次空气管道的内部，一次燃气管道的上端设置有一次燃气喷口，所述一次燃气喷口为可闭合式喷口，用于给中心火焰供给燃气，所述二次燃气管道沿圆周方向阵列分布于所述二次空气管道的外侧，所述二次燃气管道下端连接有燃气集箱；
所述一次空气管道设置在二次空气管道的内部，所述一次空气管道上端设置有空气出口，且端口呈扩口状，所述二次空气管道设置为文丘里缩放管，端口呈缩口状，所述一次空气管道上端设置有配风盘，所述配风盘上设置有若干空气喷口，用于为一次燃气管道供给助燃风。
优选地，所述燃气集箱、一次燃气管道均与气源管道连接，气源管道上设有三通阀，所述燃气集箱与三通阀的一端连接，所述一次燃气管道与三通阀的另一端连接，所述燃气集箱与三通阀之间还设有调节阀门，所述调节阀门用于控制燃气集箱和二次燃气管道的进气量。
优选地，所述一次燃气喷口设置在配风盘中部，且低于配风盘的边沿，所述一次燃气喷口为凸台状，且侧边上设有多个闭合片，所述闭合片的一侧铰接在一次燃气喷口上，所述闭合片的另一侧边沿呈弧形，所述闭合片上设有两个燃气喷孔，闭合片通过风量的控制能够实现开闭，从而形成扰流和燃气分级，实现燃气充分燃烧，所述闭合片沿圆周方向阵列分布在一次燃气喷口上。
优选地，所述一次空气管道上端的配风盘的形状呈扩口状，所述配风盘上设有多个空气喷口，所述空气喷口一部分为向上凸起状的第一凸嘴，另一部分为向下凸起状的第二凸嘴；且第一凸嘴、第二凸嘴有规律的分布在配风盘上，相邻两圈空气喷口分别为第一凸嘴和第二凸嘴，或相邻两个空气喷口分别为第一凸嘴和第二凸嘴，或第一凸嘴和第二凸嘴交错设置，多个凹凸不平的第一凸嘴和第二凸嘴，形成多股平行射流，能显著增加空气射流的表面积，使空气能够和燃气充分混合，同时能够强化空气和燃气的分级燃烧效果。
优选地，所述二次燃气管道的上端一侧开有两个呈上下分布的二次燃气喷口，所述二次燃气喷口向侧面伸出，与燃烧器的径向之间设置有偏转角度。
优选地，所述二次燃气管道内侧设有圆环形挡板，所述圆环形挡板连接有拉杆，所述二次空气管道上设有固定卡扣，所述拉杆通过固定卡扣连接在二次空气管道上，所述拉杆的下端设有手推柄，通过手推柄能够控制圆环形挡板沿轴向移动，所述圆环形挡板上开设有挡板孔。
优选地，所述二次空气管道内设置有轴向旋流器，所述轴向旋流器上设有若干叶片，所述叶片与二次空气管道之间设置有偏转角度。
优选地，所述二次空气管道下端设置有底座，所述一次燃气管道的一端穿过底座与气源管道连接，所述调节阀门与燃气集箱之间通过管道连接，所述管道与燃气集箱呈切向连接。
优选地，所述二次空气管道外侧设有支架，所述二次燃气管道通过支架设置在二次空气管道的外侧。
优选地，所述挡板孔与二次燃气喷口处于一条竖直线上，所述圆环形挡板沿轴向移动，挡板孔能与其中一个二次燃气喷口连通实现燃气喷出。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、一次燃气管道末端设有可闭合式燃气喷口，闭合片末端一侧与边沿采用合页连接方式，使闭合片通过风量的控制能够实现开闭，该闭合片上开设燃气喷孔，控制燃气量，以达到在富氧和缺氧交叉进行的情况下实现燃气分级的目的；
2、二次燃气管道侧面开有二次燃气喷口，且设有反切角度，与通过轴向旋流器的助燃风成相反方向混合，且二次燃气喷口采用多孔式结构，内侧设有圆环形挡板，挡板上设有挡板孔，通过外部的手推柄可以控制挡板孔与二次燃气喷口的配合，从而控制燃气量，进一步减少局部高温区，抑制NOx的生成；
3、配风盘通过交错设置多个凹凸不平的空气喷口，使得空气喷口具有高低差，实现了分级燃烧，并且凹凸不平的空气喷口形成多股平行射流，不仅可以显著增加空气射流的表面积，使空气能够和燃气充分混合，同时能够强化空气和燃气的分级燃烧效果。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的剖视图；
图3为本发明图2中A的放大示意图；
图4为本发明的内部结构示意图；
图5为本发明的侧边结构示意图；
图6为本发明的一次燃气喷头的具体结构示意图；
图7为本发明的圆环形挡板与二次燃气管道的装配示意图；
图8为本发明的圆环形挡板与二次燃气管道的俯视图；
图9为本发明的轴向旋流器的具体结构示意图；
