CN207019063U - 一种低热值/低压力燃气燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种低热值/低压力燃气燃烧器,解决燃烧低热值/低供气压力的工业尾气的锅炉、加热炉降低NOx排放技术问题，属于工业燃气燃烧器燃烧技术领域。其特征在于；中心风管、一次风通道、燃气通道、二次风通道、三次风通道，由里向外依次同轴设置，经一次风通道的一次风是旋流风，燃气通道的前端部置有多个向内喷射的内燃气喷嘴和多个向外喷射的外燃气喷嘴，经二次风通道的是直流风，经三次风通道三次风是旋流风，内燃气喷嘴喷出的燃气量为总燃气量的5～35%，一次风通道中喷出的风量为总风量的1%～15%。本实用新型结构简单、耦合了分级燃烧和浓淡燃烧方法，燃烧完全、火焰稳定、低NOx排放，适用于各种低热值/低压力燃气的燃烧器。

Description

一种低热值/低压力燃气燃烧器

技术领域

本实用新型涉及一种低热值/低压力燃气燃烧器, 尤其涉及燃烧低热值/低供气压力的工业尾气、废气的锅炉、加热炉的燃烧器，属于工业燃气燃烧器燃烧技术领域。

背景技术

在国内节能减排的大环境下，我国加大了对环境问题的治理力度，大气污染排放的限值也日趋严格，且限排的领域已经不仅仅局限在北方供暖、工业锅炉和电站锅炉，更是把降低NOx排放的要求对准了燃烧工业废气、工业副产气等的锅炉前。而这些工业废气一般都存在着供气压力低、热值低、含燃料型燃料等特点，燃烧存在着需长明火稳燃、燃尽困难、NOx的排放浓度高等问题。工业废气的低氮燃烧控制方法，不同于技术已十分成熟的高热值燃气燃烧器，燃料中的氮在较低温度下，也极容易与氧气结合生成NOx，即燃料型NOx的产生，致使工业废气的NOx排放浓度高。国内对于这类燃烧器的降低NOx排放技术研究较少，国际上也鲜有报道。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种低热值/低供气压力燃气低NOx燃烧器，进一步降低燃烧低热值/低供气压力的工业尾气/废气的锅炉/加热炉的NOx排放。

为了达到前述目的，采用的技术方案是：一种低热值/低压力燃气燃烧器，包括中心风管、燃气通道、空气通道、喉口、旋流器和燃气喷嘴，其特征在于；所述中心风管、燃气通道内管、燃气通道外管、外套管、喉口呈圆筒状，由里向外依次同轴设置；所述中心风管与所述燃气通道内管之间为一次风通道，其前端部与一次风旋流器固定相接；所述燃气通道内管与所述燃气通道外管之间为燃气通道，所述燃气通道的前端面置有多个内燃气喷嘴和多个外燃气喷嘴，所述内燃气喷嘴沿所述燃气通道内管环线均布配置，燃气喷射方向以与中轴线向内倾斜α/2角方向喷射，所述外燃气喷嘴沿所述燃气通道外管环线均布配置，燃气喷射方向向外，以与中轴线向外倾斜β/2角发散；所述燃气通道外管与所述外套管之间为二次风通道；所述外套管与所述喉口之间为三次风通道，所述三次风通道前端部与三次风旋流器固定相接。

所述外燃气喷嘴12置于所述内燃气喷嘴13的外侧，按需同轴设置多组外燃气喷嘴，同一组的外燃气喷嘴等径设置，不同组的外燃气喷嘴半径不相等，沿所述燃气通道外管环线均布配置，燃气喷射方向向外。

所述α为：0°＜α＜150°，所述β角为：30°＜β＜170°。

所述内燃气喷嘴喷出的燃气量为总燃气量的5～35%，所述的一次风通道中喷出的风量为总风量的1%～15%。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种低热值/低压力燃气燃烧器，耦合了分级燃烧和浓淡燃烧的低氮燃烧方法：在燃烧器中心区域提高了浓燃烧的强度，即中心缺氧，形成了极强的还原氛围，降低NOx的生成；并且燃料不完全燃烧，产生大量还原性物质，如CO ，HCN等，抑制燃料型NOx的产生。采用分级燃烧方法，使空气和燃料混合均匀，火焰相对稳定，减少局部高温区的生成，进而减少热力型NOx的生成。三次风旋流器的设置，增强了外围空气和外围燃料的混合，使未燃尽的燃料充分燃烧。

本实用新型具有结构简单、燃烧火焰稳定、不需长明火、低NOx排放、燃料能完全燃烧的优异性能。适合使用各种低热值/低压力燃气的燃烧器。

附图说明

图1是本实用新型工业燃气低NOx的燃烧器纵向剖视结构示意图；

图2是图1的A向结构示意图；

图3是燃烧器前端面局部放大结构示意图（两组外燃气喷嘴、一组内燃气喷嘴）。

图中，1—中心风；2—一次风通道；3—燃气通道；4—二次风通道；5—三次风通道；6—中心风管；7—燃气通道内管；8—燃气通道外管；9—外套管；10—喉口；11—三次风旋流器；12/12′—外燃气喷嘴；13—内燃气喷嘴；14—一次风旋流器。

具体实施方式

以下结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步描述，其目的是为了使本领域技术人员能理解和实施本实用新型，并不是用于限制本实用新型。应当理解，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，凡是采用与本实用新型的相似结构或等同替代，均应列入本实用新型的保护范围。以下以燃气前进方向为前方、顿号均表示和的关系。

