CN202182467U - 燃料分级多股直上火焰低nox气体燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种燃料分级多股直上火焰低NOX气体燃烧器，包括火盆砖、消声筒体，设置在火盆砖和消声筒体中心的燃料枪，设置在燃料枪一侧的长明灯，及设置在消声筒体外部一侧的进风口及调风碟阀，其中：火盆砖中部设计有一腰部窄上下端宽的渐收渐扩风道口，火盆砖外环设计有凹槽，风道口中心设置燃料枪主喷头，凹槽内设置燃料枪辅喷头；所述的燃料枪上设置有燃料气入口，燃料气入口通过主气枪连接燃料枪主喷头，通过辅气枪连接燃料枪辅喷头，且燃料枪主喷头处设置有包括锥形稳焰盘和V形稳焰块的稳焰器。本实用新型采用了燃料分级、强化混合、烟气回流、分段燃烧、降低燃烧火焰中心温度、扼制NOx生成的燃烧技术，降低了烟气中NOX生成量。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃烧器，特别指一种适应于炼油厂立管立式或圆筒型加热炉如常减压加热炉等中使用，并实现燃料分级多股直上火焰燃烧和大幅度降低烟气中NOx污染物排放量，低噪音运行的燃料分级多股直上火焰低NOX气体燃烧器。
背景技术
根据市场动态、炼厂加热炉向大型化发展方向及各方信息了解，目前国内石油炼化行业中，常减压装置中使用的圆形火焰燃烧器，在使用过程中发现烟气排放中NOx浓度偏高、氧含量与CO不好调整,火焰有时飘散、炉管受热不够均匀、易结焦等现象。随着国家对环境排放以及对低碳经济和节能降耗的要求不断提高,研制一种高效燃烧，幅射温度均匀,低污染排放的燃料分级多股直上火焰气体燃烧器来替代原圆形火焰燃烧器，市场前景将很广阔。
发明内容
本实用新型的目的是针对背景技术中存在的缺陷和问题加以改进和创新，提供一种不仅适应300度助燃空气燃烧还适应高温助燃空气达450度的燃烧,为烟气余热能的充分利用创造条件，达到高效节能，低NOX烟气排放目的的燃料分级多股直上火焰低NOX气体燃烧器。
本实用新型的技术方案是构造一种固定设置在加热炉炉体上的燃烧器，包括火盆砖、消声筒体，设置在火盆砖和消声筒体中心的燃料枪，设置在燃料枪一侧的长明灯，及设置在消声筒体外部一侧的进风口及调风碟阀，其中：
火盆砖中部设计有一腰部窄上下端宽的渐收渐扩风道口，火盆砖外环设计有凹槽，风道口中心设置燃料枪主喷头，凹槽内设置燃料枪辅喷头；
所述的燃料枪上设置有燃料气入口，燃料气入口通过主气枪连接燃料枪主喷头，通过辅气枪连接燃料枪辅喷头，且燃料枪主喷头处设置有包括锥形稳焰盘和V形稳焰块的稳焰器。
本实用新型的优点及有益效果：
本实用新型采用了燃料分级、强化混合、烟气回流、分段燃烧、降低燃烧火焰中心温度、扼制NOx生成的燃烧技术，有效的降低了烟气中NOX生成量。本实用新型适应于立管立式或圆筒炉及相类似炉型中使用，并实现燃料分级多股直上火焰燃烧和大幅度降低烟气中NOx污染物排放量，满足加热炉装置对产品产能深度加工所需的热能。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图2是图1俯视图。
图3是本实用新型燃料枪主喷头结构示意图。
图4是本实用新型燃料枪辅喷头结构示意图。
图5是图4剖面结构示意图。
具体实施方式
由图1至5可知，本实用新型固定设置在加热炉炉体上，包括火盆砖1、消声筒体2，设置在火盆砖1和消声筒体2中心的燃料枪4，设置在燃料枪4一侧的长明灯3，及设置在消声筒体2外部一侧的进风口及调风碟阀5，其中：
火盆砖1中部设计有一腰部窄上下端宽的渐收渐扩风道口7，火盆砖1外环设计有凹槽9，风道口7中心设置燃料枪主喷头8，凹槽9内设置燃料枪辅喷头10；
所述的燃料枪4上设置有燃料气入口11，燃料气入口11通过主气枪连接燃料枪主喷头8，通过辅气枪连接燃料枪辅喷头10，且燃料枪主喷头8处设置有包括锥形稳焰盘12和V形稳焰块13的稳焰器6。
