CN203687035U - 一种内旋流外直流的无焰燃烧器 - Google Patents

一种内旋流外直流的无焰燃烧器 Download PDF

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米建春
梅振锋
王飞飞
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    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Abstract

本实用新型涉及一种内旋流外直流的无焰燃烧器,它包括一内筒,一与内筒始端连通的旋流蜗壳,一套在内筒外部的外筒,以及一贯穿旋流蜗壳和内筒中心的中心管;其中,外筒一部分固定在燃烧炉内,该部分侧壁上沿周向均匀设置若干出流方向与内筒的轴向成夹角的外燃气喷嘴;中心管进口段位于旋流蜗壳外部,中心管的出口段位于内筒的外部且末端密封;中心管出口段沿周向均匀设置若干内燃气喷嘴,内燃气喷嘴的出流方向垂直于中心管的轴向;在中心管出口段设置一包裹该出口段和内燃气喷嘴的圆柱形稳焰器,内燃气喷嘴穿透所述圆柱形稳焰器的侧壁;在外筒的外部设置一环形柱状保护套,环形柱状保护套包裹外筒位于燃烧炉内的部分和外燃气喷嘴;在环形柱状保护套与圆柱形稳焰器之间留有与内筒的内部空间连通的环形气流通道。

Description

一种内旋流外直流的无焰燃烧器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种燃气燃烧器,特别是关于一种内旋流外直流的无焰燃烧器。背景技术
[0002] 近年来,我国各大城市频繁出现“雾霾围城”,其产生的一大原因,就是大量小型燃煤锅炉长期排放的污染物已成为环境不可承受之重。大气污染问题的集中爆发引起了政府的高度重视和民众的广泛关注。自2011年起,大部分的省会城市紧急推出“禁煤令”,许多地方政府出台了鼓励锅炉“煤改气”的补贴政策。2013年8月,国务院下发《关于加快发展节能环保产业的意见》,提出要推广高效燃气锅炉。同年9月,国务院发布《大气污染防治行动计划》,明确提出全面整治燃煤小锅炉,加快推进“煤改气”工程建设。可以预见,这些政策的实施,势必推动燃气燃烧技术新一轮快速发展。
[0003] 众所周知,相比于煤和石油,天然气燃烧时产生的污染物最少,是相对清洁的燃料。但天然气燃烧时,氮氧化物的排放不可避免。目前二次公开征求意见的最新国家标准《锅炉大气污染物排放标准》中,对氮氧化物排放提出了极其严格的要求,即在京津冀、长三角和珠三角等重点地区对燃气锅炉设置特别排放限值为150mg/m3,定于2014年7月正式实施。届时,传统的燃气燃烧技术要实现氮氧化物达标排放十分困难,新型低氮燃气燃烧技术的研发显得尤为迫切。
[0004] 无焰燃烧是一种新型低氮燃烧技术,与传统燃烧相比,其氮氧化物排放可降低70%以上。特别是将其应用于燃烧天然气时,其氮氧化物排放可低于80mg/m3。在钢铁行业中,采用蓄热体先回收高温烟气的余热再用于预热助燃空气至1000°C以上的方式,成功实现了燃气的无焰燃烧,并在行业内得到了推广。但在锅炉行业中,由于锅炉的排烟温度较低(一般小于200°C),难以将助燃空气预热至1000°C以上,因而目前无论是在电站锅炉还是工业锅炉上,无焰燃烧还没有得到应用。
发明内容
[0005] 针对上述问题,本实用新型的目的是提供一种无需预热助燃空气即可实现无焰燃烧的内旋流外直流的无焰燃烧器。
[0006] 为实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案:一种内旋流外直流的无焰燃烧器,其特征在于,它包括:一水平设置且两端敞口的内筒,一与所述内筒的始端连通的旋流蜗壳,一套置在所述内筒外部且两端与所述内筒密封连接的外筒,以及一贯穿所述旋流蜗壳和内筒中心的中心管;其中,所述外筒的一部分固定在燃烧炉内,且位于燃烧炉内的所述外筒侧壁上沿周向均匀设置有若干外燃气喷嘴,所述外燃气喷嘴的一端与所述外筒连通,另一端的出流方向与所述内筒的轴向成夹角;位于燃烧炉外的所述外筒侧面与一外筒入口管连通;所述中心管的进口段位于所述旋流蜗壳外部且与所述旋流蜗壳密封连接,所述中心管的出口段位于所述内筒的外部且末端密封;在所述中心管的出口段沿周向均匀设置若干与所述中心管连通的内燃气喷嘴,所述内燃气喷嘴的出流方向垂直于所述中心管的轴向;在所述中心管的出口段设置一包裹该出口段和所述内燃气喷嘴的圆柱形稳焰器,所述内燃气喷嘴穿透所述圆柱形稳焰器的侧壁;在所述外筒的外部设置一环形柱状保护套,所述环形柱状保护套包裹所述外筒位于燃烧炉内的部分和所述外燃气喷嘴;在所述环形柱状保护套与所述圆柱形稳焰器之间留有与所述内筒的内部空间连通的环形气流通道。
