CN205535800U - 高强预混式低氮氧化物气体燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高强预混式低氮氧化物气体燃烧器，实现长明灯采用便携式电子点火棒点火，再由长明灯点燃尾气枪或高瓦气枪的两级点火方式；兼顾开工高瓦工况和补充高瓦工况；通过预混管面积和环形风道面积的比例，及预混管侧壁上轴向和径向倾斜旋转的一级燃料喷孔与内接板上的二级燃料喷孔面积的比例实现燃料与空气分级、预混、分段燃烧，燃烧火焰刚直稳定，有效的降低了过剩空气系数，提高了燃烧效率，有效地抑制NO_X的生成量；筒体部件隔热消声性能优异；实现了高效、节能、低NO_X排放与低噪声的环保目的。

Description

高强预混式低氮氧化物气体燃烧器

技术领域

本实用新型涉及节能燃烧技术与环境保护领域，特别是涉及高强预混式低氮氧化物气体燃烧器。

背景技术

进入到上世纪90年代，随着节能和环保的需要，炼油、化工、化肥生产的制氢装置加热炉、一段反应炉开始了对各装置自产的尾气、解析气、脱附气等自产气体的再利用，不再将其送入火炬燃烧，再将含有热能的烟气排入大气中。传统的制氢顶烧燃烧器，装置运行中燃烧器将尾气和助燃空气混合后燃烧，为加热炉提供热量。由于开工阶段没有尾气，且装置运行中自产尾气又不够负荷，需要补充燃料，两种燃料热值差别较大，因此一般均需设置高压燃料与低压尾气二条供气系统，为此燃烧器也需设置二套供气与燃烧系统。因此，燃烧器结构和操作较为复杂和麻烦。同时，由于高压燃料或低压尾气燃烧均在燃烧器火盆转内完成，燃烧后烟气温度较高，故有一定量氮氧化物的生成，对环境有一定影响。

实用新型内容

基于此，有必要针对背景技术中存在的问题，提供一种高强预混式低氮氧化物气体燃烧器，能实现多种燃料在一个烧嘴中燃烧，结构简单、操作难度降低，且能大幅度降低烟气中氮氧化物排放量，满足制氢装置运行中所需的热能。

一种高强预混式低氮氧化物气体燃烧器，包括火盆砖、卡套在所述火盆砖上的筒体部件、设置在所述筒体部件顶端的稳定器以及分别通过所述稳定器插入所述筒体部件和火盆砖的尾气枪和长明灯，所述筒体部件内腔与所述火盆砖内腔连通，形成空气流道，所述筒体部件顶端位于所述稳定器的一侧设有进风口，所述进风口上设有调风蝶阀，所述尾气枪包括尾气接管、外枪管、内枪管和气喷头，所述内枪管插设在所述外枪管内，所述外枪管的顶端与所述内枪管密封连接，所述尾气接管与所述外枪管靠近顶端的一侧连接，所述气喷头分别与所述外枪管和内枪管的底端连接；

所述气喷头包括与所述外枪管连接的外接管、与所述内枪管连接的内接管、与所述外接管连接的外接板、与所述内接管连接的内接板以及连接所述外接板和内接板的围板，所述围板、外接板和内接板组成一个中空圆盘结构，所述围板与所述火盆砖之间形成环形风道，所述中空圆盘结构上设有多圈以圆盘中心呈同心圆分布且贯穿所述外接板和内接板的预混管，每个所述预混管侧壁上设有多个沿轴向和径向倾斜旋转的一级燃料喷孔，所述内接板上设有多圈以圆盘中心呈同心圆分布的二级燃料喷孔，所述预混管形成的多圈同心圆位于所述二级燃料喷孔形成的多圈同心圆之间。

