CN114234192A - 一种烧氢气超低NOx、CO排放燃烧器 - Google Patents

一种烧氢气超低NOx、CO排放燃烧器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种烧氢气超低NOx、CO排放燃烧器，所述筒体机构与燃烧器之间设置有若干个氢气枪机构，所述氢气枪机构包括氢气枪管，所述氢气枪管的顶端固定安装有氢气喷嘴，所述氢气枪管的中部固定安装有球面密封连接件，所述氢气枪管的底部通过密封连接螺母与金属软管连通，所述金属软管的一端连通有氢气进气连接管，多支特殊设计的氢气枪管分布在第一火盆砖四周内外，使燃料尽可能分散燃烧，形成空气与燃料分级燃烧，使炉内烟气形成多个内循环，大大降低NOx的生成，由于燃料更加分散并能与空气进行充分的混合，形成分散、多种分级燃烧，进一步降低NOx的生成。

Description

一种烧氢气超低NOx、CO排放燃烧器
技术领域
本发明涉及燃烧器技术领域，具体为一种烧氢气超低NOx、CO排放燃烧器。
背景技术
现有技术中，烧氢气的燃烧器在使用的过程中，由于供气不均匀，助燃风不能有效的对氢气燃烧提供帮助，使得氢气在燃烧时会有少量的氢气没有被完全燃烧，造成资源的浪费，同时在燃烧的过程中会产生NOx气体，对环境有一定的危害，且在恶劣的环境下，不方便对天然气进行点燃。
发明内容
本方案解决的技术问题为：
(1)如何通过设置第二火盆砖，由于第二火盆砖的内部空心处为空气流道，下宽、中窄、上扩，采用文丘里管结构，以利于空气扩散到空气流道内，第二火盆砖前段为8组四周均布的斜孔，有利于第二火盆砖内腔燃烧的火焰通过斜孔传到外层，从而起到稳定助燃的作用；
(2)如何通过设置第一火盆砖，第一火盆砖具有很好的蓄热功能，使第一火盆砖内腔温度能蓄热稳定在550摄氏度左右，达到天然气着火点温度，从而保证中心火焰无论在何种恶劣的工况下都能燃烧稳定，不熄火，保证烧氢气安全可靠；
(3)如何通过设置氢气枪机构，多支特殊设计的氢气枪管分布在第一火盆砖四周内外，使燃料尽可能分散燃烧，形成空气与燃料分级燃烧，使炉内烟气形成多个内循环，大大降低NOx的生成，由于燃料更加分散并能与空气进行充分的混合，形成分散、多种分级燃烧，进一步降低NOx的生成。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种烧氢气超低NOx、CO排放燃烧器，包括燃烧器，所述燃烧器包括中心筒体，所述中心筒体的内部设置有中心枪管，所述中心枪管的内部套设有中心火检观察管，所述中心枪管的一侧设置有点火枪，所述中心枪管的顶部固定安装有中心喷头，所述中心喷头采用无数点分散交叉燃烧，稳定火焰，降低NOx生成，助燃风从中心筒体的下部四周进入，不受外部环境干扰，所述中心筒体的顶部固定安装有第三火盆砖，所述中心枪管的底端贯穿中心筒体通过中心枪管连接件固定连接有火检，所述火检的一侧设置有火检冷却进风口，所述中心枪管的底部一侧连通有天然气进口。
本发明的进一步技术改进在于：所述中心筒体的底部均匀开设有若干个助燃风进口。
本发明的进一步技术改进在于：所述点火枪包括点火枪套管，所述点火枪套管的一端内部设置有点火杆，所述点火杆的外部套设有陶瓷管，所述陶瓷管的一侧设置有燃料气枪管，所述燃料气枪管靠近点火杆的一端固定安装有喷头，所述点火枪套管的另一端连通有空气进气管，所述燃料气枪管的一端连通有燃料气进管，所述点火杆靠近燃料气进管的一端固定安装有点火电极。