[0007] 所述外燃气喷嘴的出流方向与所述内筒的轴向之间的夹角为10°〜30°。
[0008] 所述环形柱状保护套与所述圆柱形稳焰器之间的环形气流通道的环形截面积为所述中心管内圆截面积的11〜13倍。
[0009] 所述圆柱形稳焰器和环形柱状保护套均采用耐火材料制成,且所述圆柱形稳焰器的末端与所述环形柱状保护套的末端平齐。
[0010] 所述外筒的末端与所述内筒的末端平齐。
[0011] 所述外筒的外部套置一环形挡板,所述环形挡板的外边缘设置有若干与燃烧炉连接的螺栓孔。
[0012] 本实用新型由于采取以上技术方案,其具有以下优点:1、本实用新型无需预热助燃空气即可实现无焰燃烧,故可在燃气锅炉上使用,有利于无焰燃烧在锅炉行业内的应用和推广。2、本实用新型的外燃气喷嘴的出流方向与中心管的中心线成一定夹角,保证了燃气和助燃空气在相遇前能够被燃烧炉内的高温烟气充分加热和稀释;此外,外燃气喷嘴其出口管径小,保证了燃气喷入炉内时具有较高的出流速度,有利于无焰燃烧的实现。3、本实用新型的旋流蜗壳有利于助燃空气和中心管的出流燃气的相互混合,能够强化有焰燃烧时的燃气燃烧,缩短暖炉所需时间。4、本实用新型的圆柱形稳焰器采用耐火材料制成,有利于有焰燃烧时的稳焰,且可保护中心管的末端和内燃气喷嘴不被烧损。5、本实用新型的环形柱状保护套采用耐火材料制成,有利于保护外筒位于燃烧炉内的部分和外燃气喷嘴不被烧损。
附图说明
[0013] 图1是本实用新型的结构示意图;
[0014] 图2是图1略去圆柱形稳焰器和环形柱状保护套后的A-A向视图。
具体实施方式
[0015] 下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
[0016] 如图1、图2所示,本实用新型包括内筒1、外筒2、中心管3、环形挡板4、圆柱形稳焰器5和环形柱状保护套6。
[0017] 本实用新型的内筒I水平设置且两端敞口,其始端与一旋流蜗壳7连通。外筒2套置在内筒I的外部,其两端均与内筒I密封连接,并且外筒2的末端与内筒I的末端平齐。外筒2的一部分伸入燃烧炉(图中未示出),并且通过套置在其外部的环形挡板4与燃烧炉紧固连接(也可通过其它方式与燃烧炉紧固连接)。外筒2位于燃烧炉外的一端侧面与一外筒入口管8连通;外筒2位于燃烧炉内的部分,在其侧壁上沿周向均匀设置若干外燃气喷嘴9 ;外燃气喷嘴9的一端与外筒2连通,另一端的出流方向与内筒I的轴向成夹角。
[0018] 中心管3贯穿旋流蜗壳7和内筒I的中心,其进口段位于旋流蜗壳7外部且与旋流蜗壳7密封连接,其出口段位于内筒I外部且其末端封闭。在中心管3的出口段沿周向均勻设置若干内燃气喷嘴10,内燃气喷嘴10的一端与中心管3连通,另一端的出流方向垂直于中心管3的轴向。
[0019] 圆柱形稳焰器5设置在中心管3的出口段,并且包裹住中心管3的出口段以及内燃气喷嘴10,内燃气喷嘴10穿透圆柱形稳焰器5的侧壁使中心管3的内部空间与燃烧炉内空间连通。
[0020] 环形柱状保护套6由耐火材料制成,它覆盖于外筒2的外部,并且包裹住外筒2位于燃烧炉内的部分以及外燃气喷嘴9 ;环形柱状保护套6的一端紧靠环形挡板4的一侧,另一端与圆柱形稳焰器5的末端平齐。在环形柱状保护套6与圆柱形稳焰器5之间形成与内筒I内部空间连通的环形气流通道。
[0021] 在上述实施例中,外燃气喷嘴9的出流方向与内筒I的轴向之间的夹角可以是
10。〜30°。
[0022] 在上述实施例中,环形柱状保护套6与圆柱形稳焰器5之间的环形气流通道的环形截面积可以为中心管3内圆截面积的11〜13倍。
