CN205261541U - 一种可调隔离火焰的低NOx燃气燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可调隔离火焰的低NOx燃气燃烧器，该燃烧器包括主燃气喷嘴，在主燃气喷嘴外部由内向外依次包围有根部风通道、根部风风管、二次风通道以及二次风风管，在根部风通道出口处围绕主燃气喷嘴设有若干配风盘；在根部风风管的出口处设有一环形扩口，环形扩口由渐缩扩口和渐扩扩口构成，在环形扩口上均匀分布若干隔离火焰喷嘴。本实用新型双向扩口配合隔离火焰喷嘴之后，可以利用双向扩口的隔离作用与隔离火焰燃气流量流速之间的合理配合，在很大的负荷范围之内调节燃气在空间的分布，以及燃气与空气之间混合过程的快慢，从而满足不同工况下低NOx燃烧的要求，以实现高效低污染燃烧。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种燃气燃烧器，具体地说是低NOx燃气燃烧器。
背景技术
据低NOx燃烧原理，燃气燃烧器中的NOx来源主要是热力型NOx。为了降低燃气燃烧器的NOx排放量，主要的措施有两大类：第一，尽可能降低火焰温度，使得燃烧区域中局部温度不超过1500C，减少热力型NOx低生成量；第二，在主要的NOx生成区域维持还原性气氛，使得已经生成的NOx在还原性物质的作用下被还原为无害的N2。但是，由于燃气燃烧器的热负荷会随实际的需求变化，因此，燃料的投入量、空气的投入量会变化，导致火焰长度、燃烧的高温区域的位置也在变化，此时，要维持低NOx的燃烧条件会比较困难。因此，需要提出一种具有较为广泛的负荷适应性的可调燃烧器，保证在燃烧器的各种热负荷工况下，仍然能维持燃烧局部温度低、主要燃烧区还原性气氛的低NOx燃烧条件。
实用新型内容
实用新型目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种结构简单、可调节，负荷适应性好、可广泛应用且可以实现高效低污染燃烧的可调隔离火焰的低NOx燃气燃烧器。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为一种可调隔离火焰的低NOx燃气燃烧器，包括主燃气喷嘴，在主燃气喷嘴外部由内向外依次包围有根部风通道、根部风风管、二次风通道以及二次风风管，在根部风通道出口处围绕主燃气喷嘴设有若干配风盘；在根部风风管的出口处设有一环形扩口，环形扩口由渐缩扩口和渐扩扩口构成，在环形扩口上均匀分布若干隔离火焰喷嘴。渐缩扩口的作用是引导扩口内侧的根部风向集中于燃烧器轴线的中心区域流动，重点向轴线附近的燃气供应空气，而渐扩扩口的作用是引导扩口外侧的二次风向远离燃烧器轴线的方向流动，不要过早和中心的主燃烧区混合，在空间中形成一个有一定厚度的圆筒状隔离区，隔离主火焰和二次风，内侧渐缩扩口和外侧渐扩扩口相交形成一个环形的扩口，在这个过扣缝的圆周方向上，布置一圈隔离火焰喷嘴，向隔离区喷入一定流量的燃气，用于保持隔离区的还原性气氛，并且实现燃料的分级燃烧。
所述主燃气喷嘴包括一个喷嘴或多个喷嘴。
优选的，所述隔离火焰喷嘴的轴线与燃烧器轴线之间的夹角β＝-45°～45°，其中负的度数表示隔离火焰喷嘴的方向指向燃烧器轴线的方向，正的度数表示隔离火焰喷嘴的方向指向远离燃烧器轴线的方向。
优选的，所述渐扩扩口外壁与隔离火焰喷嘴轴线之间的夹角α1＝1°～89°。
优选的，所述渐缩扩口外壁与隔离火焰喷嘴轴线之间的夹角α2＝1°～89°。
优选的，所述若干隔离火焰喷嘴之间的间隔角度θ＝5°～180°。
有益效果：本实用新型双向扩口配合隔离火焰喷嘴之后，可以利用双向扩口的隔离作用与隔离火焰燃气流量流速之间的合理配合，在很大的负荷范围之内调节燃气在空间的分布，以及燃气与空气之间混合过程的快慢，从而满足不同工况下低NOx燃烧的要求，以实现高效低污染燃烧。
附图说明
图1是本实用新型根部风带有双向扩口和隔离火焰喷嘴的燃气燃烧器结构示意图，其中左图是通过轴线的剖视图，右图是从燃烧器喷嘴外沿轴线向内的试图；
图2是本实用新型根部风带有双向扩口和隔离火焰喷嘴的燃气燃烧器三维结构图；
