CN115342350B - 气体燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明属于燃烧器技术领域，公开了一种气体燃烧器，该气体燃烧器包括烧嘴砖、风箱、一级燃烧器和二级燃烧器，烧嘴砖设有与炉膛连通的第一孔道和第二孔道，风箱设有相互隔开的第一风道和第二风道，第一风道和第二风道内分别设有第一风阀和第二风阀，一级燃烧器的一级喷头安装在一级进气管上，一级进气管用于引入燃料气体并与第一风道连通，二级燃烧器的二级喷头位于炉膛内并安装在二级进气管上，且二级进气管用于引入燃料气体，第二风道通过第二孔道与炉膛连通，通过控制第一风阀、第二风阀、一级燃烧器以及二级燃烧器的开关即可实多种燃烧模式的切换。

Description

气体燃烧器

技术领域

本发明涉及燃烧器技术领域，尤其涉及一种气体燃烧器。

背景技术

气体燃烧器是燃气燃烧装置，使燃料气体和空气单独或混合后进入燃烧区实现稳定燃烧，空气中的氧气与燃料气体中的碳氢化合物进行燃烧反应并放出大量的热供反应炉所用。

目前常见的气体燃烧器大致可分为预混式、扩散式、助燃空气分级式以及燃料气体分级式等多种形式，不同形式的气体燃烧器具有不同的燃烧形式和降氮形式(即，燃烧模式)，对于反应炉的不同工况需求使用不同形式的气体燃烧器即可。

但是对于同一种形式的气体燃烧器而言，其只具备一种燃烧模式是不能满足反应炉多种工况使用需求的，因此，亟需提出一种气体燃烧器，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体燃烧器，该气体燃烧器具有多种燃烧模式，通过控制该气体燃烧器的第一风阀、第二风阀、一级燃烧器以及二级燃烧器的开关即可实多种燃烧模式的切换。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

气体燃烧器，用于为反应炉提供热量，气体燃烧器包括烧嘴砖，烧嘴砖能够固定于反应炉的炉膛侧壁上，烧嘴砖设有分别与炉膛连通的第一孔道和第二孔道，气体燃烧器还包括：

风箱，风箱设有相互隔开的第一风道和第二风道，助燃气体能够分别流通于第一风道和第二风道，第一风道内设有第一风阀，第一风阀用于封堵和导通第一风道，第二风道内设有第二风阀，第二风阀用于封堵和导通第二风道，第二风道与第二孔道连通；

一级燃烧器，一级燃烧器包括一级进气管和一级喷头，一级进气管具有第一端和第二端，第一端与第一风道连通，且第一端用于引入燃料气体，第二端置于第一孔道内，一级喷头设置于第二端；