本实用新型所述的消声筒体2和调风碟阀5的内、外筒体采用绝热柱固定连接，内筒采用多孔板结构，消声筒体2和调风碟阀5的衬内设置有隔热消声材料。所述的长明灯3设置在燃料枪主喷头8一侧引燃燃料枪主喷头8。所述的燃料枪主喷头8上设置有稳燃的主喷头侧壁燃气喷孔14，和设置有带α夹角的主喷头一级燃气斜喷孔15，主喷头侧壁燃气喷孔14和主喷头一级燃气斜喷孔15形成中心火焰，且主喷头一级燃气斜喷孔15引燃燃料枪辅喷头10。所述的燃料枪辅喷头10上设置有稳燃的辅喷头侧壁燃气喷孔16，设置有带β夹角的辅喷头二级燃气小喷孔17，和设置有带γ夹角的辅喷头二级燃气大喷孔18，其中辅喷头二级燃气小喷孔17和辅喷头二级燃气大喷孔18形成外层火焰。所述的锥形稳焰盘12为圆形盘，套设在燃料枪主喷头8上，且盘上均匀的设置有孔。所述的V形稳焰块13为V形块，均匀的设置在锥形稳焰盘12四周，且V形块的凹面朝向燃料枪主喷头8，V形块上均匀的设置有孔。
本实用新型的结构原理：
本实用新型燃烧器由火盆砖1、消声筒体2、长明灯3、燃料枪4、调风蝶阀5、稳焰器6等构成，采用了燃料分级、强化混合、烟气回流、分段燃烧、降低燃烧火焰中心温度、扼制NOx生成的燃烧技术。其中：
火盆砖1中心设有一个渐收渐扩的风道口7，火盆外环上设计了四个穿过燃料枪辅喷头10的凹槽9。安装在火盆中的燃料枪4设置了一个燃料气入口11，其带一个燃料枪主喷头8的主气枪和带四个燃料枪辅喷头10的辅气枪。
在燃料枪主喷头8上设计了四个主喷头侧壁燃气喷孔14和四个夹角为α的主喷头一级燃气喷孔15，见图3。喷出的高速燃气以细流和一定角度穿过并淹没在火盆砖内助燃空气流中，改善了燃气与空气的相遇条件，提高了两者混合强度, 此时在长明灯3火焰的引燃下燃烧，形成过氧的中心火焰。由于主喷头喷出的燃气量小，而与之混合的空气是全额配风量，进行的是高过剩空气量下的混合燃烧，燃烧火焰温度较低，所以温度型NOx生成量也低。主喷头侧壁燃气喷孔14的火焰在稳焰器部件的作用下起到稳燃的作用，主喷头一级燃气喷孔15的火焰在稳烟器6的作用下起到点燃辅喷头二级燃气的作用。在四个燃料枪辅喷头10上各设计了一个辅喷头侧壁燃气喷孔16、一个带β夹角的辅喷头二级燃气小喷孔17、一个带γ夹角的辅喷头二级燃气大喷孔18，见图4、5。喷出的高速燃气以细流和一定角度穿过并淹没在中心火焰的过氧烟气流中，改善了燃气与空气的相遇条件，提高了两者混合强度。此时在主喷头一级燃气喷孔火焰的引燃下燃烧，侧壁燃气喷孔的火焰在稳焰器部件的作用下起到稳燃的作用，二级燃气喷孔的火焰在稳烟器部件的作用下形成外层火焰,进一步强化了火焰稳定燃烧。由于辅喷头喷出的燃气流量大，而与之混合的空气是中心火焰的过氧烟气，氧浓度降低，进行的是燃料过浓下的混合燃烧，燃烧火焰温度低，所以NOx的生成受到抑制。由于一、二级燃气都是在非化学当量比下的混合燃烧，燃烧温度低，所以NOx生成受到抑制，当两组浓淡燃烧分别完成后，剩余燃气和剩余空气在火焰上部组合实现完全燃烧，因此燃烧温度和氧浓度都低，NOx生成再次受到抑制；同时由于向炉膛内高速喷射二级燃料气的卷吸作用形成一个负压区，将与炉管进行热交换后温度已下降的烟气吸回，冷却外层火焰，实现了炉膛内烟气的内部循环，从而使整个圆形火焰温度降低1450℃以下，这就避免了N2与O2反应生成NO的温度条件，达到降低排放烟气中的NOX浓度目的，烟气中NOX浓度在60PPm以下。所述的燃料枪主喷头8、燃料枪辅喷头10各侧壁燃气喷孔和一、二级燃气喷孔面积大小与扩散角进行了优化设计, 从而保证了整个火焰燃烧温度的均匀性。