在其中一个实施例中，所述筒体部件包括外筒体、设置在所述外筒体内的内筒体以及设置在所述外筒体和内筒体之间的隔热内衬，所述内筒体上分布有消声孔，所述稳定器设置在所述内筒体的顶端，所述进风口设置在所述内筒体顶端位于所述稳定器的一侧，所述尾气枪和长明灯分别通过所述稳定器插入所述内筒体和火盆砖内，所述内筒体内腔与所述火盆砖内腔连通形成空气流道。

在其中一个实施例中，所有所述预混管的面积之和与所述环形风道的面积比例为40:60。

在其中一个实施例中，所有所述一级燃料喷孔的面积之和与所有所述二级燃料喷孔的面积之和的比例为65:35。

在其中一个实施例中，所述稳定器上设有尾气枪高度调节装置，用于调整所述尾气枪通过所述稳定器插入所述内筒体和火盆砖的深度。

在其中一个实施例中，所述尾气枪还包括支撑部件，所述支撑部件位于所述内枪管的顶端。

在其中一个实施例中，所述高强预混式低氮氧化物气体燃烧器还包括高瓦器枪，所述支撑部件用于支撑所述高瓦器枪。

在其中一个实施例中，所述高瓦器枪包括高瓦管、设置在高瓦管顶端的高瓦接头、设置在高瓦管底端的高瓦喷头和设置在所述高瓦管靠近顶端的安装板，所述安装板用于将所述高瓦管固定在所述支撑部件上。

在其中一个实施例中，所述支撑部件包括支撑板和支撑杆，所述支撑杆用于支撑使用状态时的高瓦器枪，所述支撑板用于支撑备用状态时的高瓦器枪。

在其中一个实施例中，所述长明灯包括稳焰管以及插设在所述稳焰管内的瓦斯管和点火棒，所述瓦斯管的顶端设有瓦斯接头，所述瓦斯管的底端设有喷嘴，所述点火棒靠近顶端设有点火棒套管，所述稳焰管靠近顶端设有安装法兰，所述安装法兰用于固定所述稳焰管。

上述高强预混式低氮氧化物气体燃烧器，通过中空圆盘结构上的预混管及围板与火盆砖之间形成的环形风道将空气分级；通过预混管侧壁上的一级燃料喷孔和内接板上的二级燃料喷孔将燃料分级；还通过预混管和预混管上的一级燃料喷孔将燃料与空气预混，保证了低压低热值尾气的利用和补充加热炉高热值燃料的稳定燃烧，实现了分级燃烧，降低了火焰表面温度，有效抑制了氮氧化物的生成，从而实现燃烧烟气低氮氧化物的排放。

此外，上述高强预混式地氮氧化物气体燃烧器，能实现多种燃料在一个烧嘴中燃烧，开工阶段烧高瓦，运行中烧装置自产的低压低热值尾气，自尾气负荷不足时还能烧补充的高瓦。

附图说明

图1为一实施方式的高强预混式低氮氧化物气体燃烧器的结构示意图。

图2为图1中尾气枪的结构示意图。

图3为图2中气喷头的结构示意图。

图4为助燃空气和低压低热值尾气经过预混管的状态示意图。

图5为低压低热值尾气从预混管侧壁进入预混管的状态示意图。

图6为一实施方式的高瓦气枪的结构示意图。

图7为一实施方式的长明灯的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置”在另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件与另一个元件“连接”时，它可以是直接连接到另一个元件，或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1，一实施方式的高强预混式低氮氧化物气体燃烧器，包括火盆砖10、筒体部件20、稳定器30、尾气枪40和长明灯50。

其中，筒体部件20卡套在火盆砖10上，且筒体部件20内腔与火盆砖10内腔连通，形成空气流道。

稳定器30设置在筒体部件20的顶端。

筒体部件20的顶端位于稳定器30的一侧设有进风口200。进风口200上设有调风蝶阀210。

运行中，助燃空气经过装置高温烟气余热回收预热，一定压力的热空气（500Pa左右）进入对开调风蝶阀210，根据负荷大小，通过对开调风蝶阀210控制总风量，热空气进入筒体部件20内腔和火盆砖10内腔。