二级燃烧器，二级燃烧器包括二级进气管和二级喷头，二级进气管具有第三端和第四端，第三端用于引入燃料气体，第四端位于炉膛内，且二级喷头设置于第四端。

可选地，烧嘴砖还设有第三孔道，第一孔道与第二孔道通过第三孔道连通，第三孔道与第一孔道的连通处为连通口，连通口的高度高于一级喷头的高度。

可选地，第二孔道内的助燃气体通过第三孔道喷入第一孔道的喷射方向为第一方向，一级喷头喷射的火焰方向为第二方向，第一方向与第二方向之间的夹角为锐角。

可选地，第三孔道的数量为多个，且多个连通口沿第一孔道的周向均匀分布。

可选地，二级喷头与第二孔道相邻设置。

可选地，二级燃烧器和第二孔道的数量均为多个且一一对应。

可选地，多个第二孔道沿第一孔道的周向均匀分布。

可选地，一级燃烧器还包括引射器，引射器包括依次连通的燃料喷嘴、收缩管、混合管以及扩散管，燃料喷嘴用于引入燃料气体，收缩管还与第一风道连通，扩散管还与第一端连通。

可选地，燃料喷嘴与收缩管连通的一端为第五端，第五端伸入于收缩管；

或，燃料喷嘴与收缩管连通的一端为第五端，收缩管与第一风道连通的一端为第六端，第五端的端面与第六端的端面平齐。

可选地，第六端密封固定于第一风道的内壁上。

有益效果：

本发明提供的气体燃烧器，在风箱内设置相互隔开的第一风道和第二风道，第一风道内设有用于封堵和导通第一风道的第一风阀，第二风道内设有用于封堵和导通第二风道的第二风阀，一级燃烧器的一级进气管和二级燃烧器的二级进气管均能够引入燃料气体，且一级进气管与第一风道连通，设置于一级进气管上的一级喷头位于第一孔道内，设置于二级进气管上的二级喷头位于炉膛内，且第二风道与炉膛通过第二孔道连通，通过控制第一风阀的开关来控制是否向一级进气管通入助燃气体，通过控制第二风阀的开关来控制是否向炉膛内通入助燃气体，通过控制一级燃烧器和二级燃烧器的开关来控制其二者是否启动燃烧，第一风阀、第二风阀、一级燃烧器以及二级燃烧器多种开关的组合形式实现了该气体燃烧器的多种燃烧形式和降氮形式的切换，进而丰富了该气体燃烧器燃烧模式的种类，使其能够更好地适应反应炉多种工况的使用需求。

附图说明

图1是本实施例提供的气体燃烧器的剖面结构示意图；

图2是本实施例提供的气体燃烧器的结构示意图；

图3是另一个实施例提供的气体燃烧器的结构示意图。

图中：

10、第一燃烧区；20、第二燃烧区；100、烧嘴砖；110、第一孔道；120、第二孔道；130、第三孔道；200、风箱；210、第一风道；211、第一风阀；220、第二风道；221、第二风阀；310、一级进气管；320、一级喷头；410、二级进气管；420、二级喷头；500、引射器；510、燃料喷嘴；520、收缩管；530、混合管；540、扩散管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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；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。对于本领域的普通技术人员而言，可视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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供一种气体燃烧器，用于为反应炉提供热量，该气体燃烧器具有多种燃烧模式，通过控制该气体燃烧器的第一风阀、第二风阀、一级燃烧器以及二级燃烧器的开关即可实多种燃烧模式的切换。

具体地，如图1和图2所示，该气体燃烧器包括烧嘴砖100、风箱200、一级燃烧器以及二级燃烧器，烧嘴砖100能够固定于反应炉的炉膛侧壁上，烧嘴砖100设有分别与炉膛连通的第一孔道110和第二孔道120，风箱200设有相互隔开的第一风道210和第二风道220，助燃气体能够分别流通于第一风道210和第二风道220，第一风道210内设有第一风阀211，第一风阀211用于封堵和导通第一风道210，第二风道220内设有第二风阀221，第二风阀221用于封堵和导通第二风道220，第二风道220与第二孔道120连通，一级燃烧器包括一级进气管310和一级喷头320，一级进气管310具有第一端和第二端，第一端与第一风道210连通，且第一端用于引入燃料气体，第二端置于第一孔道110内，一级喷头320设置于第二端，二级燃烧器包括二级进气管410和二级喷头420，二级进气管410具有第三端和第四端，第三端用于引入燃料气体，第四端位于炉膛内，且二级喷头420设置于第四端。需要说明的是，本实施例中将空气作为助燃气体，这在本领域中是较为常见的。

当第一风阀211、第二风阀221、一级燃烧器以及二级燃烧器均开启时，第一风道210内的助燃气体进入一级进气管310并与燃料气体在一级进气管310内混合，混合气体通过一级喷头320喷出，而后通过第一孔道110进入炉膛并在第一燃烧区10燃烧，第一风道210与一级燃烧器配合形成预混式燃烧系统，第二风道220内的助燃气体通过第二孔道120进入炉膛，与第二喷头喷出的燃料气体在炉膛内的第二燃烧区20混合并燃烧，第二风道220与二级燃烧器配合形成扩散式燃烧系统，此时气体燃烧器为预混燃烧+扩散燃烧模式；