本发明的进一步技术改进在于：所述陶瓷管通过陶瓷管固定架与点火枪套管固定连接。
本发明的进一步技术改进在于：所述燃烧器的顶部设置有第一火盆砖，通过第一火盆砖内腔温度能达到天然气着火点温度，保证无论在何种工况下都能燃烧稳定，所述第一火盆砖的外围设置有第二火盆砖；第一火盆砖和第二火盆砖由AL2O3＞80％浇注料通过模具浇注而成，并经过260摄氏度预烘干，由于第一火盆砖和第二火盆砖的内部空心处为空气流道，下宽、中窄、上扩，采用文丘里管结构，以利于空气扩散到空气流道内，第二火盆砖前段为8组四周均布的斜孔，有利于第二火盆砖内腔燃烧的火焰通过斜孔传到外层，从而起到稳定助燃的作用，同时其内腔中的助燃风通过斜孔扩散到第二火盆砖外围；第二火盆砖外部设计多层特殊台阶和波浪式斜面，以利于部分燃料气顺着第二火盆砖台阶和波浪式斜面而发生多点碰闯分散燃烧；第二火盆砖外层四周下段设计为8组槽，此槽固定第二火盆砖外围枪，使外围枪能精确地安装在固定的位置上并拆卸方便；第一火盆砖具有很好的蓄热功能，使第一火盆砖内腔温度能蓄热稳定在550摄氏度左右，达到天然气着火点温度，从而保证中心火焰无论在何种恶劣的工况下都能燃烧稳定，不熄火，保证烧氢气安全可靠。
本发明的进一步技术改进在于：所述燃烧器的外部设置有筒体机构，所述筒体机构包括外筒和内筒，所述外筒与内筒之间设置有纤维保温棉，所述外筒的一侧连通有进风口，所述外筒的顶部固定安装有顶板和连接板，所述顶板的顶部固定安装有用于固定第二火盆砖的火盆砖固定圈，所述外筒的底部固定安装有底板，所述底板的上方设置有隔板，所述隔板与底板之间连通有若干个燃料气枪套管和观火孔，所述观火孔的一侧设置有火检管，所述火检管的一端贯穿隔板和底板。
本发明的进一步技术改进在于：所述筒体机构与燃烧器之间设置有若干个氢气枪机构，所述氢气枪机构包括氢气枪管，所述氢气枪管的顶端固定安装有氢气喷嘴，所述氢气枪管的中部固定安装有球面密封连接件，所述氢气枪管的底部通过密封连接螺母与金属软管连通，所述金属软管的一端连通有氢气进气连接管；多支特殊设计的氢气枪管分布在第一火盆砖四周内外，使燃料尽可能分散燃烧，同时一部分空气从第一火盆砖内腔进入中心燃烧区，另一部分空气从第一火盆砖周围斜孔中进入第一火盆砖外围燃烧区与燃料进行燃烧，形成空气与燃料分级燃烧，由于在设计时，第一火盆砖外的氢气枪管比其内的氢气枪管燃料气流量要大一倍多，而进入的空气又只进入一小部分，形成厌氧燃烧，同时由于第一火盆砖外层底部缺氧，形成多个较大的负压区，使炉内烟气形成多个内循环，大大降低NOx的生成；且每个氢气喷嘴喷出来的燃料流量不一，流速不一，角度不一，从而使燃料更加分散并能与空气进行充分的混合，形成分散、多种分级燃烧，进一步降低NOx的生成。
本发明的进一步技术改进在于：所述筒体机构的内部还设置有若干个旋流器，所述旋流器包括连接固定筋板，所述连接固定筋板的中部设置有外旋流片，所述外旋流片的中部设置有内旋流片，所述内旋流片与外旋流片之间通过旋流片连接件活动连接；助燃风从鼓风机进入燃烧器内腔，穿过旋流器，使助燃直流风转变为旋流风，旋转气流同时具有向前运动的轴向速度和沿圆周运动的切向速度，使气流在流动的方向上，沿轴向与切向的扰动能力增强，使燃料与空气混合更强烈均匀，同时形成涡流旋转飘逸的蓝火焰，降低火焰中心温度，降低NOx的生成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明在使用时，由于第二火盆砖的内部空心处为空气流道，下宽、中窄、上扩，采用文丘里管结构，以利于空气扩散到空气流道内，第二火盆砖前段为8组四周均布的斜孔，有利于第二火盆砖内腔燃烧的火焰通过斜孔传到外层，从而起到稳定助燃的作用，第二火盆砖外部设计多层特殊台阶和波浪式斜面，以利于部分燃料气顺着第二火盆砖台阶和波浪式斜面而发生多点碰闯分散燃烧。
