CN115143457A - 一种可调节端盖全预混低氮燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调节端盖全预混低氮燃烧器，属于燃烧器技术领域，包括空气通道及其同轴设置的燃气环腔，所述空气通道依次连接收缩筒、平直火焰筒，所述收缩筒为锥桶收缩形状，上游连接空气通道，下游连接平直火焰筒，所述平直火焰筒下游连接火焰端盖，所述收缩筒、平直火焰筒、火焰端盖均和空气通道同轴设置，所述空气通道下方与主燃气管道相连，所述空气通道内设有若干均匀分布的燃气支管，所述燃气支管向心端封闭，偏心端连接燃气环腔，燃气支管的管壁上分布开设有若干燃气出气孔；解决了扩散式燃烧器空气和燃气很难非常均匀的混合，容易出现局部高温，炉膛内温度分配不均匀，容易造成氮氧化物排放升高的问题。
Description
技术领域
本发明属于燃烧器技术领域，具体涉及一种可调节端盖全预混低氮燃烧器。
背景技术
燃烧器是加热炉重要的组成部分，根据燃料类型不同不同可以区分为燃气燃烧器、燃油燃烧器等，其中燃气燃烧器以燃气和空气是否预先混合分为预混式燃烧器以及扩散式燃烧器，加热炉在运行过程中产生了大量的烟气，其中含有氮氧化物、二氧化碳等大气污染物，对人体、环境产生了恶劣的影响和伤害，国内外对这类污染物排放的限制越来越严格；预混式燃烧器是按照完全预混燃烧方法设计的燃烧器，在燃烧之前，燃气和供给空气预先混合，再经过燃烧器的喷气管(或金属纤维燃烧头)喷出进行燃烧。预混式燃烧器由于预先混合均匀，所以能够在最佳的过剩空气系数下实现完全燃烧，另外燃烧时温度比较均匀，不容易出现局部高温，有效地降低氮氧化物的排放，但采用金属纤维表面燃烧容易发生堵塞、氧含量高、维护困难等问题。
参考专利CN 108730975 A中，采用非金属纤维方式的预混燃烧结构，有效避免了金属纤维结构带来的弊端，但也存在混合较差、易于回火、喷嘴固定无法调节火焰结构等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可调节端盖全预混低氮燃烧器，将预混式技术、烟气内循环技术等应用到强制鼓风燃烧器技术中，旨在解决常用锅炉燃气燃烧器氮氧化物排放高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可调节端盖全预混低氮燃烧器，包括空气通道及其同轴设置的燃气环腔，所述空气通道依次连接收缩筒、平直火焰筒，所述收缩筒为锥桶收缩形状，上游连接空气通道，下游连接平直火焰筒，所述平直火焰筒下游连接火焰端盖，所述收缩筒、平直火焰筒、火焰端盖均和空气通道同轴设置，所述空气通道下方与主燃气管道相连；
所述空气通道内设有若干均匀分布的燃气支管，所述燃气支管向心端封闭，偏心端连接燃气环腔，燃气支管的管壁上分布开设有若干燃气出气孔，所述若干燃气出气孔外表面设有阀门，每根燃气支管上的燃气出气孔沿燃气支管长度方向分布在燃气支管的侧壁上，其燃气出气孔出气方向垂直于空气通道的中心轴线方向；
所述火焰端盖为实心的圆台体，包含端盖侧壁面，火焰端盖内壁面连接端盖拉杆，端盖侧壁面均匀安装若干端盖支撑杆，所述平直火焰筒下游端部内壁均匀设置有若干支撑杆安装座，所述端盖支撑杆另一端套设于支撑杆安装座中，端盖支撑杆和支撑杆安装座数量一致，所述火焰端盖上均匀开设有若干外围斜向喷射孔和内圈轴流喷射孔，所述外围斜向喷射孔开孔方向和空气通道中心轴方向呈一定的角度，向外倾斜，内圈轴流喷射孔在火焰端盖的圆心位置直径要比外围斜向喷射孔小，其开孔放行平行于空气通道中心轴方向，所述拉杆和平直火焰筒同轴设置；
