CN114151794B - 一种扩散式超低氮燃气燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扩散式超低氮燃气燃烧器，涉及燃烧器技术领域。本发明包括风机、电控箱，风机的进气端安装有烟气混合装置；风机的出风口连接燃烧头；烟气混合装置包括混合风箱；混合风箱一侧通过风门转轴转动连接有第一风机连接法兰板，第一风机连接法兰板与风机通过螺栓连接，第一风机连接法兰板与混合风箱通过快速搭扣固定连接；混合风箱向对另一侧固定连通有烟气回气管；烟气回气管的端部设置烟气入口法兰；烟气回气管上安装有流量控制阀。本发明通过采用合理的结构，使空气、循环烟气和天然气能够达到预期的分配结果，并发生更为迅速、充分和理想的混合，实现对燃烧温度及氧浓度的控制，从而在最大程度上抑制燃烧过程中氮氧化物的产生。
Description
技术领域
本发明属于燃烧器技术领域，特别是涉及一种扩散式超低氮燃气燃烧器。
背景技术
在锅炉烟气中，除常见的烟尘、二氧化硫等气体会对空气造成污染外，NOx也是一种曾被忽视的主要污染物，对人民健康、植物生长和大气环境均有相当的危害，已成为国内外环保关注的重点。据监测分类统计，大气中的NOx，41％以上来自锅炉燃料燃烧，31％左右来自机动车尾气，其余部分主要来自居民生活和化工类产品生产。因此，从主要产生来源入手，降低锅炉烟气NOx排放量，已成了当前国内外环境保护的当务之急。
当前，控制锅炉排放特别是电厂锅炉煤燃烧后NOx排放的主要办法有：一是用选择性催化还原法(SCR)、非催化还原法(SNCR)或双重方法，将生成的NOx还原为无害的N2；二是采用低NOx排放的燃烧方式和控制技术，从源头减少NOx生成。
燃烧一旦产生了NOx，要想把它脱除并还原为N2，其难度很大且费用较高。鉴于SCR和SNCR处理技术的投资和运行成本均比较高，故研究并开发结构简单、性能可靠的低氮燃烧器已迫在眉睫。目前主流NOx控制措施有烟气再循环、分级燃烧、非化学当量比燃烧和全预混表面燃烧四种。
以目前国内最严标准，NOx排放低于30mg/Nm3为目标，本发明提供了一种扩散式超低氮燃气燃烧器，以满足生产需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种扩散式超低氮燃气燃烧器，通过采用合理的结构，使空气、循环烟气和天然气能够达到预期的分配结果，并发生更为迅速、充分和理想的混合，实现对燃烧温度及氧浓度的控制，从而在最大程度上抑制燃烧过程中氮氧化物的产生。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种扩散式超低氮燃气燃烧器，包括风机、电控箱，所述风机的进气端安装有烟气混合装置；所述风机的出风口连接燃烧头；所述烟气混合装置包括混合风箱；所述混合风箱一侧通过风门转轴转动连接有第一风机连接法兰板，第一风机连接法兰板与风机通过螺栓连接，第一风机连接法兰板与混合风箱通过快速搭扣固定连接；所述混合风箱向对另一侧固定连通有烟气回气管；所述烟气回气管的端部设置烟气入口法兰；所述烟气回气管上安装有流量控制阀；所述混合风箱的底部设置空气流量控制器。
进一步地，所述空气流量控制器包括多个通过转轴并排转动安装在混合风箱相对侧壁上的风门叶片以及用于调整的空气调节电机；所述空气调节电机通过电机支架安装在所述混合风箱侧壁；多个所述风门叶片的转轴通过连杆机构与空气调节电机传动连接。
进一步地，所述第一风机连接法兰板的通风口设有入口防护网。
进一步地，所述燃烧头包括安装座、进气管；所述安装座与所述风机连接端设置第二风机连接法兰；所述安装座另一端外部设置燃气室；所述进气管与所述燃气室连通，且所述进气管的端部设置有燃气入口法兰；所述安装座内壁贯穿固定环形阵列设置的燃气喷嘴，燃气喷嘴与燃气喷嘴；所述安装座侧壁贯穿固定有火焰观察管；所述安装座内侧中部安装有点火装置；所述安装座的端部设置有稳焰器；所述稳焰器通过多个设置在安装座内壁上的调节拉杆进行固定。