2、本发明在使用时，由于第一火盆砖由AL2O3＞80％浇注料通过模具浇注而成，并经过260摄氏度预烘干，第一火盆砖具有很好的蓄热功能，使第一火盆砖内腔温度能蓄热稳定在550摄氏度左右，达到天然气着火点温度，从而保证中心火焰无论在何种恶劣的工况下都能燃烧稳定，不熄火，保证烧氢气安全可靠。
3、本发明在使用时，多支特殊设计的氢气枪管分布在第一火盆砖四周内外，使燃料尽可能分散燃烧，同时一部分空气从第一火盆砖内腔进入中心燃烧区，另一部分空气从第一火盆砖周围斜孔中进入第一火盆砖外围燃烧区与燃料进行燃烧，形成空气与燃料分级燃烧，由于在设计时，第一火盆砖外的氢气枪管比其内的氢气枪管燃料气流量要大一倍多，而进入的空气又只进入一小部分，形成厌氧燃烧，同时由于第一火盆砖外层底部缺氧，形成多个较大的负压区，使炉内烟气形成多个内循环，大大降低NOx的生成，且每个氢气喷嘴喷出来的燃料流量不一，流速不一，角度不一，从而使燃料更加分散并能与空气进行充分的混合，形成分散、多种分级燃烧，进一步降低NOx的生成。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明燃烧器结构示意图；
图3为本发明点火枪结构示意图；
图4为本发明氢气枪机构结构示意图；
图5为本发明氢气枪机构结构仰视图；
图6为本发明氢气喷嘴结构示意图；
图7为本发明筒体机构结构示意图；
图8为本发明旋流器结构示意图；
图9为本发明第三火盆砖结构示意图；
图10为本发明第一火盆砖结构示意图；
图11为本发明第二火盆砖结构示意图。
图中：1、第一火盆砖；2、第二火盆砖；3、氢气枪机构；4、旋流器；5、筒体机构；6、环形枪；7、观火孔；8、火检管；9、燃烧器；301、氢气喷嘴；302、氢气枪管；303、球面密封连接件；304、氢气进气连接管；305、氢气燃料进气管；306、燃料气法兰；307、金属软管；308、密封连接螺母；401、内旋流片；402、连接固定筋板；403、外旋流片；404、旋流片连接件；501、火盆砖固定圈；502、顶板；503、连接板；504、纤维保温棉；505、外筒；506、内筒；507、隔板；508、燃料气枪套管；509、底板；510、进风口；901、第三火盆砖；902、中心筒体；903、点火枪；904、中心枪管连接件；905、火检；906、火检冷却进风口；907、天然气进口；908、中心枪管；909、助燃风进口；910、中心火检观察管；911、中心喷头；9031、陶瓷管固定架；9032、陶瓷管；9033、点火杆；9034、点火枪套管；9035、喷头；9036、燃料气枪管；9037、燃料气进管；9038、点火电极。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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、图10和图11所示，一种烧氢气超低NOx、CO排放燃烧器，包括燃烧器9，其热负荷为0.2MW～0.8MW，燃料气为天然气，助燃风单独控制，燃烧器9的顶部设置有第一火盆砖1，通过第一火盆砖1内腔温度能达到天然气着火点温度，保证无论在何种工况下都能燃烧稳定，第一火盆砖1的外围设置有第二火盆砖2