尾气枪40通过稳定器30插入筒体部件20和火盆砖10。

在本实施方式中，稳定器30上设有尾气枪高度调节装置32，用于调整尾气枪40通过稳定器30插入筒体部件20和火盆砖10的深度。

请查阅图2，尾气枪40包括尾气接管42、外枪管44、内枪管46和气喷头48。

其中，内枪管46插设在外枪管44内。外枪管44的顶端与内枪管46密封连接。

尾气接管42与外枪管44靠近顶端的一侧连接。

气喷头48分别与外枪管44和内枪管46的底端连接。

请参阅图3，气喷头48包括与外枪管44连接的外接管482、与内枪管46连接的内接管484、与外接管482连接的外接板486、与内接管484连接的内接板488以及连接上述外接板486与内接板488的围板487。

围板487、外接板486和内接板488组成一个中空圆盘结构。

围板487与火盆砖10之间形成环形风道。

上述中空圆盘结构上设有多圈以圆盘中心呈同心圆分布且贯穿外接板486和内接板488的预混管400。

其中，每个预混管400的侧壁上设有多个沿轴向和径向倾斜旋转的一级燃料喷孔402。

上述内接板488上设有多圈以圆盘中心呈同心圆分布的二级燃料喷孔404。

其中，预混管400形成的多圈同心圆位于二级燃料喷孔404形成的多圈同心圆之间。

运行中，气喷头48和火盆砖10内腔将进入火盆砖10内腔的热空气进行分级，通过预混管400的空气为一次空气，通过围板487与火盆砖10形成的环形风道的空气为二次空气，空气分级为燃烧器低氮氧化物燃烧创造了条件。

运行中，从管路来的装置自产全部低压低热值尾气由尾气接管42流向外枪管44和内枪管46形成的环隙，流向中空圆盘结构，从预混管400侧壁的多个沿轴向和径向倾斜旋转的一级燃料喷孔402喷出的为一级燃料，从内接板488上的二级燃料喷孔404喷出的为二级燃料，至此，低压低热值尾气流过气喷头48，实现了燃烧器的燃料分级。

一级燃料和一次空气预混实现一段燃烧，燃烧后烟气与二次空气、二级燃料混合实现二段燃烧，燃料与空气分级分段燃烧有效抑制了氮氧化物的生成量。

请参阅图4~5，一级燃料和一次空气在预混管内产生旋流预混，气体混合强度高，流体紊流度大，燃烧火焰稳定，有效降低了过剩空气系数，提高了燃烧效率，避免了因一、二次风调节比例不当而导致的燃烧不充分。

在本实施方式中，所有预混管400的面积之和与环形风道的面积比例约为40:60，即所有预混管400和环形风道分配一、二次空气的分配比例约为40:60。

所有一级燃料喷孔402的面积之和与二级燃料喷孔404的面积之和的比例约为65:35，即所有一级燃料喷孔402和二级燃料喷孔404分配一、二级燃料量的分配比例约为65:35。

一级燃料和一次空气预混实现一段燃烧，形成中心火焰层，此时是在低空气量高燃料浓度下燃烧，故降低了中心火焰温度，烟气继续向炉内垂直喷射，与二次燃料、二次空气混合实现二段燃烧，此时是在高空气量低燃料浓度下燃烧，由于一、二级燃料都是在非化学当量比下的混合燃烧，燃烧温度低，所以氮氧化物的生成受到抑制，当两组浓淡燃烧分别完成后，剩余燃料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较低，氮氧化物的生成再次受到抑制，达到降低排放烟气中氮氧化物浓度的目的，其排放的烟气浓度在100mg/Nm³以下。