进一步地，所述点火装置包括点火电极、点火气管、点火喷嘴、进气接头、中心输气管、中心喷嘴；所述点火电极与点火气管通过卡块安装在所述安装座内壁；所述点火喷嘴安装在点火气管端部，且点火电极的点火点位于所述点火喷嘴处；所述点火气管与所述中心输气管通过点火器支架连接；所述进气接头贯穿安装在所述安装座侧壁，且进气接头通过三通接头分别与点火气管和中心输气管连通。
进一步地，所述安装座靠近所述点火电极的侧壁设置有可拆卸固定的大盖板。
进一步地，所述稳焰器包括调节环套、外环喷口、内环喷口；所述调节环套与所述外环喷口通过多个稳焰器支架连接；所述外环喷口与所述内环喷口之间设置旋流稳焰器；所述外环喷口内侧端与所述调节拉杆连接；所述内环喷口内设置钝体稳焰器；所述燃气室外侧端与安装座的连接处开设与调节环套配合的环形槽口；所述燃气室外侧端设置与炉体连接的炉体连接法兰。
进一步地，所述安装座靠近所述进气接头的侧壁设置有可拆卸固定的侧封板。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过采用合理的结构，使空气、循环烟气和天然气能够达到预期的分配结果，并发生更为迅速、充分和理想的混合，实现对燃烧温度及氧浓度的控制，从而在最大程度上抑制燃烧过程中氮氧化物的产生。
2、本发明通过风机、电控箱、烟气混合装置、燃烧头的结合，整体结构合理，调整维护方便可靠。
3、本发明烟气混合装置减小了气流均匀扰动，增强了烟气引流效果，强化了混合，提高了控制精度。
4、本发明燃烧头采用紧凑型设计，集配风、配气、混合、点火及监测功能于一体；点火前部设有一定长度的直管段，有助于快速完成助燃混合物均压；点火后部出口由内而外依次设有钝体稳焰器、旋流式稳焰器，实现助燃风分级；燃气室设计在后部，结构简单，除内环喷口外还设外围环形喷口，实现燃气分级；弯曲叶片旋流稳焰器，采用较大的旋流角度，强化旋流并形成中心负压区；内环燃气喷口与空气流向程90°夹角，交叉射流有助于快速完成混合。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明一种扩散式超低氮燃气燃烧器的结构示意图。
图2为烟气混合装置的结构示意图。
图3为燃烧头的局部剖视结构示意图。
图4为燃烧头的正视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-风机，2-电控箱，3-烟气混合装置，4-燃烧头，31-混合风箱，32-第一风机连接法兰板，33-烟气回气管，34-烟气入口法兰，35-流量控制阀，36-空气流量控制器，37-风门叶片，38-空气调节电机，39-连杆机构，41-安装座，42-进气管，43-第二风机连接法兰，44-燃气室，45-燃气入口法兰，46-燃气喷嘴，47-火焰观察管，48-点火电极，49-点火气管，410-点火喷嘴，411-进气接头，412-中心输气管，413-中心喷嘴，414-调节拉杆，415-点火器支架，416-大盖板，417-调节环套，418-外环喷口，419-内环喷口，420-稳焰器支架，421-旋流稳焰器，422-钝体稳焰器，423-炉体连接法兰，424-侧封板。