所述平直火焰筒上游端部内设置有旋流叶片轴套和若干旋流叶片，所述旋流叶片均匀安装在旋流叶片轴套上，所述旋流叶片轴套套设于端盖拉杆外，旋流叶片轴套内径略大于端盖拉杆的外径，使得端盖拉杆能够沿轴向移动；
所述端盖拉杆的一段连接在火焰端盖，另一端位于空气通道内，其上设置若干均匀分布的轮齿，所述空气通道内设置齿轮，所述齿轮设有齿轮轴，所述齿轮和轮齿能配合联动，所述空气通道设置内壁齿轮轴轴套和外壁齿轮轴安装座，所述外壁齿轮轴安装座)为壁厚大于空气通道的凸台，外壁齿轮轴安装座)设置有齿轮轴孔并在外壁面设置有刻度盘，所述齿轮轴一端套设于内壁齿轮轴轴套内，另一端穿过齿轮轴孔并伸出一段，并能够自由转动，所述齿轮轴孔和齿轮轴连接处设置有密封圈，防止漏气，所述齿轮轴伸出轮轴安装座)的一端设置有摇杆和指针，所述指针随齿轮轴转动而转动，并指向刻度盘范围内。所述齿轮轴轴线方向垂直于空气通道的中心轴线方向。
作为本发明的一种技术优化方案，旋流叶片为4～15个。
作为本发明的一种技术优化方案，旋流叶片的旋流角度为20°～60°。
作为本发明的一种技术优化方案，端盖侧壁面和空气通道中心轴方向的角度为30°～90°。
作为本发明的一种技术优化方案，外围斜向喷射孔和空气通道中心轴方向的角度为10°～60°。
作为本发明的一种技术优化方案，外围斜向喷射孔为4～20个。
作为本发明的一种技术优化方案，内圈轴流喷射孔为4～20个。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)采用预混式燃烧和烟气内循环技术结合，降氮效果更好；
(2)解决了扩散式燃烧器空气和燃气很难非常均匀的混合，容易出现局部高温，炉膛内温度分配不均匀，容易造成氮氧化物排放升高的问题。
(3)解决了金属纤维表面式全预混燃烧器混合器及燃烧头堵塞问题，日常维护更加简单，维护成本更低；
(4)增加了燃烧器头部端盖的调节机构，可以调节火焰的形状，使得燃烧器的适应性更强。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1的正视图；
图3为图1的立体结构示意图；
图4为本发明中的侧面结构示意图。
图中：1-空气通道，2-主燃气管道，3-燃气环腔，4-收缩筒，5-平直火焰筒，6-火焰端盖，7-燃气支管，8-燃气出气孔，9-外围斜向喷射孔，10-内圈轴流喷射孔，11-拉杆，12-轮齿，13-旋流叶片轴套，14-旋流叶片，15-齿轮，16-端盖支撑杆，17-支撑杆安装座，18-指针，19-刻度盘，20-阀门，21-内壁齿轮轴轴套，22-齿轮轴，23-密封圈，24-齿轮轴孔，25-端盖侧壁面。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述。
以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本发明的构思前提下对本发明的方法简单改进都属于本发明要求保护的范围。
实施例一