，燃烧器9的外部设置有筒体机构5，筒体机构5与燃烧器9之间设置有若干个氢气枪机构3，筒体机构5的内部还设置有若干个旋流器4，筒体机构5的底部固定安装有安装板，安装板的底面对称设置有环形枪6；第一火盆砖1和第二火盆砖2由AL2O3＞80％浇注料通过模具浇注而成，并经过260摄氏度预烘干，由于第一火盆砖1和第二火盆砖2的内部空心处为空气流道，下宽、中窄、上扩，采用文丘里管结构，以利于空气扩散到空气流道内，第二火盆砖2前段为8组四周均布的斜孔，有利于第二火盆砖2内腔燃烧的火焰通过斜孔传到外层，从而起到稳定助燃的作用，同时其内腔中的助燃风通过斜孔扩散到第二火盆砖2外围；第二火盆砖2外部设计多层特殊台阶和波浪式斜面，以利于部分燃料气顺着第二火盆砖2台阶和波浪式斜面而发生多点碰闯分散燃烧；第二火盆砖2外层四周下段设计为8组槽，此槽固定第二火盆砖2外围枪，使外围枪能精确地安装在固定的位置上并拆卸方便；第一火盆砖1具有很好的蓄热功能，使第一火盆砖1内腔温度能蓄热稳定在550摄氏度左右，达到天然气着火点温度，从而保证中心火焰无论在何种恶劣的工况下都能燃烧稳定，不熄火，保证烧氢气安全可靠。
请参阅图2和图9所示，上述的燃烧器9包括中心筒体902，中心筒体902的内部设置有中心枪管908，中心枪管908的内部套设有中心火检观察管910，中心枪管908的一侧设置有点火枪903，中心枪管908的顶部固定安装有中心喷头911，中心喷头911采用无数点分散交叉燃烧，稳定火焰，降低NOx生成，助燃风从中心筒体902的下部四周进入，不受外部环境干扰，中心筒体902的顶部固定安装有第三火盆砖901，中心筒体902的底部均匀开设有若干个助燃风进口909，中心枪管908的底端贯穿中心筒体902通过中心枪管连接件904固定连接有火检905，火检905的一侧设置有火检冷却进风口906，中心枪管908的底部一侧连通有天然气进口907。
请参阅图3所示，上述的点火枪903包括点火枪套管9034，点火枪套管9034的一端内部设置有点火杆9033，点火杆9033的外部套设有陶瓷管9032，陶瓷管9032通过陶瓷管固定架9031与点火枪套管9034固定连接，陶瓷管9032的一侧设置有燃料气枪管9036，燃料气枪管9036靠近点火杆9033的一端固定安装有喷头9035，点火枪套管9034的另一端连通有空气进气管，燃料气枪管9036的一端连通有燃料气进管9037，点火杆9033靠近燃料气进管9037的一端固定安装有点火电极9038。
请参阅图4、图5和图6所示，上述的氢气枪机构3包括氢气枪管302，氢气枪管302的顶端固定安装有氢气喷嘴301，氢气枪管302的中部固定安装有球面密封连接件303，氢气枪管302的底部通过密封连接螺母308与金属软管307连通，金属软管307的一端连通有氢气进气连接管304，环形枪6的底部连通有氢气燃料进气管305，氢气燃料进气管305的底部固定安装有燃料气法兰306；多支特殊设计的氢气枪管302分布在第一火盆砖1四周内外，使燃料尽可能分散燃烧，同时一部分空气从第一火盆砖1内腔进入中心燃烧区，另一部分空气从第一火盆砖1周围斜孔中进入第一火盆砖1外围燃烧区与燃料进行燃烧，形成空气与燃料分级燃烧，由于在设计时，第一火盆砖1外的氢气枪管302比其内的氢气枪管302燃料气流量要大一倍多，而进入的空气又只进入一小部分，形成厌氧燃烧，同时由于第一火盆砖1外层底部缺氧，形成多个较大的负压区，使炉内烟气形成多个内循环，大大降低NOx的生成；且每个氢气喷嘴301喷出来的燃料流量不一，流速不一，角度不一，从而使燃料更加分散并能与空气进行充分的混合，形成分散、多种分级燃烧，进一步降低NOx的生成。