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4所示，本发明为一种扩散式超低氮燃气燃烧器，包括风机1、电控箱2，风机1的进气端安装有烟气混合装置3；风机1的出风口连接燃烧头4；烟气混合装置3包括混合风箱31；混合风箱31一侧通过风门转轴转动连接有第一风机连接法兰板32，第一风机连接法兰板32与风机1通过螺栓连接，第一风机连接法兰板32与混合风箱31通过快速搭扣固定连接；混合风箱31相对另一侧固定连通有烟气回气管33；烟气回气管33的端部设置烟气入口法兰34；烟气回气管33上安装有流量控制阀35；混合风箱31的底部设置空气流量控制器36；空气流量控制器36包括多个通过转轴并排转动安装在混合风箱31相对侧壁上的风门叶片37以及用于调整的空气调节电机38；空气调节电机38通过电机支架安装在混合风箱31侧壁；多个风门叶片37的转轴通过连杆机构39与空气调节电机38传动连接。下侧进风口的流速为12m/s，烟气回气管33的烟气流速为20m/s，高于进风口流速，可强化混合。烟气再循环率不大于30％。
其中，第一风机连接法兰板32的通风口设有入口防护网，对混合态的大颗粒的物体进行滤除。
其中，燃烧头4包括安装座41、进气管42；安装座41与风机1连接端设置第二风机连接法兰43；安装座41另一端外部设置燃气室44；进气管42与燃气室44连通，且进气管42的端部设置有燃气入口法兰45；安装座41内壁贯穿固定环形阵列设置的燃气喷嘴46，燃气喷嘴46与燃气喷嘴46；安装座41侧壁贯穿固定有火焰观察管47；安装座41内侧中部安装有点火装置；安装座41的端部设置有稳焰器；稳焰器通过多个设置在安装座41内壁上的调节拉杆414进行固定。
其中，点火装置包括点火电极48、点火气管49、点火喷嘴410、进气接头411、中心输气管412、中心喷嘴413；点火电极48与点火气管49通过卡块安装在安装座41内壁；点火喷嘴410安装在点火气管49端部，且点火电极48的点火点位于点火喷嘴410处；点火气管49与中心输气管412通过点火器支架415连接；进气接头411贯穿安装在安装座41侧壁，且进气接头411通过三通接头分别与点火气管49和中心输气管412连通；安装座41靠近点火电极48的侧壁设置有可拆卸固定的大盖板416；稳焰器包括调节环套417、外环喷口418、内环喷口419；调节环套417与外环喷口418通过多个稳焰器支架420连接；外环喷口418与内环喷口419之间设置旋流稳焰器421；外环喷口418内侧端与调节拉杆414连接；内环喷口419内设置钝体稳焰器422；燃气室44外侧端与安装座41的连接处开设与调节环套417配合的环形槽口；燃气室44外侧端设置与炉体连接的炉体连接法兰423；安装座41靠近进气接头411的侧壁设置有可拆卸固定的侧封板424。燃烧器设计从入口到出口，按空气、烟气和燃气三种流体分别统筹推进，达到有机结合的效果，控制部分采用西门子整体解决方案。
本发明一种扩散式超低氮燃气燃烧器，在烟气混合装置3中，为减小气流均匀扰动，采用三个风门叶片37设计，采用连杆机构39平行联动调节；为增强烟气引流效果，烟气回气管33为圆筒形与风机1入口圆锥采用同轴设计，减小阻力；为强化混合，烟气和空气流向在混合风箱31内呈90°夹角，形成交叉射流；为提高控制精度，风门、烟气门与执行器间均采用无间隙联轴器。燃烧头4中采用紧凑型设计，集配风、配气、混合、点火及监测功能于一体；点火前部设有一定长度的直管段，有助于快速完成助燃混合物均压；点火后部出口由内而外依次设有钝体稳焰器422、旋流式稳焰器421，实现助燃风分级；燃气室设计在后部，结构简单，除内环喷口419外还设外围环形喷口418，实现燃气分级；弯曲叶片旋流稳焰器421，采用较大的旋流角度(＞75°)，强化旋流并形成中心负压区；内环燃气喷口与空气流向程90°夹角，交叉射流有助于快速完成混合。
稳焰器截面积占燃烧头出口截面比为25％，增加二次风比例，突出助燃风分级；燃烧头内助燃混合物最大流速设为30m/s，兼顾降阻力、强化混合；燃气喷口流速为65m/s左右，较一般设计适度提高流速强化混合；更多的燃气设计由外围气喷口喷出，比例设为60％，强化燃料分级效果；燃烧混合物出口最大流速设计为30m/s左右，避免阻力过高、火焰过长。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种扩散式超低氮燃气燃烧器，包括风机（1）、电控箱（2），其特征在于：