本实用新型消声筒体2和调风蝶阀5部件优化结构设计和隔热设计。内、外筒体连接采用绝热柱固定，内筒采用多孔板结构，衬有足够厚的隔热消声材料，声波在传播中经过多孔板和内衬隔热材料的阻尼性消音，燃烧噪音得到迅速衰减，实现燃烧器的低噪音排放，滿足燃烧器运行时噪音＜80dBA1m及筒体(2-0) 外表面温度低于60℃（不烫手）要求。同时调风蝶阀只控制总风量，不需分别对一次风和二次风进行调节，供给燃烧器火焰的根部风和直流风由稳焰器部件通风面积占总风道面积的比例依并流原理分配，避免了因一、二次风人工手动调节比例不当而导致的燃烧不充分。
本实用新型采用了新型的稳焰器6设计，锥形稳焰盘12和V形稳焰块13的结合使用，提高了火盆砖风道入口或燃烧室中的气流速度，并在入口处形成较大阻力的阻档，构成撞击混合从而增加气流的絮动尺度，强化了燃气与空气的混合，锥形稳焰盘12和V形稳焰块13内部则产生低压回流区，再加稳焰器部件外部二级燃料气高速射流的卷吸作用形成的负压，实现了炉膛内烟气回流，燃气经过时被内、外回流的高温烟气点燃。由于主、辅喷头的多重侧壁稳焰喷孔设计，因此燃烧器一、二级燃料气燃烧形成非常刚直、稳定的火焰。
本实用新型还适应燃烧器处炉膛压力-20Pa～-40Pa，自然供风条件下,燃烧仍处正常状态。
本实用新型的工作原理：
本实用新型在使用过程中，具有一定压力(80Pa左右或300Pa左右)的高温(300度左右戓450度左右) 助燃空气由内外压差及炉膛负压造成的吸力强制送入，通过调风蝶阀5并按燃烧需要风量调节后经消声筒体2内筒进入火盆砖1内风道口7，因内筒和蝶阀内壁为多孔板，内、外壁间嵌入了足够厚的消声保温棉，由此吸附因助燃空气在风道中高速流动而产生的大部分噪音，声波在传播中经过多孔板和内衬隔热材料的阻尼性消音，燃烧噪音得到迅速衰减，从而使燃烧器在运行中处于低噪音状态，并可使风箱外表面温度符合规范要求。
本实用新型安装在火盆中的燃料枪4设置了带一个燃料枪主喷头8的主气枪和带四个燃料枪辅喷头10的辅气枪。在燃料枪主喷头8上设计了四个侧壁燃气喷孔和四个夹角为α的一级燃气喷孔；在四个燃料枪辅喷头10上各设计了一个侧壁燃气喷孔、一个带β夹角的二级燃气小喷孔、一个带γ夹角的二级燃气大喷孔。通过主、辅喷头喷出的高速燃气以细流和一定角度穿过并淹没在火盆砖内助燃空气流中，改善了燃气与空气的相遇条件，提高了两者混合强度, 此时在长明灯3火焰的引燃下燃烧。由于主喷头喷出的燃气量小，而与之混合的空气是全额配风量，进行的是高过剩空气量下的混合燃烧，形成过氧的中心火焰，燃烧火焰温度较低，所以温度型NOx生成量也低。主喷头侧壁燃气喷孔的火焰在稳焰器部件的作用下起到稳燃的作用，一级燃气喷孔的火焰在稳烟器部件的作用下起到点燃辅喷头二级燃气的作用。辅喷头喷出的燃气在主喷头火焰的引燃下燃烧，侧壁燃气喷孔的火焰在稳焰器部件的作用下起到稳燃的作用，二级燃气喷孔的火焰在稳烟器部件的作用下形成外层火焰,进一步强化了火焰稳定燃烧。由于辅喷头喷出的燃气流量大，而与之混合的空气是中心火焰的过氧烟气，氧浓度降低，进行的是燃料过浓下的混合燃烧，燃烧火焰温度低，所以NOx的生成受到抑制。当两组不同浓淡燃烧分别完成后，剩余燃气和剩余空气在火焰上部组合实现完全燃烧，因此燃烧温度和氧浓度都低，NOx生成再次受到抑制。从而达到了降低烟气排放中NOx浓度的目的，烟气中NOX浓度在60PPm以下。
本实用新型由于火盆砖1中心渐收渐扩的风道口7，结合稳焰器6锥形稳焰盘12和V形稳焰块13的使用，提高了火盆砖风道入口或燃烧室中的气流速度，并在入口处形成较大阻力的阻档，构成撞击混合从而增加气流的絮动尺度，强化了燃气与空气的混合，锥形稳焰盘和V形稳焰块内部则产生低压回流区，再加稳焰器部件外部二级燃料气高速射流的卷吸作用形成的负压，实现了炉膛内部烟气回流，燃气经过时被内、外回流的高温烟气点燃，由于主、辅喷头的多重侧壁稳焰喷孔设计，因此燃烧器一、二级燃料气燃烧形成非常刚直、稳定的火焰。