结合图1-4所示，本发明提供一种可调节端盖全预混低氮燃烧器，包括空气通道1及其同轴设置的燃气环腔3，空气通道1依次连接收缩筒4、平直火焰筒5收缩筒4为锥桶收缩形状，上游连接空气通道1，下游连接平直火焰筒5平直火焰筒5下游连接火焰端盖6收缩筒4、平直火焰筒5、火焰端盖6均和空气通道1同轴设置空气通道1下方与主燃气管道2相连，空气通道1内设有若干均匀分布的燃气支管7，燃气支管7向心端封闭，偏心端连接燃气环腔3燃气支管7的管壁上分布开设有若干燃气出气孔8，若干燃气出气孔8外表面设有阀门20，每根燃气支管7上的燃气出气孔8沿燃气支管7长度方向分布在燃气支管7的侧壁上，其燃气出气孔8出气方向垂直于空气通道1的中心轴线方向，火焰端盖6为实心的圆台体，包含端盖侧壁面25，火焰端盖6内壁面连接端盖拉杆11，端盖侧壁面25均匀安装若干端盖支撑杆16端盖侧壁面25为斜面，和空气通道1中心轴方向呈一定的角度，向外倾斜平直火焰筒5下游端部内壁均匀设置有若干支撑杆安装座26，端盖支撑杆16另一端套设于支撑杆安装座26中，端盖支撑杆16和支撑杆安装座26数量一致火焰端盖6上均匀开设有若干外围斜向喷射孔9和内圈轴流喷射孔10外围斜向喷射孔9开孔方向和空气通道1中心轴方向呈一定的角度，向外倾斜内圈轴流喷射孔10在火焰端盖6的圆心位置直径要外围斜向喷射孔9小，其开孔放行平行于空气通道1中心轴方向拉杆11和平直火焰筒5同轴设置，平直火焰筒5上游端部内设置有旋流叶片轴套13和若干旋流叶片14，旋流叶片14均匀安装在旋流叶片轴套13上旋流叶片轴套13套设于端盖拉杆11外，旋流叶片轴套13内径略大于端盖拉杆11的外径，使得端盖拉杆11能够沿轴向移动，端盖拉杆11的一段连接在火焰端盖6，另一端位于空气通道1内，其上设置若干均匀分布的轮齿12空气通道1内设置齿轮15，齿轮15设有齿轮轴22齿轮15和轮齿12能配合联动空气通道1设置内壁齿轮轴轴套21和外壁齿轮轴安装座17外壁齿轮轴安装座17)为壁厚大于空气通道1的凸台，外壁齿轮轴安装座17)设置有齿轮轴孔24并在外壁面设置有刻度盘19齿轮轴22一端套设于内壁齿轮轴轴套21内，另一端穿过齿轮轴孔24并伸出一段，并能够自由转动齿轮轴孔24和齿轮轴22连接处设置有密封圈，防止漏气齿轮轴22伸出轮轴安装座17)的一端设置有摇杆17和指针18指针18随齿轮轴22转动而转动，并指向刻度盘19范围内。齿轮轴22轴线方向垂直于空气通道1的中心轴线方向，空气进气管1用于空气流入燃烧器的通道，主燃气管道2用于燃气进入燃烧器的通道，燃气由主燃气管道2流入进入燃气环腔3，由均布在燃气环腔3内侧的若干燃气支管7两侧分布的多个燃气出气孔8喷出，与来自空气进气管1的空气进行初次混合，混合气延空气进气管1向下游进入收缩筒4压缩加速并进一步混合，之后流经旋流叶片14形成旋流，加强了燃气和空气的混合，促进混合均匀之后混合气流入平直火焰筒5进一步发展，直至在火焰端盖6分为多股混合气流出，其中一部分混合气从内圈轴流喷射孔10喷出，在燃烧器中心区域燃烧形成一级火焰区域，此部分火焰位于燃烧空间的中心，由于火焰端盖6形成了钝体阻挡混合气流动，在下游中心区域形成了回流稳焰区域，因此一级火焰区域燃烧稳定，形成稳火的机制一部分混合气从外围斜向喷射孔9斜向外喷出后形成二级火焰区域，这部分火焰和一级火焰区域分开，形成混合气分级，避免了高温区产生其余混合气从端盖侧壁面25和平直火焰筒5端面之间的通道斜向外喷出，形成了三级火焰区域，该区域位于燃烧场外围，并向下游发展，形成射流卷吸，不断的将烟气卷吸回流，可以进一步降低火焰燃烧温度以减少氮氧化物的生成二级火焰区域位于一级火焰区域和三级火焰之间，起到了传递热量和稳定火焰的作用，使得整场火焰安全、稳定、持续燃烧，形成稳定的燃烧氛围，由于完全的预先混合，形成了预混式燃烧，可以在最佳的过剩空气系数下实现完全燃烧，使得氮氧化物的排放值很低。各个燃烧区域受旋流作用产生了混合效果和剪切作用，进行着剧烈的物质和热量传递，共同形成稳定、高效的燃烧区域。