所述风机（1）的进气端安装有烟气混合装置（3）；所述风机（1）的出风口连接燃烧头（4）；
所述烟气混合装置（3）包括混合风箱（31）；所述混合风箱（31）一侧通过风门转轴转动连接有第一风机连接法兰板（32），第一风机连接法兰板（32）与风机（1）通过螺栓连接，第一风机连接法兰板（32）与混合风箱（31）通过快速搭扣固定连接；所述混合风箱（31）相对另一侧固定连通有烟气回气管（33）；所述烟气回气管（33）的端部设置烟气入口法兰（34）；所述烟气回气管（33）上安装有流量控制阀（35）；
所述混合风箱（31）的底部设置空气流量控制器（36）；
所述空气流量控制器（36）包括多个通过转轴并排转动安装在混合风箱（31）相对侧壁上的风门叶片（37）以及用于调整的空气调节电机（38）；所述空气调节电机（38）通过电机支架安装在所述混合风箱（31）侧壁；多个所述风门叶片（37）的转轴通过连杆机构（39）与空气调节电机（38）传动连接；
所述安装座（41）的端部设置有稳焰器；所述稳焰器包括调节环套（417）、外环喷口（418）、内环喷口（419）；所述调节环套（417）与所述外环喷口（418）通过多个稳焰器支架（420）连接；所述外环喷口（418）与所述内环喷口（419）之间设置旋流稳焰器（421）；所述外环喷口（418）内侧端与所述调节拉杆（414）连接；所述内环喷口（419）内设置钝体稳焰器（422）；所述燃气室（44）外侧端与安装座（41）的连接处开设与调节环套（417）配合的环形槽口；所述燃气室（44）外侧端设置与炉体连接的炉体连接法兰（423）。
2.根据权利要求1所述的一种扩散式超低氮燃气燃烧器，其特征在于，所述第一风机连接法兰板（32）的通风口设有入口防护网。
3.根据权利要求1所述的一种扩散式超低氮燃气燃烧器，其特征在于，所述安装座（41）与所述风机（1）连接端设置第二风机连接法兰（43）；所述安装座（41）另一端外部设置燃气室（44）；所述进气管（42）与所述燃气室（44）连通，且所述进气管（42）的端部设置有燃气入口法兰（45）；所述安装座（41）内壁贯穿固定环形阵列设置的燃气喷嘴（46），燃气喷嘴（46）与燃气喷嘴（46）；所述安装座（41）侧壁贯穿固定有火焰观察管（47）；
所述安装座（41）内侧中部安装有点火装置；
所述稳焰器通过多个设置在安装座（41）内壁上的调节拉杆（414）进行固定。
4.根据权利要求3所述的一种扩散式超低氮燃气燃烧器，其特征在于，所述点火装置包括点火电极（48）、点火气管（49）、点火喷嘴（410）、进气接头（411）、中心输气管（412）、中心喷嘴（413）；所述点火电极（48）与点火气管（49）通过卡块安装在所述安装座（41）内壁；所述点火喷嘴（410）安装在点火气管（49）端部，且点火电极（48）的点火点位于所述点火喷嘴（410）处；所述点火气管（49）与所述中心输气管（412）通过点火器支架（415）连接；所述进气接头（411）贯穿安装在所述安装座（41）侧壁，且进气接头（411）通过三通接头分别与点火气管（49）和中心输气管（412）连通。
5.根据权利要求4所述的一种扩散式超低氮燃气燃烧器，其特征在于，所述安装座（41）靠近所述点火电极（48）的侧壁设置有可拆卸固定的大盖板（416）。
6.根据权利要求5所述的一种扩散式超低氮燃气燃烧器，其特征在于，所述安装座（41）靠近所述进气接头（411）的侧壁设置有可拆卸固定的侧封板（424）。
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