当第一风阀211、一级燃烧器以及二级燃烧器均开启，第二风阀221关闭时，助燃气体只能通过第一风道210进入炉膛，此时，一部分助燃气体在一级进气管310内与燃料气体混合，而后通过一级喷头320喷出并通过第一孔道110进入炉膛在第一燃烧区10燃烧，另一部分未燃烧的助燃气体进入炉膛后与第二喷头喷出的燃料气体在第二燃烧区20混合并燃烧，此时气体燃烧器为超贫预混模式+燃料分级模式，在第一燃烧区10内，另一部分未燃烧的助燃气体稀释了由一级喷头320喷出的燃料气体，使得第一燃烧区10的温度较低，进而起到了减少NOx的效果；

当第二风阀221、一级燃烧器以及二级燃烧器均开启，第一风阀211关闭时，燃料气体依次通过一级进气管310和第一孔道110进入炉膛，助燃气体只能通过第二风道220进入炉膛，炉膛内一部分助燃气体与一级喷头320喷出的燃料气体在第一燃烧区10内混合并燃烧，另一部分助燃气体与二级喷头420喷出的燃料气体在第二燃烧区20内混合并燃烧，此时气体燃烧器为扩散燃烧模式+燃料分级模式，同样的，该模式下另一部分助燃气体稀释了由一级喷头320喷出的燃料气体，使得第一燃烧区10的温度较低，进而具有减少NOx的效果；

当第一风阀211、第二风阀221以及一级燃烧器均开启，二级燃烧器关闭时，第一风道210内的助燃气体进入一级进气管310并与燃料气体在一级进气管310内混合，混合气体通过一级喷头320喷出，而后通过第一孔道110进入炉膛并在第一燃烧区10燃烧，第二风道220内的助燃气体通过第二孔道120进入炉膛，与第一燃烧区10内未燃烧的燃料气体在第二燃烧区20混合并燃烧，此时气体燃烧器为半预混燃烧模式；另外，当控制第一风阀211的开启量较小时，第一风道210的导通面积较小，进而使得通过第一风道210进入炉膛的助燃气体量较少，此时气体燃烧器为半预混燃烧模式+助燃气体分级模式，由于第一燃烧区10内的助燃气体浓度较低，因此在第一燃烧区10形成了贫氧区，进而减少了第一燃烧区10生成的NOx；

当第一风阀211和一级燃烧器均开启，第二风阀221和二级燃烧器均关闭时，第一风道210内的助燃气体进入一级进气管310并与燃料气体在一级进气管310内混合，混合气体通过一级喷头320喷出，而后通过第一孔道110进入炉膛并在第一燃烧区10燃烧，此时气体燃烧器为预混燃烧模式；

当第二风阀221和一级燃烧器均开启，第一风阀211和二级燃烧器均关闭时，助燃气体通过第二风道220进入炉膛，燃料气体通过一级进气管310进入炉膛，在炉膛内助燃气体与燃料气体混合并燃烧，此时气体燃烧器为扩散燃烧模式；

当第一风阀211、第二风阀221以及二级燃烧器均开启，一级燃烧器关闭时，助燃气体分别通过第一风道210和第二风道220进入炉膛，燃料气体通过二级进气管410进入炉膛，在炉膛内助燃气体与燃料气体混合并燃烧，此时气体燃烧器为扩散燃烧模式；

当第一风阀211和二级燃烧器均开启，第二风阀221和一级燃烧器均关闭时，助燃气体通过第一风道210进入炉膛，燃料气体通过二级进气管410进入炉膛，在炉膛内助燃气体与燃料气体混合并燃烧，此时气体燃烧器为扩散燃烧模式；

当第二风阀221和二级燃烧器均开启，第一风阀211和一级燃烧器均关闭时，助燃气体通过第二风道220进入炉膛，燃料气体通过二级进气管410进入炉膛，在炉膛内助燃气体与燃料气体混合并燃烧，此时气体燃烧器为扩散燃烧模式；

该气体燃烧器，通过控制第一风阀211的开关来控制是否向一级进气管310通入助燃气体，通过控制第二风阀221的开关来控制是否向炉膛内通入助燃气体，通过控制一级燃烧器和二级燃烧器的开关来控制其二者是否启动燃烧，第一风阀211、第二风阀221、一级燃烧器以及二级燃烧器多种开关的组合形式实现了该气体燃烧器的多种燃烧形式和降氮形式的切换，进而丰富了该气体燃烧器燃烧模式的种类，使其能够更好地适应反应炉多种工况的使用需求。