图3是本实用新型根部风带有双向扩口和隔离火焰喷嘴的燃气燃烧器三维剖视图；
图4是本实用新型根部风带有双向扩口和隔离火焰喷嘴的燃烧器结构的一种实施方式的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
如图1-3所示，在燃气燃烧器的轴线上设置主燃气喷嘴1，主燃气喷嘴可以是一个，也可以是多个喷嘴，主燃烧器喷嘴1提供总燃气量的50～90％。主燃气喷嘴1被根部风包围，根部风的主要作用是为主要的燃气提供燃烧所需的第一批助燃空气，这部分空气占主燃气喷嘴1中燃气燃烧所需化学当量比空气量的60～99％(即根部风的总过量空气系数为0.6～0.99)，使得根部风和燃气形成的主燃烧区总体欠氧，形成还原性气氛，可以遏制NOx的生成。
根部风通道3包围在主燃气喷嘴1外部，其出口处安装配风盘2，配风盘2是包围在主燃烧器喷嘴1周围的开缝圆盘，主要功能帮助根部风和燃气充分混合，使得燃气可以尽快和空气接触并发生燃烧反应。同时，使得空气和燃气在中心的主燃烧区尽量分布均匀，避免局部的高浓度燃气和高浓度氧气区域重合形成局部高温区，从而减少热力型NOx的生成。
根部风通道3之外是二次风通道8，二次风通道8提供所有燃气所需的化学当量比空气量的1～70％，使得根部风和二次风的总过量空气系数控制在1.01～1.1之间。根部风通道和二次风通道之间是根部风风管7，根部风风管7出口处设置一个双向的环形扩口，该扩口同时具有内侧的渐缩扩口4和外侧的渐扩扩口6。这种双向的扩口结构的主要目的，是在根部风和二次风之间形成一个较为稳定并且有一定宽度的隔离带，使得二次风不要过早混入主燃烧区，在主燃烧区的空气消耗完之后，才逐步混入燃气进行燃烧，这会尽量保持主燃烧区和燃尽区均处于合理的氧浓度气氛，控制NOx的生成。
而在双向扩口的渐缩扩口4和渐扩扩口6形成的夹角之间，又在圆周方向上均匀设置了一圈隔离火焰喷嘴5。隔离火焰喷嘴5提供的燃气量是总燃气量的10～50％。这一圈喷嘴向根部风与二次风之间的隔离区喷入燃气，其主要作用有两个：第一，保证主燃烧区和二次风区之间的隔离带仍然有充分的燃气供应，是还原性的气氛；第二，实现“燃料分级”的思想，尽量把燃气更加均匀的分配到空间中，并且，隔离火焰喷嘴5的燃气是喷入烟气和空气发生交混的区域，也就是氧浓度相对不太高的区域进行燃烧，这也是一种防止热力型NOx生成的措施。由于隔离火焰喷嘴5中的燃气流量和流速是可调的，因此，双向扩口之间的隔离火焰喷嘴5中的燃气流量可用来调节燃气在空间中的分布情况，也可以用来调节二次风和主燃烧区之间混合的早晚，从而使得整个燃烧器在负荷变化的情况下，始终在最合理的燃气与空气混合过程中燃烧，从而最大限度地避免NOx的生成。
隔离火焰喷嘴的轴线与燃烧器轴线之间的夹角β＝-45°～45°，渐扩扩口外壁与隔离火焰喷嘴轴线之间的夹角α1＝1°～89°，渐缩扩口外壁与隔离火焰喷嘴轴线之间的夹角α2＝1°～89°，所有隔离火焰喷嘴之间的间隔角度θ＝5°～180°。
图4为一个实施方式，其原理如下：
(1)在燃气燃烧器的轴线上设置主燃气喷嘴1，本实施例中主燃气喷嘴是四个喷嘴，主燃烧器喷嘴1提供总燃气量的50～90％。主燃气喷嘴被根部风包围，根部风的主要作用是为主要的燃气提供燃烧所需的第一批助燃空气，这部分空气占主燃气喷嘴中燃气燃烧所需化学当量比空气量的60～99％(即根部风的总过量空气系数为0.6～0.99)，使得根部风和燃气形成的主燃烧区总体欠氧，形成还原性气氛，可以遏制NOx的生成。
(2)根部风通道中安装配风盘2，配风盘2是包围在主燃烧器喷嘴1周围的开缝圆盘，主要功能帮助根部风和燃气充分混合，使得燃气可以尽快和空气接触并发生燃烧反应。同时，使得空气和燃气在中心的主燃烧区尽量分布均匀，避免局部的高浓度燃气和高浓度氧气区域重合形成局部高温区，从而减少热力型NOx的生成。
(3)根部风通道3之外根部风风管7，根部风风管7之外是二次风通道8，二次风通道8之外是二次风风管9，二次风通道8提供所有燃气所需的化学当量比空气量的1～70％，使得根部风和二次风的总过量空气系数控制在1.01～1.1之间，使得燃气可以充分燃尽。