请参阅图7所示，上述的筒体机构5包括外筒505和内筒506，外筒505与内筒506之间设置有纤维保温棉504，外筒505的一侧连通有进风口510，外筒505的顶部固定安装有顶板502和连接板503，顶板502的顶部固定安装有用于固定第二火盆砖2的火盆砖固定圈501，外筒505的底部固定安装有底板509，底板509的上方设置有隔板507，隔板507与底板509之间连通有若干个燃料气枪套管508和观火孔7，观火孔7的一侧设置有火检管8，火检管8的一端贯穿隔板507和底板509。
请参阅图8所示，上述的旋流器4包括连接固定筋板402，连接固定筋板402的中部设置有外旋流片403，外旋流片403的中部设置有内旋流片401，内旋流片401与外旋流片403之间通过旋流片连接件404活动连接；助燃风从鼓风机进入燃烧器9内腔，穿过旋流器4，使助燃直流风转变为旋流风，旋转气流同时具有向前运动的轴向速度和沿圆周运动的切向速度，使气流在流动的方向上，沿轴向与切向的扰动能力增强，使燃料与空气混合更强烈均匀，同时形成涡流旋转飘逸的蓝火焰，降低火焰中心温度，降低NOx的生成。
工作原理：本发明在使用时，首先，通过天然气进口907对燃烧器9的内部注入天然气，再通过点火枪903为中心喷头911点火，中心喷头911采用无数点分散交叉燃烧，稳定火焰，降低NOx生成，助燃风从中心筒体902的下部四周进入，不受外部环境干扰；由于第一火盆砖1和第二火盆砖2的内部空心处为空气流道，下宽、中窄、上扩，采用文丘里管结构，以利于空气扩散到空气流道内，第二火盆砖2前段为8组四周均布的斜孔，有利于第二火盆砖2内腔燃烧的火焰通过斜孔传到外层，从而起到稳定助燃的作用，第二火盆砖2外部设计多层特殊台阶和波浪式斜面，以利于部分燃料气顺着第二火盆砖2台阶和波浪式斜面而发生多点碰闯分散燃烧，第二火盆砖2外层四周下段设计为8组槽，此槽固定第二火盆砖2外围枪，使外围枪能精确地安装在固定的位置上并拆卸方便；第一火盆砖1由AL2O3＞80％浇注料通过模具浇注而成，并经过260摄氏度预烘干，第一火盆砖1具有很好的蓄热功能，使第一火盆砖1内腔温度能蓄热稳定在550摄氏度左右，达到天然气着火点温度，从而保证中心火焰无论在何种恶劣的工况下都能燃烧稳定，不熄火，保证烧氢气安全可靠；多支特殊设计的氢气枪管302分布在第一火盆砖1四周内外，使燃料尽可能分散燃烧，同时一部分空气从第一火盆砖1内腔进入中心燃烧区，另一部分空气从第一火盆砖1周围斜孔中进入第一火盆砖1外围燃烧区与燃料进行燃烧，形成空气与燃料分级燃烧，由于在设计时，第一火盆砖1外的氢气枪管302比其内的氢气枪管302燃料气流量要大一倍多，而进入的空气又只进入一小部分，形成厌氧燃烧，同时由于第一火盆砖1外层底部缺氧，形成多个较大的负压区，使炉内烟气形成多个内循环，大大降低NOx的生成；且每个氢气喷嘴301喷出来的燃料流量不一，流速不一，角度不一，从而使燃料更加分散并能与空气进行充分的混合，形成分散、多种分级燃烧，进一步降低NOx的生成。
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种烧氢气超低NOx、CO排放燃烧器，包括燃烧器(9)，其特征在于：所述燃烧器(9)的外部设置有筒体机构(5)，所述筒体机构(5)与燃烧器(9)之间设置有若干个氢气枪机构(3)，若干个所述氢气枪机构(3)均包括氢气枪管(302)，所述氢气枪管(302)的顶端固定安装有氢气喷嘴(301)，所述氢气枪管(302)的中部固定安装有球面密封连接件(303)，所述氢气枪管(302)的底部通过密封连接螺母(308)与金属软管(307)连通，所述金属软管(307)的一端连通有氢气进气连接管(304)。