可选地，如图1和图2所示，烧嘴砖100还设有第三孔道130，第一孔道110与第二孔道120通过第三孔道130连通，第三孔道130与第一孔道110的连通处为连通口，连通口的高度高于一级喷头320的高度，使得第二孔道120内的助燃气体能够通过第三孔道130喷入第一孔道110，对第一孔道110内一级喷头320喷出的火焰进行降温，进而减少一级燃烧器燃烧生成的Nox。

优选地，如图1和图2所示，第二孔道120内的助燃气体通过第三孔道130喷入第一孔道110的喷射方向为第一方向，一级喷头320喷射的火焰方向为第二方向，第一方向与第二方向之间的夹角a为锐角。示例性地，该夹角a可以是40°、45°或60°等，使得由第三孔道130喷入第一孔道110的助燃气体既能起到降低火焰温度的效果，又不会影响火焰正常的燃烧。

可选地，如图1和图2所示，第三孔道130的数量为多个，且多个连通口沿第一孔道110的周向均匀分布，使得由第三孔道130喷入第一孔道110的助燃气体能够在火焰的周向较为均匀地为其降温，以提高降温效果，进一步减少一级燃烧器的Nox排放量。

可选地，如图1和图2所示，二级喷头420与第二孔道120相邻设置，使得通过第二孔道120喷出的助燃气体与通过二级喷头420喷出的燃料气体能够更好地接触混合，进而达到充分燃烧的效果。

进一步地，如图1和图2所示，二级燃烧器和第二孔道120的数量均为多个且一一对应，进而使得气体燃烧器还具有多点燃烧模式，当多个二级燃烧器全部或部分开启时，多个二级喷头420在炉膛内分别喷出火焰，能够降低单个二级喷头420喷出火焰的峰值温度，进而减少了二级燃烧器的Nox排放量。

进一步地，如图1和图2所示，多个第二孔道120沿第一孔道110的周向均匀分布，由于多个第二孔道120与多个二级燃烧器一一对应，因此该结构设置使得多个二级喷头420沿第一孔道110的周向均匀分布，使得由二级燃烧器喷出的火焰分布较为分散且较为均匀，不仅可以避免相邻的两个二级喷头420喷出的火焰相互影响，还能够进一步降低单个二级喷头420喷出火焰的峰值温度，以进一步减少二级燃烧器的Nox排放量。

需要说明的是，本实施例中，第二孔道120和第三孔道130的数量均为多个，因而可以是多个第三孔道130均与同一个第二孔道120连通，也可以是多个第三孔道130分别与多个第二孔道120连通，并且，第二孔道120的数量和第三孔道130的数量可以相同也可以不同，在本实施例的技术方案中，如图1和图2所示，第二孔道120的数量多于第三孔道130的数量，且第二孔道120和第三孔道130均沿第一孔道110的周向均匀分布，使得烧嘴砖100的整体结构强度较为均匀，进而避免烧嘴砖100局部位置开裂的问题。

可选地，如图1和图2所示，一级燃烧器还包括引射器500，引射器500包括依次连通的燃料喷嘴510、收缩管520、混合管530以及扩散管540，燃料喷嘴510用于引入燃料气体，收缩管520还与第一风道210连通，扩散管540还与一级进气管310的第一端连通，由此实现一级进气管310的第一端既能够引入燃料气体又与第一风道210连通。

进一步地，如图1和图2所示，燃料喷嘴510与收缩管520连通的一端为第五端，收缩管520与第一风道210连通的一端为第六端，第五端的端面与第六端的端面平齐，使得燃料气体与助燃气体尽量能够在进入收缩管520后进行混合，而避免其二者在第一风道210内混合，以提高燃料气体和助燃气体的混合效果，还能够避免第一风道210内混入燃料气体的问题；在另一个实施例中，燃料喷嘴510与收缩管520连通的一端为第五端，第五端伸入于收缩管520，该结构设置同样可以达到提高燃料气体和助燃气体混合效果的同时避免第一风道210内混入燃料气体的技术效果。