(4)根部风风管7的出口处设置一个双向的扩口，该扩口同时具有内侧的渐缩扩口4和外侧的渐扩扩口6。这种双向的扩口结构的主要目的，是在根部风和二次风之间形成一个较为稳定并且有一定宽度的隔离带，使得二次风不要过早混入主燃烧区，在主燃烧区的空气消耗完之后，才逐步混入燃气进行燃烧，这会尽量保持主燃烧区和燃尽区均处于合理的氧浓度气氛，控制NOx的生成。本实施例中渐缩扩口4外壁与隔离火焰喷嘴5轴线之间的夹角α2＝45°，渐扩扩口6外壁与隔离火焰喷嘴5轴线之间的夹角α1＝15°。
(5)本实施例中，在双向扩口的渐缩和渐扩扩口形成的夹角之间，又在圆周方向上均匀设置了一圈八个隔离火焰喷嘴5，每两个隔离火焰喷嘴5之间的夹角β＝45°。隔离火焰喷5嘴提供的燃气量是总燃气量的10～50％。这八个喷嘴向根部风与二次风之间的隔离区喷入燃气，其主要作用有两个：第一，保证主燃烧区和二次风区之间的隔离带仍然有充分的燃气供应，是还原性的气氛；第二，实现“燃料分级”的思想，尽量把燃气更加均匀滴分配到空间中，并且，隔离火焰喷嘴的燃气是喷入烟气和空气发生交混的区域，也就是氧浓度相对不太高的区域进行燃烧，这也是一种防止热力型NOx生成的措施。
(6)隔离火焰喷嘴5中的燃气流量和流速是可调的，因此，双向扩口之间的隔离火焰喷嘴5中的燃气流量可用来调节燃气在空间中的分布情况，也可以用来调节二次风和主燃烧区之间混合的早晚，从而使得整个燃烧器在负荷变化的情况下，始终在最合理的燃气与空气混合过程中燃烧，从而最大限度地避免NOx的生成。
(7)本发明中的许多参数，如渐扩扩口与隔离火焰喷嘴轴线的夹角α1，渐缩扩口与隔离火焰喷嘴轴线的夹角α2，每两个喷嘴之间间隔的角度β，以及主燃气流量、隔离燃气流量、根部风风量、二次风风量，都是可以变化的，对不同的燃烧工况进行相应的调整。
本实用新型主要适于作为低NOx排放的燃气燃烧器，由于结构简单，调节功能易于实现，负荷适应性好，可以在燃用气体燃料的燃烧设备(例如锅炉、窑炉、加热炉等)广泛应用，实现高效低污染燃烧。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种可调隔离火焰的低NOx燃气燃烧器，其特征在于：包括主燃气喷嘴(1)，在主燃气喷嘴(1)外部由内向外依次包围有根部风通道(3)、根部风风管(7)、二次风通道(8)以及二次风风管(9)，在根部风通道(3)出口处围绕主燃气喷嘴(1)设有若干配风盘(2)；在根部风风管(7)的出口处设有一环形扩口，环形扩口由渐缩扩口(4)和渐扩扩口(6)构成，在环形扩口上均匀分布若干隔离火焰喷嘴(5)。
2.根据权利要求1所述一种可调隔离火焰的低NOx燃气燃烧器，其特征在于：所述主燃气喷嘴(1)包括一个喷嘴或多个喷嘴。
3.根据权利要求1所述一种可调隔离火焰的低NOx燃气燃烧器，其特征在于：所述隔离火焰喷嘴(5)的轴线与燃烧器轴线之间的夹角β＝-45°～45°。
4.根据权利要求1所述一种可调隔离火焰的低NOx燃气燃烧器，其特征在于：所述渐扩扩口(6)外壁与隔离火焰喷嘴(5)轴线之间的夹角α1＝1°～89°。
5.根据权利要求1所述一种可调隔离火焰的低NOx燃气燃烧器，其特征在于：所述渐缩扩口(4)外壁与隔离火焰喷嘴(5)轴线之间的夹角α2＝1°～89°。
6.根据权利要求1所述一种可调隔离火焰的低NOx燃气燃烧器，其特征在于：所述若干隔离火焰喷嘴(5)之间的间隔角度θ＝5°～180°。
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|---|---|---|---|---|
| CN108397772A (zh) * | 2018-05-07 | 2018-08-14 | 上海全颉环境设备有限公司 | 一种燃烧头 |
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- 2015-11-16 CN CN201520913136.1U patent/CN205261541U/zh not_active Expired - Fee Related
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