在使用时，在燃烧器头部设置有端盖调节结构，其由火焰端盖6、端盖拉杆11、位于端盖拉杆11一端的轮齿12、齿轮15、齿轮轴22、内壁齿轮轴轴套21和外壁齿轮轴安装座17组成、摇杆17、指针18、刻度盘19组成，通过旋转摇杆17，带动齿轮轴22转动，齿轮15也随之转动，与齿轮15咬合的轮齿12带动端盖拉杆11沿轴向活动，此时固定在端盖拉杆11另一端的火焰端盖6也随之在轴向方向移动，端盖侧壁面25和平直火焰筒5端面之间的通道距离便可以进行调节，进而调节从通道喷出的火焰形状，由于火焰端盖通过若干端盖支撑杆16套设在平直火焰筒5上的支撑杆安装座26上，可以沿轴向活动，但限定了在径向方向的移动，而且端盖拉杆11套设于旋流叶片轴套13内，旋流叶片轴套13内径略大于端盖拉杆11外径，也限制了端盖拉杆11仅能沿轴向活动，而不能在径向方向移动，这都保证了在调节过程中，不会发生端盖的倾斜导致的端盖侧壁面25和平直火焰筒5端面之间的通道距离不均匀，也避免了轮齿12和齿轮15咬合失效，齿轮轴22安装于空气通道1设置的内壁齿轮轴轴套21和外壁齿轮轴安装座17上，其中外壁齿轮轴安装座17的齿轮轴孔24和齿轮轴22连接处设置有密封圈，防止漏气；安装在齿轮轴12上的指针18随齿轮轴22转动而转动，并指向刻度盘19范围内，刻度盘19上刻有端盖侧壁面25和平直火焰筒5端面之间的通道距离的数值，便于观察和调节。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种可调节端盖全预混低氮燃烧器，包括空气通道(1)及其同轴设置的燃气环腔(3)，其特征在于：所述空气通道(1)依次连接收缩筒(4)、平直火焰筒(5)所述收缩筒(4)为锥桶收缩形状，上游连接空气通道(1)，下游连接平直火焰筒(5),所述平直火焰筒(5)下游连接火焰端盖(6),所述收缩筒(4)、平直火焰筒(5)、火焰端盖(6)均和空气通道(1)同轴设置,所述空气通道(1)下方与主燃气管道(2)相连；
所述空气通道(1)内设有若干均匀分布的燃气支管(7)，所述燃气支管(7)向心端封闭，偏心端连接燃气环腔(3),燃气支管(7)的管壁上分布开设有若干燃气出气孔(8)，每根燃气支管(7)上的燃气出气孔(8)沿燃气支管(7)长度方向分布在燃气支管(7)的侧壁上，其燃气出气孔(8)出气方向垂直于空气通道(1)的中心轴线方向。
2.根据权利要求1所述的一种可调节端盖全预混低氮燃烧器，其特征在于：所述火焰端盖(6)为实心的圆台体，包含端盖侧壁面(25)，火焰端盖(6)内壁面连接端盖拉杆(11)，端盖侧壁面(25)均匀安装若干端盖支撑杆(16),所述端盖侧壁面(25)为斜面，和空气通道(1)中心轴方向呈一定的角度，向外倾斜,所述平直火焰筒(5)下游端部内壁均匀设置有若干支撑杆安装座(26)，所述端盖支撑杆(16)另一端套设于支撑杆安装座(26)中，端盖支撑杆(16)和支撑杆安装座(26)数量一致，所述火焰端盖(6)上均匀开设有若干外围斜向喷射孔(9)和内圈轴流喷射孔(10)，所述外围斜向喷射孔(9)开孔方向和空气通道(1)中心轴方向呈一定的角度，向外倾斜，内圈轴流喷射孔(10)在火焰端盖(6)的圆心位置直径要比外围斜向喷射孔(9)小，其开孔放行平行于空气通道(1)中心轴方向，所述拉杆(11)和平直火焰筒(5)同轴设置。