进一步地，如图1和图2所示，第六端密封固定于第一风道210的内壁上，进一步避免第一风道210内混入燃料气体的问题。

可选地，如图2所示，本实施例中烧嘴砖100的横截面呈圆形结构，当然，在其他实施例中，烧嘴砖100的横截面也可以是如图3所示呈方形结构，或者，烧嘴砖100的横截面也可以是其他形状，此处不做过多限制。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.气体燃烧器，用于为反应炉提供热量，所述气体燃烧器包括烧嘴砖(100)，所述烧嘴砖(100)能够固定于所述反应炉的炉膛侧壁上，其特征在于，所述烧嘴砖(100)设有分别与所述炉膛连通的第一孔道(110)和第二孔道(120)，所述气体燃烧器还包括：

风箱(200)，所述风箱(200)设有相互隔开的第一风道(210)和第二风道(220)，助燃气体能够分别流通于所述第一风道(210)和所述第二风道(220)，所述第一风道(210)内设有第一风阀(211)，所述第一风阀(211)用于封堵和导通所述第一风道(210)，所述第二风道(220)内设有第二风阀(221)，所述第二风阀(221)用于封堵和导通所述第二风道(220)，所述第二风道(220)与所述第二孔道(120)连通；

一级燃烧器，所述一级燃烧器包括一级进气管(310)和一级喷头(320)，所述一级进气管(310)具有第一端和第二端，所述第一端与所述第一风道(210)连通，且所述第一端用于引入燃料气体，所述第二端置于所述第一孔道(110)内，所述一级喷头(320)设置于所述第二端；

二级燃烧器，所述二级燃烧器包括二级进气管(410)和二级喷头(420)，所述二级进气管(410)具有第三端和第四端，所述第三端用于引入所述燃料气体，所述第四端位于所述炉膛内，且所述二级喷头(420)设置于所述第四端；

所述烧嘴砖(100)还设有第三孔道(130)，所述第一孔道(110)与所述第二孔道(120)通过所述第三孔道(130)连通，所述第三孔道(130)与所述第一孔道(110)的连通处为连通口，所述连通口的高度高于所述一级喷头(320)的高度，所述第二孔道(120)内的助燃气体能够通过所述第三孔道(130)喷入所述第一孔道(110)。

2.根据权利要求1所述的气体燃烧器，其特征在于，所述第二孔道(120)内的所述助燃气体通过所述第三孔道(130)喷入所述第一孔道(110)的喷射方向为第一方向，所述一级喷头(320)喷射的火焰方向为第二方向，所述第一方向与所述第二方向之间的夹角为锐角。

3.根据权利要求1所述的气体燃烧器，其特征在于，所述第三孔道(130)的数量为多个，且多个所述连通口沿所述第一孔道(110)的周向均匀分布。

4.根据权利要求1-3任一项所述的气体燃烧器，其特征在于，所述二级喷头(420)与所述第二孔道(120)相邻设置。

5.根据权利要求4所述的气体燃烧器，其特征在于，所述二级燃烧器和所述第二孔道(120)的数量均为多个且一一对应。

6.根据权利要求5所述的气体燃烧器，其特征在于，多个所述第二孔道(120)沿所述第一孔道(110)的周向均匀分布。

7.根据权利要求1-3任一项所述的气体燃烧器，其特征在于，所述一级燃烧器还包括引射器(500)，所述引射器(500)包括依次连通的燃料喷嘴(510)、收缩管(520)、混合管(530)以及扩散管(540)，所述燃料喷嘴(510)用于引入所述燃料气体，所述收缩管(520)还与所述第一风道(210)连通，所述扩散管(540)还与所述第一端连通。

8.根据权利要求7所述的气体燃烧器，其特征在于，所述燃料喷嘴(510)与所述收缩管(520)连通的一端为第五端，所述第五端伸入于所述收缩管(520)；

或，所述燃料喷嘴(510)与所述收缩管(520)连通的一端为第五端，所述收缩管(520)与所述第一风道(210)连通的一端为第六端，所述第五端的端面与所述第六端的端面平齐。

9.根据权利要求8所述的气体燃烧器，其特征在于，所述第六端密封固定于所述第一风道(210)的内壁上。