图1是本实用新型低热值/低压力燃气低NOx燃烧器纵向剖视结构示意图；图2是图1的A向结构示意图。由图1和图2所示可见，本实用新型一种低热值/低压力燃气燃烧器，包括中心风管6、燃气通道3、空气通道、喉口10、旋流器和燃气喷嘴，其特征在于；所述中心风管6、燃气通道内管7、燃气通道外管8、外套管9、喉口10呈圆筒状，由里向外依次同轴设置；所述中心风管6与所述燃气通道内管7之间为一次风通道2，一次风通道前端部与一次风旋流器14固定相接；所述燃气通道内管7与燃气通道外管8之间为燃气通道3，燃气通道3的前端部置有多个向内的内燃气喷嘴13和多个向外的外燃气喷嘴12，沿圆环线均布配置；所述燃气通道外管8与所述外套管9之间为二次风通道4。所述外套管9外侧和所述喉口10之间为三次风通道5，其前端部与三次风旋流器11固定相接，经三次风通道5的三次风是旋流风。

所述内燃气喷嘴13中燃气以向中心轴线倾斜α/2角喷射， 0°＜α＜150°，喷出的燃气量为总燃气量的5～35%。

由图1可知，所述一次风通道2中的助燃空气，在燃气通道内管7内经过一次风旋流盘14后，以旋转风的形式流出，与由所述内燃气喷嘴13喷出的燃气在不同方向前，进行对冲、混合和燃烧。由于该处燃气量相对多，一次风仅占总空气量的1～15%，燃气进行不完全燃烧，即缺氧燃烧，故而形成了较强的还原氛围，抑制燃料型NOx的生成，且燃料不完全燃烧形成的还原性物质CO、HCN等，可还原已经生成NOx，降低NOx的生成；另外，由于此处一次风的流速较低，故而能形成相对负压，吸引外围的烟气回流到此还原性氛围下燃烧，从而降低了NOx排放。

所述外燃气喷嘴12置于所述内燃气喷嘴13的外侧，可按需同轴设置多组外燃气喷嘴，同一组的外燃气喷嘴等径设置，不同组的外燃气喷嘴半径不相等，如图3所示设置二组外燃气喷嘴12和12′。所述外燃气喷嘴12喷出的燃气方向与中心轴线呈β/2角，燃气以不同方向向外发散喷射，30°＜β＜170°。经二次风通道4的二次风是直流风，占总风量的5～35%,外燃气喷嘴12朝外喷射燃气，与直流的少量的二次风4进行初步混合，混合强度较小，达到根部缺氧状态，产生还原型氛围，抑制了NOx的产生。

三次风通道5内的助燃空气经三次风旋流器11后，以旋流风的形式流出，与所述向外燃气喷嘴13喷出的燃气在不同方向前进行对冲、混合和燃烧。三次旋流风的设置，增强了外围空气和外围燃料的混合，使未燃尽的燃料充分燃烧。

由于三次风5相对富足，占总风量的50～94%,助燃的同时也起到了冷却效果，形成了淡燃烧，降低了火焰温度。三次旋流风的设置，增强了外围空气和燃料的混合，从而保证燃料充分燃烧，解决低热值燃料难燃尽的问题。此外，根据炉膛尺寸的大小，可以调整二次风4和三次风5之间的比例，即改变直流风和旋流风的强度，从而能调整燃烧器火焰的长度和直径。

本实用新型针对热力型NOx，采用分级燃烧方法，将燃料和空气都分成三级以前，通过不同的通道，输送至燃烧器内特定的位置。中心燃料在内部多内燃气喷嘴13以不同的角度朝内喷射，其余燃料通过多个外燃气喷嘴12以不同的方向朝外喷射。一次风2在中心区域以旋流形式输送，二次风4在燃料枪外以直流风输配，三次风5在直流风外以旋流风形式输配。这样能使火焰相对稳定，使空气和燃料混合均匀，减少局部高温区的生成，进而减少热力型NOx的生成；针对燃料型NOx，以浓淡燃烧的方法来降低燃料型NOx，即在浓燃烧区（贫氧区），主要是中心燃料和一次风2混合的火焰中心区域配置较多的燃料而缺氧，并且严重缺氧，这样就能产生大量的还原性气氛和物质，如CO ，HCN等，这些还原性物质能抑制燃料型NOx的产生和还原已经生成的NOx，进而降低NOx的生成。外燃气喷嘴12朝外喷射燃气，与直流的少量的二次风4进行初步混合，混合强度较小，以达到根部缺氧状态，产生还原型氛围，进一步抑制了NOx的产生。

Claims (3)

1.一种低热值/低压力燃气燃烧器，包括中心风管、燃气通道、空气通道、喉口、旋流器和燃气喷嘴，其特征在于；所述中心风管、燃气通道内管、燃气通道外管、外套管、喉口呈圆筒状，由里向外依次同轴设置；所述中心风管与所述燃气通道内管之间为一次风通道，其前端部与一次风旋流器固定相接；所述燃气通道内管与所述燃气通道外管之间为燃气通道，所述燃气通道的前端面置有多个内燃气喷嘴和外燃气喷嘴，所述内燃气喷嘴沿所述燃气通道内管环线均布配置，燃气喷射方向以与中轴线向内倾斜α/2角方向喷射，所述外燃气喷嘴沿所述燃气通道外管环线均布配置，燃气喷射方向向外，以与中轴线向外倾斜β/2角发散；所述燃气通道外管与所述外套管之间为二次风通道；所述外套管与所述喉口之间为三次风通道，所述三次风通道前端部与三次风旋流器固定相接。

2.根据权利要求1所述一种低热值/低压力燃气燃烧器，其特征在于：所述α为：0°＜α＜150°，所述β角为：30°＜β＜170°。

3.根据权利要求1所述一种低热值/低压力燃气燃烧器，其特征在于：所述内燃气喷嘴喷出的燃气量为总燃气量的5～35%，所述的一次风通道中喷出的风量为总风量的1%～15%。