[0023] 在上述实施例中,圆柱形稳焰器5可以采用耐火材料制成。
[0024] 在上述实施例中,环形挡板4靠近外边缘处可以设置多个用于连接燃烧炉的安装孔。
[0025] 本实用新型在使用时,初始时刻燃烧炉处于冷态阶段,炉内温度较低,此时应切断外筒入口管8处的燃气,并逐渐增大进入中心管3的燃气流量和进入旋流蜗壳7的助燃空气流量,使本实用新型在有焰燃烧模式下工作,进行暖炉。在上述暖炉过程中,应注意控制进入中心管3的燃气流量在一定范围内,避免过大或者过小导致熄火。当燃烧炉内的温度超过燃气的自燃温度后,燃烧炉进入热态阶段,此时应切断进入中心管3的燃气,打开并逐渐增大外筒入口管8处的燃气流量,同时进入旋流蜗壳7的助燃空气流量也相应增大,直至达到本实用新型的设计功率,使本实用新型在无焰燃烧模式下工作。
[0026] 本实用新型仅以上述实施例进行说明,各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的,在本实用新型技术方案的基础上,凡根据本实用新型原理对个别部件进行的改进和等同变换,均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种内旋流外直流的无焰燃烧器,其特征在于,它包括: 一水平设置且两端敞口的内筒, 一与所述内筒的始端连通的旋流蜗壳, 一套置在所述内筒外部且两端与所述内筒密封连接的外筒,以及 一贯穿所述旋流蜗壳和内筒中心的中心管; 其中,所述外筒的一部分固定在燃烧炉内,且位于燃烧炉内的所述外筒侧壁上沿周向均匀设置有若干外燃气喷嘴,所述外燃气喷嘴的一端与所述外筒连通,另一端的出流方向与所述内筒的轴向成夹角;位于燃烧炉外的所述外筒侧面与一外筒入口管连通;所述中心管的进口段位于所述旋流蜗壳外部且与所述旋流蜗壳密封连接,所述中心管的出口段位于所述内筒的外部且末端密封;在所述中心管的出口段沿周向均匀设置若干与所述中心管连通的内燃气喷嘴,所述内燃气喷嘴的出流方向垂直于所述中心管的轴向;在所述中心管的出口段设置一包裹该出口段和所述内燃气喷嘴的圆柱形稳焰器,所述内燃气喷嘴穿透所述圆柱形稳焰器的侧壁;在所述外筒的外部设置一环形柱状保护套,所述环形柱状保护套包裹所述外筒位于燃烧炉内的部分和所述外燃气喷嘴;在所述环形柱状保护套与所述圆柱形稳焰器之间留有与所述内筒的内部空间连通的环形气流通道。
2.如权利要求1所述的一种内旋流外直流的无焰燃烧器,其特征在于,所述外燃气喷嘴的出流方向与所述内筒的轴向之间的夹角为10°〜30°。
3.如权利要求1所述的一种内旋流外直流的无焰燃烧器,其特征在于,所述环形柱状保护套与所述圆柱形稳焰器之间的环形气流通道的环形截面积为所述中心管内圆截面积的11〜13倍。
4.如权利要求2所述的一种内旋流外直流的无焰燃烧器,其特征在于,所述环形柱状保护套与所述圆柱形稳焰器之间的环形气流通道的环形截面积为所述中心管内圆截面积的11〜13倍。
5.如权利要求1至4中任一项所述的一种内旋流外直流的无焰燃烧器,其特征在于,所述圆柱形稳焰器和环形柱状保护套均采用耐火材料制成,且所述圆柱形稳焰器的末端与所述环形柱状保护套的末端平齐。
6.如权利要求1至4中任一项所述的一种内旋流外直流的无焰燃烧器,其特征在于,所述外筒的末端与所述内筒的末端平齐。
7.如权利要求5所述的一种内旋流外直流的无焰燃烧器,其特征在于,所述外筒的末端与所述内筒的末端平齐。
8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种内旋流外直流的无焰燃烧器,其特征在于,所述外筒的外部套置一环形挡板,所述环形挡板的外边缘设置有若干与燃烧炉连接的螺栓孔。
9.如权利要求5所述的一种内旋流外直流的无焰燃烧器,其特征在于,所述外筒的外部套置一环形挡板,所述环形挡板的外边缘设置有若干与燃烧炉连接的螺栓孔。
10.如权利要求6所述的一种内旋流外直流的无焰燃烧器,其特征在于,所述外筒的外部套置一环形挡板,所述环形挡板的外边缘设置有若干与燃烧炉连接的螺栓孔。
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