此外，在预混管400侧壁上设置的多个沿轴向和径向倾斜旋转的一级燃料喷孔402产生的强旋流作用下，加速了一级燃料和一次空气的混合，增加了混合的均匀性，从而促进了燃烧反应，防止了火焰局部高温的产生，使火焰具有均匀的较低的温度水平。由于燃料与空气混合均匀性的增强，燃料可以在较低的过剩空气量实现完全燃烧，因此，燃烧过程中氧的分压力有所降低。在燃料强旋流作用下，旋流中心火道口处产生回流区，形成烟气自身循环，它不仅起到稳定火焰和加速燃烧反应的作用，同时也起到降低燃烧区温度和氧气浓度的作用，由此，氮氧化物生成收到抑制，从而减少了氮氧化物的排放。

在本实施方式中，筒体部件20包括外筒体22、设置在外筒体22内的内筒体24以及设置在外筒体22和内筒体24之间的隔热内衬26。

其中，内筒体24上分布有消声孔（图未示）。

可以理解，筒体部件20设置成上述结构以后，稳定器30设置在内筒体24的顶端，进风口200设置在内筒体24顶端位于稳定器30的一侧，尾气枪40和长明灯50分别通过稳定器30插入内筒体24和火盆砖10内，内筒体24内腔与火盆砖10内腔连通形成空气流道。

通过在内筒体24上分布消声孔，在内筒体24和外筒体22之间设置隔热内衬26，隔热保温性能优良，使燃烧器箱体向外散热损失降到最低，且具有消音作用，故在燃烧过程中有效降低了助燃空气在燃烧器内高速流动产生的噪音，其噪声可控制在80dB（A）以下，因而达到高效、节能、低噪声的环保目的。

在本实施方式中，上述高强预混式低氮氧化物气体燃烧器还包括高瓦气枪60。

上述高瓦气枪60用于制氢装置的开工工况和运行中尾气不足时补充高瓦负荷的工况。

请参阅图6，高瓦气枪60包括高瓦管62、设置在高瓦管62顶端的高瓦接头64、设置在高瓦管62底端的高瓦喷头66和设置在高瓦管62靠近顶端的安装板68。

为了支撑高瓦气枪60，尾气枪40还包括支撑部件，该支撑部件设置在内枪管46的顶端。

安装板68用于将高瓦管62固定在支撑部件上。

具体的，支撑部件包括支撑板492和支撑杆494。

其中，支撑杆494用于支撑使用状态时的高瓦气枪60，支撑板492用于支撑备用状态时的高瓦气枪60。

即使用状态时，高瓦气枪60插入内枪管46中并搁置在支撑杆494上，备用状态时，高瓦气枪60悬挂在支撑板492上，保证了在备用状态时不被烧坏。

长明灯50通过稳定器30插入筒体部件20和火盆砖10。

请参阅图7，长明灯50包括稳焰管52以及插设在稳焰管52内的瓦斯管54和点火棒56。

其中，瓦斯管54的顶端设有瓦斯接头540，瓦斯管54的底端设有喷嘴542。点火棒56靠近顶端设有点火棒套管560。稳焰管52靠近顶端设有安装法兰520，该安装法兰520用于固定稳焰管52。