图中：1-二次燃气管道；2-圆环形挡板；3-一次燃气管道；4-配风盘；5-轴向旋流器；6-一次空气管道；7-手推柄；8-二次空气管道；9-二次燃气喷口；10-燃气集箱；11-固定卡扣；12-闭合片；13-一次燃气喷口；14-挡板孔；15-空气喷口；16-调节阀门；17-支架；18-底座；19-拉杆；20-燃气喷孔；21-第一凸嘴；22-第二凸嘴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都应当属于本发明保护的范围。
请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种燃气燃烧器，包括燃气管道、空气管道，所述燃气管道包括一次燃气管道3和二次燃气管道1，所述空气管道包括一次空气管道6和二次空气管道8；
所述一次燃气管道3设置在一次空气管道6的内部，一次燃气管道3的上端设置有一次燃气喷口13，所述一次燃气喷口13为可闭合式喷口，用于给中心火焰供给燃气，所述二次燃气管道1沿圆周方向阵列分布于所述二次空气管道8的外侧，所述二次燃气管道1下端连接有燃气集箱10；一次燃气管道3与一次空气管道6是同轴布置的；
所述一次空气管道6设置在二次空气管道8的内部，所述一次空气管道6上端设置有空气出口，且端口呈扩口状，所述二次空气管道8设置为文丘里缩放管，端口呈缩口状，所述一次空气管道6上端设置有配风盘4，所述配风盘4上设置有若干空气喷口15，用于为一次燃气管道3供给助燃风；一次空气管道6插入于燃烧器内，可通过安装板进行安装固定，一次空气管道6的前端暴露于燃烧器内部的燃烧室，用于将助燃风引向燃烧室。
如图1、2所示，所述燃气集箱10、一次燃气管道3均与气源管道连接，气源管道上设有三通阀，所述燃气集箱10与三通阀的一端连接，所述一次燃气管道3与三通阀的另一端连接，所述燃气集箱10与三通阀之间还设有调节阀门16，所述调节阀门16用于控制燃气集箱10和二次燃气管道1的进气量。
如图3、6所示，所述一次燃气喷口13设置在配风盘4中部，且低于配风盘4的边沿，所述一次燃气喷口13为凸台状，且侧边上设有多个闭合片12，所述闭合片12的一侧铰接在一次燃气喷口13上，所述闭合片12的另一侧边沿呈弧形，所述闭合片12上设有两个燃气喷孔20，闭合片12通过风量的控制能够实现开闭，所述闭合片12沿圆周方向阵列分布在一次燃气喷口13上；燃气通过所述闭合片12时，可将闭合片12吹起，随后闭合片12因为重力作用落下，形成交替开闭的情况，从而交替形成多燃气和少燃气的情形，从而实现富氧和缺氧交叉进行的情况，并且燃气可从燃气喷孔20中喷出，实现燃气分级的目的，同时闭合片12的交替开闭形成扰流，能够充分混合燃气和助燃风，使得燃气充分燃烧。
如图3所示，所述一次空气管道6上端的配风盘4的形状呈扩口状，所述配风盘4上设有多个空气喷口15，所述空气喷口15一部分为向上凸起状的第一凸嘴21，另一部分为向下凸起状的第二凸嘴22；且第一凸嘴21、第二凸嘴22有规律的分布在配风盘4上，相邻两圈空气喷口15分别为第一凸嘴21和第二凸嘴22，或相邻两个空气喷口15分别为第一凸嘴21和第二凸嘴22，或第一凸嘴21和第二凸嘴22交错设置；配风盘4套设在一次燃气管道3外，用于为中心火焰供给助燃风，所述空气喷口15可以相邻两圈的凸起方向不同，或相邻两个凸起方向不同，或中心与四周的凸起方向不同，通过交错设置多个凹凸不平的空气喷口15，使得空气喷口15具有高低差，实现了分级燃烧，并且凹凸不平的空气喷口15形成多股平行射流，不仅可以显著增加空气射流的表面积，使空气能够和燃气充分混合，同时能够强化空气和燃气的分级燃烧效果；位于配风盘4下方的一次空气管道6的筒壁上，可周向开设若干个配风口，一部分助燃风可从配风口流出，配风口的作用是为分割火焰供给一部分助燃风。
如图1、7、8所示，所述二次燃气管道1的上端一侧开有两个呈上下分布的二次燃气喷口9，所述二次燃气喷口9向侧面伸出，与燃烧器的径向之间设置有偏转角度；二次燃气喷口9用于喷射燃气形成分割火焰，通过调节阀门16控制燃气量，并且与轴向旋流器5的助燃风成相反方向混合；所述二次燃气管道1可以采用直管，或者也可以采用拉瓦尔管形。