本实用新型燃烧试验证明，火盆砖1的内腔设计配合燃气枪4主、辅喷头喷孔特定角度和特定大小设计，一方面将主喷头占燃料总量25%的一级燃料气分成八股细流，增加了燃气与总的助燃空气流的接触面积，改善燃料气与空气的相遇条件，提高了两者混合强度，在长明灯3火焰的引燃下燃烧，形成过氧的中心火焰，此火焰又是点燃辅喷头二级燃料气的稳定火源。另方面将辅喷头占燃料总量65%的二级燃料气分成四组十二股细流，增加了燃气与过氧中心焰烟气的接触面积，改善燃料气与空气的相遇条件，提高了两者混合强度，在中心焰的引燃下燃烧，形成刚直、稳定的外层火焰。结合新型稳焰器6的特别设计，本实用新型将燃料分级、强化混合、烟气回流、分段燃烧、降低燃烧火焰中心温度、扼制NOx生成的低NOx燃烧技术做到了完善结合和充分运用,可使排烟的烟气中NOx浓度低于60PPm。
本实用新型高温空气燃烧试验证明：本实用新型的设计完全适应450度左右的助燃空气的条件使用。高温空气的供风可以提高燃烧温度和火焰的传播速度，增加燃烧区内的化学反应速度从而强化燃烧，而且获得的强化燃烧的火焰是稳定的、更刚强有力、附墙性更好, 这为对烟气余热的利用、节约燃料、降低能源消耗提供了另一种应用途径。
本实用新型自然燃烧试验证明：本实用新型流畅的内部结构设计，使得燃烧器空气阻力降小，在自然通风条件吋, 炉底抽力在-20Pa至-40Pa时，同样可获得很好的燃烧效果，扩大了本实用新型应用范围。
本实用新型所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (7)
1.一种燃料分级多股直上火焰低NOX气体燃烧器，固定设置在加热炉炉体上，其特征在于：
包括火盆砖（1）、消声筒体（2），设置在火盆砖（1）和消声筒体（2）中心的燃料枪（4），设置在燃料枪（4）一侧的长明灯（3），及设置在消声筒体（2）外部一侧的进风口及调风碟阀（5），其中：
火盆砖（1）中部设计有一腰部窄上下端宽的渐收渐扩风道口（7），火盆砖（1）外环设计有凹槽（9），风道口（7）中心设置燃料枪主喷头（8），凹槽（9）内设置燃料枪辅喷头（10）；
所述的燃料枪（4）上设置有燃料气入口（11），燃料气入口（11）通过主气枪连接燃料枪主喷头（8），通过辅气枪连接燃料枪辅喷头（10），且燃料枪主喷头（8）处设置有包括锥形稳焰盘（12）和V形稳焰块（13）的稳焰器（6）。
2.根据权利要求1所述的燃料分级多股直上火焰低NOX气体燃烧器，其特征在于所述的消声筒体（2）和调风碟阀（5）的内、外筒体采用绝热柱固定连接，内筒采用多孔板结构，消声筒体（2）和调风碟阀（5）的衬内设置有隔热消声材料。
3.根据权利要求1所述的燃料分级多股直上火焰低NOX气体燃烧器，其特征在于所述的长明灯（3）设置在燃料枪主喷头（8）一侧引燃燃料枪主喷头（8）。
4.根据权利要求1所述的燃料分级多股直上火焰低NOX气体燃烧器，其特征在于所述的燃料枪主喷头（8）上设置有稳燃的主喷头侧壁燃气喷孔（14），和设置有带α夹角的主喷头一级燃气斜喷孔（15），主喷头侧壁燃气喷孔（14）和主喷头一级燃气斜喷孔（15）形成中心火焰，且主喷头一级燃气斜喷孔（15）引燃燃料枪辅喷头（10）。
5.根据权利要求1所述的燃料分级多股直上火焰低NOX气体燃烧器，其特征在于所述的燃料枪辅喷头（10）上设置有稳燃的辅喷头侧壁燃气喷孔（16），设置有带β夹角的辅喷头二级燃气小喷孔（17），和设置有带γ夹角的辅喷头二级燃气大喷孔（18），其中辅喷头二级燃气小喷孔（17）和辅喷头二级燃气大喷孔（18）形成外层火焰。
6.根据权利要求1所述的燃料分级多股直上火焰低NOX气体燃烧器，其特征在于所述的锥形稳焰盘（12）为圆形盘，套设在燃料枪主喷头（8）上，且盘上均匀的设置有孔。
7.根据权利要求1所述的燃料分级多股直上火焰低NOX气体燃烧器，其特征在于所述的V形稳焰块（13）为V形块，均匀的设置在锥形稳焰盘（12）四周，且V形块的凹面朝向燃料枪主喷头（8），V形块上均匀的设置有孔。
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