2.根据权利要求1所述的一种烧氢气超低NOx、CO排放燃烧器，其特征在于，所述燃烧器(9)包括中心筒体(902)，所述中心筒体(902)的内部设置有中心枪管(908)，所述中心枪管(908)的内部套设有中心火检观察管(910)，所述中心枪管(908)的一侧设置有点火枪(903)，所述中心枪管(908)的顶部固定安装有中心喷头(911)，所述中心筒体(902)的顶部固定安装有第三火盆砖(901)，所述中心枪管(908)的底端贯穿中心筒体(902)通过中心枪管连接件(904)固定连接有火检(905)，所述火检(905)的一侧设置有火检冷却进风口(906)，所述中心枪管(908)的底部一侧连通有天然气进口(907)。
3.根据权利要求2所述的一种烧氢气超低NOx、CO排放燃烧器，其特征在于，所述中心筒体(902)的底部均匀开设有若干个助燃风进口(909)。
4.根据权利要求2所述的一种烧氢气超低NOx、CO排放燃烧器，其特征在于，所述点火枪(903)包括点火枪套管(9034)，所述点火枪套管(9034)的一端内部设置有点火杆(9033)，所述点火杆(9033)的外部套设有陶瓷管(9032)，所述陶瓷管(9032)的一侧设置有燃料气枪管(9036)，所述燃料气枪管(9036)的一端固定安装有喷头(9035)，所述点火枪套管(9034)的另一端通过燃料气枪管(9036)连通有燃料气进管(9037)，所述点火杆(9033)的一端固定安装有点火电极(9038)。
5.根据权利要求4所述的一种烧氢气超低NOx、CO排放燃烧器，其特征在于，所述陶瓷管(9032)通过陶瓷管固定架(9031)与点火枪套管(9034)固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种烧氢气超低NOx、CO排放燃烧器，其特征在于，所述燃烧器(9)的顶部设置有第一火盆砖(1)，所述第一火盆砖(1)的外围设置有第二火盆砖(2)。
7.根据权利要求1所述的一种烧氢气超低NOx、CO排放燃烧器，其特征在于，所述筒体机构(5)包括外筒(505)和内筒(506)，所述外筒(505)与内筒(506)之间设置有纤维保温棉(504)，所述外筒(505)的一侧连通有进风口(510)，所述外筒(505)的顶部固定安装有顶板(502)和连接板(503)，所述顶板(502)的顶部固定安装有火盆砖固定圈(501)，所述外筒(505)的底部固定安装有底板(509)，所述底板(509)的上方设置有隔板(507)，所述隔板(507)与底板(509)之间连通有若干个燃料气枪套管(508)和观火孔(7)。
8.根据权利要求1所述的一种烧氢气超低NOx、CO排放燃烧器，其特征在于，所述筒体机构(5)的内部还设置有若干个旋流器(4)，所述旋流器(4)包括连接固定筋板(402)，所述连接固定筋板(402)的中部设置有外旋流片(403)，所述外旋流片(403)的中部设置有内旋流片(401)，所述内旋流片(401)与外旋流片(403)之间通过旋流片连接件(404)活动连接。
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