如图1、5、7、8所示，所述二次燃气管道1内侧设有圆环形挡板2，所述圆环形挡板2连接有拉杆19，所述二次空气管道8上设有固定卡扣11，所述拉杆19通过固定卡扣11连接在二次空气管道8上，所述拉杆19的下端设有手推柄7，通过手推柄7能够控制圆环形挡板2沿轴向移动，所述圆环形挡板2上开设有挡板孔14。
如图2、4、9所示，所述二次空气管道8内设置有轴向旋流器5，所述轴向旋流器5上设有若干叶片，所述叶片与二次空气管道8之间设置有偏转角度；二次空气管道8内的助燃风经过轴向旋流器5调整方向后与二次燃气喷口9喷出的燃气充分混合。
如图2、5所示，所述二次空气管道8下端设置有底座18，所述一次燃气管道3的一端穿过底座18与气源管道连接，所述调节阀门16与燃气集箱10之间通过管道连接，所述管道与燃气集箱10呈切向连接；切向连接可以减少燃气从调节阀门16进入燃气集箱10时的压力损失，也使得二次燃气管道1内的燃气压力一致。
如图5所示，所述二次空气管道8外侧设有支架17，所述二次燃气管道1通过支架17设置在二次空气管道8的外侧。
如图1、5、7、8所示，所述挡板孔14与二次燃气喷口9处于一条竖直线上，所述圆环形挡板2沿轴向移动，挡板孔14能与其中一个二次燃气喷口9连通实现燃气喷出。
工作原理：一次燃气管道3喷出燃气，一次空气管道6内的助燃风经多个凹凸不平的第一凸嘴21和第二凸嘴22喷出，形成多股平行射流，增加空气射流的表面积，使空气能够和燃气充分混合燃烧，而且由于凹凸不平的空气喷口15具有高低差，实现了分级燃烧，通过调节阀门16控制二次燃气喷口9的燃气量，向燃烧产生的烟气中注入燃气，并且燃气有反切角度，与通过轴向旋流器5的助燃风成相反方向混合，并且二次燃气喷口9斜向喷出的燃气易形成旋流，使得中部产生负压，从而将外部的高温烟气引入中部，既可以快速加热燃气，又可以形成缺氧环境，从而达到低NOx的目的。
通过手推柄7调节挡板孔14上下移动，使得挡板孔14其中一个二次燃气喷口9连通，能够调节燃气与烟气混合的时机，当下方的二次燃气喷口9与挡板孔14连通时，将提前燃气与烟气的混合，并注入燃烧区，提高了装置的低负荷稳燃性能，当上方的二次燃气喷口9与挡板孔14连通时，将延后燃气与烟气的混合，形成低氧并注入燃烧区，从而降低NOx的生成。
当燃气在低氧条件下注入火焰时，主要被热解成煤烟颗粒，吸收火焰的热量从而降低火焰温度，产生烟灰颗粒，且产生的烟尘颗粒增加了烟尘颗粒浓度，热解过程产生的烟尘颗粒有很好的吸光率和发射率，加强了天然气火焰的辐射特性，同时也使得燃料分级燃烧，可以有效的降低NOx的排放，提升燃烧效率。
二次燃气注入率，会使得平均辐射先增加后减少，因此有一个最佳的天然气注入率，能够降低火焰温度，有效增强火焰辐射的同时，最大程度减少NOx生成，其减少量约为35％左右。该技术相比于现有的燃烧器具有更低的NOx排放，且增加了火焰辐射特性，提高了燃烧效率，与此同时，也实现了燃料的分级燃烧，进一步减少了NOx的生成。
其中，中心火焰风多气少，为富氧燃烧，分割火焰风少气多，为缺氧燃烧，中心火焰与分割火焰都是偏离化学当量比的燃烧，燃烧温度低，氮氧化物生成少，且中心主火焰与分割火焰均有烟气参与燃烧，形成还原性气氛进一步降低了氮氧化物的生成。
由于二次燃气喷口9在一次燃气管道3上方，且出口朝向燃烧室，所以分割火焰在一次空气管道6轴线方向上处于中心火焰上方，有助于降低火焰燃烧强度，也利于降低氮氧化物的产生，另外一次燃气管道3喷出的燃气与助燃风掺混并贴近配风盘4旋转燃烧，形成稳焰区。
本发明采用分级燃烧的方式，弱化局部高温区域影响、构造低速回流区，保证燃料稳定、充分地燃烧，将氮氧化物排放量降低至≤30mg/Nm3。
为叙述方便，现在对上文所说的方位规定如下：上文所说的上下左右前后方向与图1本身投影关系的上下左右前后方向一致。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，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 (9)

1.一种燃气燃烧器，其特征在于，包括燃气管道、空气管道，所述燃气管道包括一次燃气管道(3)和二次燃气管道(1)，所述空气管道包括一次空气管道(6)和二次空气管道(8)；