3.根据权利要求1所述的一种可调节端盖全预混低氮燃烧器，其特征在于：所述平直火焰筒(5)上游端部内设置有旋流叶片轴套(13)和若干旋流叶片(14)，所述旋流叶片(14)均匀安装在旋流叶片轴套(13)上，所述旋流叶片轴套(13)套设于端盖拉杆(11)外，旋流叶片轴套(13)内径略大于端盖拉杆(11)的外径，使得端盖拉杆(11)能够沿轴向移动。
4.根据权利要求3所述的一种可调节端盖全预混低氮燃烧器，其特征在于：所述端盖拉杆(11)的一段连接在火焰端盖(6)，另一端位于空气通道(1)内，其上设置若干均匀分布的轮齿(12)，所述空气通道(1)内设置齿轮(15)，所述齿轮(15)设有齿轮轴(22)，所述齿轮(15)和轮齿(12)能配合联动，所述空气通道(1)设置内壁齿轮轴轴套(21)和外壁齿轮轴安装座(17)，所述外壁齿轮轴安装座(17)为壁厚大于空气通道(1)的凸台，外壁齿轮轴安装座(17)设置有齿轮轴孔(24)并在外壁面设置有刻度盘(19)，所述齿轮轴(22)一端套设于内壁齿轮轴轴套(21)内，另一端穿过齿轮轴孔(24)并伸出一段，并能够自由转动，所述齿轮轴孔(24)和齿轮轴(22)连接处设置有密封圈(23)，防止漏气，所述齿轮轴(22)伸出轮轴安装座(17)的一端设置有摇杆(17)和指针(18)，所述指针(18)随齿轮轴(22)转动而转动，并指向刻度盘(19)范围内。所述齿轮轴(22)轴线方向垂直于空气通道(1)的中心轴线方向。
5.根据权利要求1所述的一种可调节端盖全预混低氮燃烧器，其特征在于：所述旋流叶片(14)叶片为4～15个。
6.根据权利要求1所述的一种可调节端盖全预混低氮燃烧器，其特征在于：所述旋流叶片(14)的旋流角度为20°～60°。
7.根据权利要求1所述的一种可调节端盖全预混低氮燃烧器，其特征在于：所述端盖侧壁面(25)和空气通道(1)中心轴方向的角度为30°～90°。
8.根据权利要求1所述的一种可调节端盖全预混低氮燃烧器，其特征在于：所述外围斜向喷射孔(9)和空气通道(1)中心轴方向的角度为10°～60°。
9.根据权利要求1所述的一种可调节端盖全预混低氮燃烧器，其特征在于：所述外围斜向喷射孔(9)为4～20个。
10.根据权利要求1所述的一种可调节端盖全预混低氮燃烧器，其特征在于：所述内圈轴流喷射孔(10)为4～20个。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115789638A (zh) * | 2022-11-29 | 2023-03-14 | 岳阳钟鼎热工电磁科技有限公司 | 一种全预混式纯氧燃烧的无焰燃烧系统 |
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-
2022
- 2022-07-07 CN CN202210801819.2A patent/CN115143457A/zh active Pending
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