上述高强预混式低氮氧化物气体燃烧器，采用便携式电子点火棒点燃长明灯50，再由长明灯50点燃尾气枪40或高瓦气枪60的两级点火方式。

点火时，打开点火棒套管560管盖，点火棒56插入，点火完后，点火棒56退出防止烧坏，盖住管盖。

上述高强预混式低氮氧化物气体燃烧器，实现长明灯采用便携式电子点火棒点火，再由长明灯点燃尾气枪或高瓦气枪的两级点火方式；兼顾开工高瓦工况和补充高瓦工况；通过预混管面积和环形风道面积的比例，及预混管侧壁上轴向和径向倾斜旋转的一级燃料喷孔与内接板上的二级燃料喷孔面积的比例实现燃料与空气分级、预混、分段燃烧，燃烧火焰刚直稳定，有效的降低了过剩空气系数，提高了燃烧效率，有效地抑制NO_X的生成量；筒体部件隔热消声性能优异；实现了高效、节能、低NO_X排放与低噪声的环保目的。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高强预混式低氮氧化物气体燃烧器，包括火盆砖、卡套在所述火盆砖上的筒体部件、设置在所述筒体部件顶端的稳定器以及分别通过所述稳定器插入所述筒体部件和火盆砖的尾气枪和长明灯，所述筒体部件内腔与所述火盆砖内腔连通，形成空气流道，所述筒体部件顶端位于所述稳定器的一侧设有进风口，所述进风口上设有调风蝶阀，其特征在于，所述尾气枪包括尾气接管、外枪管、内枪管和气喷头，所述内枪管插设在所述外枪管内，所述外枪管的顶端与所述内枪管密封连接，所述尾气接管与所述外枪管靠近顶端的一侧连接，所述气喷头分别与所述外枪管和内枪管的底端连接；

所述气喷头包括与所述外枪管连接的外接管、与所述内枪管连接的内接管、与所述外接管连接的外接板、与所述内接管连接的内接板以及连接所述外接板和内接板的围板，所述围板、外接板和内接板组成一个中空圆盘结构，所述围板与所述火盆砖之间形成环形风道，所述中空圆盘结构上设有多圈以圆盘中心呈同心圆分布且贯穿所述外接板和内接板的预混管，每个所述预混管侧壁上设有多个沿轴向和径向倾斜旋转的一级燃料喷孔，所述内接板上设有多圈以圆盘中心呈同心圆分布的二级燃料喷孔，所述预混管形成的多圈同心圆位于所述二级燃料喷孔形成的多圈同心圆之间。

2.根据权利要求1所述的高强预混式低氮氧化物气体燃烧器，其特征在于，所述筒体部件包括外筒体、设置在所述外筒体内的内筒体以及设置在所述外筒体和内筒体之间的隔热内衬，所述内筒体上分布有消声孔。

3.根据权利要求1所述的高强预混式低氮氧化物气体燃烧器，其特征在于，所有所述预混管的面积之和与所述环形风道的面积比例为40:60。

4.根据权利要求1所述的高强预混式低氮氧化物气体燃烧器，其特征在于，所有所述一级燃料喷孔的面积之和与所有所述二级燃料喷孔的面积之和的比例为65:35。

5.根据权利要求1所述的高强预混式低氮氧化物气体燃烧器，其特征在于，所述稳定器上设有尾气枪高度调节装置，用于调整所述尾气枪通过所述稳定器插入所述筒体部件和火盆砖的深度。

6.根据权利要求1所述的高强预混式低氮氧化物气体燃烧器，其特征在于，所述尾气枪还包括支撑部件，所述支撑部件位于所述内枪管的顶端。

7.根据权利要求6所述的高强预混式低氮氧化物气体燃烧器，其特征在于，所述高强预混式低氮氧化物气体燃烧器还包括高瓦气枪，所述支撑部件用于支撑所述高瓦气枪。

8.根据权利要求7所述的高强预混式低氮氧化物气体燃烧器，其特征在于，所述高瓦气枪包括高瓦管、设置在高瓦管顶端的高瓦接头、设置在高瓦管底端的高瓦喷头和设置在所述高瓦管靠近顶端的安装板，所述安装板用于将所述高瓦管固定在所述支撑部件上。

9.根据权利要求7或8所述的高强预混式低氮氧化物气体燃烧器，其特征在于，所述支撑部件包括支撑板和支撑杆，所述支撑杆用于支撑使用状态时的高瓦气枪，所述支撑板用于支撑备用状态时的高瓦气枪。

10.根据权利要求2所述的高强预混式低氮氧化物气体燃烧器，其特征在于，所述长明灯包括稳焰管以及插设在所述稳焰管内的瓦斯管和点火棒，所述瓦斯管的顶端设有瓦斯接头，所述瓦斯管的底端设有喷嘴，所述点火棒靠近顶端设有点火棒套管，所述稳焰管靠近顶端设有安装法兰，所述安装法兰用于固定所述稳焰管。