所述一次燃气管道(3)设置在一次空气管道(6)的内部，一次燃气管道(3)的上端设置有一次燃气喷口(13)，所述一次燃气喷口(13)为可闭合式喷口，用于给中心火焰供给燃气，所述二次燃气管道(1)沿圆周方向阵列分布于所述二次空气管道(8)的外侧，所述二次燃气管道(1)下端连接有燃气集箱(10)；
所述一次空气管道(6)设置在二次空气管道(8)的内部，所述一次空气管道(6)上端设置有空气出口，且端口呈扩口状，所述二次空气管道(8)设置为文丘里缩放管，端口呈缩口状，所述一次空气管道(6)上端设置有配风盘(4)，所述配风盘(4)上设置有若干空气喷口(15)，用于为一次燃气管道(3)供给助燃风；
所述一次燃气喷口(13)设置在配风盘(4)中部，且低于配风盘(4)的边沿，所述一次燃气喷口(13)为凸台状，且侧边上设有多个闭合片(12)，所述闭合片(12)的一侧铰接在一次燃气喷口(13)上，所述闭合片(12)的另一侧边沿呈弧形，所述闭合片(12)上设有两个燃气喷孔(20)，闭合片(12)通过风量的控制能够实现开闭，从而形成扰流和燃气分级，实现燃气充分燃烧，所述闭合片(12)沿圆周方向阵列分布在一次燃气喷口(13)上。
2.根据权利要求1所述的一种燃气燃烧器，其特征在于，所述燃气集箱(10)、一次燃气管道(3)均与气源管道连接，气源管道上设有三通阀，所述燃气集箱(10)与三通阀的一端连接，所述一次燃气管道(3)与三通阀的另一端连接，所述燃气集箱(10)与三通阀之间还设有调节阀门(16)，所述调节阀门(16)用于控制燃气集箱(10)和二次燃气管道(1)的进气量。
3.根据权利要求1所述的一种燃气燃烧器，其特征在于，所述一次空气管道(6)上端的配风盘(4)的形状呈扩口状，所述配风盘(4)上设有多个空气喷口(15)，所述空气喷口(15)一部分为向上凸起状的第一凸嘴(21)，另一部分为向下凸起状的第二凸嘴(22)；且第一凸嘴(21)、第二凸嘴(22)有规律的分布在配风盘(4)上，相邻两圈空气喷口(15)分别为第一凸嘴(21)和第二凸嘴(22)，或相邻两个空气喷口(15)分别为第一凸嘴(21)和第二凸嘴(22)，或第一凸嘴(21)和第二凸嘴(22)交错设置，多个凹凸不平的第一凸嘴(21)和第二凸嘴(22)，形成多股平行射流，能显著增加空气射流的表面积，使空气能够和燃气充分混合，同时能够强化空气和燃气的分级燃烧效果。
4.根据权利要求1所述的一种燃气燃烧器，其特征在于，所述二次燃气管道(1)的上端一侧开有两个呈上下分布的二次燃气喷口(9)，所述二次燃气喷口(9)向侧面伸出，与燃烧器的径向之间设置有偏转角度。
5.根据权利要求4所述的一种燃气燃烧器，其特征在于，所述二次燃气管道(1)内侧设有圆环形挡板(2)，所述圆环形挡板(2)连接有拉杆(19)，所述二次空气管道(8)上设有固定卡扣(11)，所述拉杆(19)通过固定卡扣(11)连接在二次空气管道(8)上，所述拉杆(19)的下端设有手推柄(7)，通过手推柄(7)能够控制圆环形挡板(2)沿轴向移动，所述圆环形挡板(2)上开设有挡板孔(14)。
6.根据权利要求1所述的一种燃气燃烧器，其特征在于，所述二次空气管道(8)内设置有轴向旋流器(5)，所述轴向旋流器(5)上设有若干叶片，所述叶片与二次空气管道(8)之间设置有偏转角度。
7.根据权利要求2所述的一种燃气燃烧器，其特征在于，所述二次空气管道(8)下端设置有底座(18)，所述一次燃气管道(3)的一端穿过底座(18)与气源管道连接，所述调节阀门(16)与燃气集箱(10)之间通过管道连接，所述管道与燃气集箱(10)呈切向连接。
8.根据权利要求1所述的一种燃气燃烧器，其特征在于，所述二次空气管道(8)外侧设有支架(17)，所述二次燃气管道(1)通过支架(17)设置在二次空气管道(8)的外侧。
9.根据权利要求5所述的一种燃气燃烧器，其特征在于，所述挡板孔(14)与二次燃气喷口(9)处于一条竖直线上，所述圆环形挡板(2)沿轴向移动，挡板孔(14)能与其中一个二次燃气喷口(9)连通实现燃气喷出。
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