CN207622018U - 一种低NOx天然气燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低NOx天然气燃烧器，包含有内外喉口，由主辅助助燃空气通道，由内空气喷头、中空气喷头和圆环状外空气喷嘴充任的三级供气构件，由内燃气喷枪和外燃气喷枪充任的二级供气构件，及上设有各供气构件安装孔的前面板。燃气喷枪的枪头上均布密设有前向喷孔和侧向喷孔，空气和燃气的供气构件以二级成对错位设置、向主燃区均布送气，便于燃气在与空气均匀混合、进行超低NOx生成量的浓燃烧，第三级圆环状供气构件以缝隙喷气形式向腔壁附近供给充足空气，便于在主燃区未充分燃烧的小部分燃气在此区域内燃烬，实现CO零排放，确保燃气锅炉达到低氮和无CO排放的废气标准，为天燃气在燃气锅炉上的应用提供了基础保证，有很强的实用性。

Description

一种低NOx天然气燃烧器

技术领域

本实用新型涉及燃气锅炉加热器件技术领域, 特别是一种低NOx天然气燃烧器。

背景技术

NOx是一种重要的大气污染物，是引发酸雨、雾霾的元凶之一。随着我国对环保治理力度的加大和节能减排政策的深入,对于工业燃气锅炉NOx排放量的限制也日趋严格。目前国内外市场上流行的天然气低氮燃烧器的NOx排放浓度一般为100mg/Nm³左右，显然不能适用于雾霾历来比较严重的我国北京等地区。目前北京市对新建燃气锅炉的NOx排放浓度推出了30mg/Nm³的最严格标准，任务相当艰巨。为此，业界在锅炉燃气燃烧技术方面进行了大量探究和创新，出现了诸如烟气再循环、燃尽风等低氮燃烧辅助技术，虽能使部分燃气锅炉NOx的排放浓度达到排放标准，但普遍存在工程投资巨大、达标难度很大，总体成功率较低等弊端。故到目前为止，真正能使NOx达到30mg/Nm³超低氮排放标准的厂家寥寥无几。根据公知常识，燃料燃烧产生的NOx主要区分为热力型和燃料型两种，天然气是一种洁净能源，其组分有别于普通煤气，它在燃烧过程中产生的主要是热力型NOx，而且必须是在温度高于1500℃时才大量生成。所以，如何通过合理设计燃烧器，使之结构更科学合理，以便在保证燃烧充分且高效可靠的基础上，尽可能地减少炉膛内局部高温区域点的产生，使天燃气和助燃空气混合均匀、燃烧充分，从而抑制燃烧过程中NOx的生成量、减少燃气锅炉的NOx排放量。而现有的天燃气锅炉中所用的天然气燃烧器，基本上均采用了分级送入燃气及助燃空气的方法，一般同轴设置有两层若干个助燃空气喷头和一层若干个燃气喷枪，且在燃气喷枪的枪头上也设置有数个便于与助燃空气对冲的较大燃气喷孔，但由于分级较粗、孔较大、供气不均，无法达到天燃气和助燃空气的均匀混合、充分完全燃烧的效果，因而致使炉膛内产生的局部高温区域点相对较多，从而产生的热力型NOx量也多。所以，总体上存在结构欠科学合理， NOx排放量难以达标等问题，从经济性和实用性角度考虑均欠理想。因而很有必要在现有天燃气低氮燃烧器基础上进一步优化结构，对燃气和助燃空气的送气系统作进一步改进和创新，以有效细化燃气和助燃空气的分级进气精度，创建便于燃气和助燃空气供气均匀、混合充分且便于完全燃烧的环境条件，以实现最大限度地减少炉膛内的局部高温区域点，使使用低氮燃烧器的天燃气锅炉工作时产生的NOx量值更低，切实能达到环保部门规定的废气排放标准。

发明内容

本实用新型的目的是要克服现有天然气燃烧器所存在的不足，提供一种结构相对比较合理，便于天燃气和助燃空气在炉膛内充分均匀混合，有助于在确保燃气燃烧可靠且高效的基础上减少或避免产生炉膛内局部高温区域点，有利于抑制燃气燃烧过程中NOx的生成量，从而有效减少锅炉NOx排放量的低NOx天然气燃烧器。

本实用新型的低NOx天然气燃烧器，主体包含有内喉口、外喉口、助燃空气通道、空气喷射机构、燃气喷射机构和前面板，其特征在于；所述的内喉口、外喉口和助燃空气通道设置呈圆环状，以内喉口的中心线为轴心，由里向外依次同轴设置；所述的助燃空气通道由位于内喉口和外喉口之间的环腔构成，包含有靠内喉口外壁一侧的主助燃空气通道和靠外喉口内腔壁一侧的辅助助燃空气通道；所述的空气喷射机构包含有内空气喷头、中空气喷头和圆环状外空气喷嘴；所述的燃气喷射机构包含有内燃气喷枪和外燃气喷枪；所述的前面板主体呈扁平圆盘状，中心位置上设置有内喉口的安装孔A，外围盘面上依次设置有位于直径d1的圆环线A上、等径均布设置的数个内燃气喷枪的安装孔B，位于直径d2 的圆环线B上、等径均布设置的数个内空气喷头的安装孔C，位于直径d3的圆环线C上、等径均布设置的数个外燃气喷枪的安装孔D，位于直径d4的圆环线D上、等径均布设置的数个中空气喷头的安装孔E，位于直径d5的圆环线E上布设有圆环状外空气喷嘴的安装孔F；其中：所述的直径d1的圆环线A 、直径d2的圆环线B、直径d3的圆环线C和直径d4的圆环线D以轴心为中心，依次同轴按需分径设置在与环腔内主助燃空气通道区域相对应的前面板上；所述的直径d5的圆环线E设置在与环腔内所述的辅助助燃空气通道区域相对应的前面板上；所述的内燃气喷枪的安装孔B的设置数量与内空气喷头的安装孔C的设置数量对应相符；所述的外燃气喷枪的安装孔D的设置数量与内空气喷头的安装孔E 的设置数量对应相符；所述的内燃气喷枪的安装孔B与外燃气喷枪的安装孔D 的设置位置互相径向错位；所述的内空气喷头的安装孔C的设置位置与内燃气喷枪的安装孔B的设置位置互相径向对应、成对贴近；所述的内空气喷头的安装孔E的设置位置与外燃气喷枪的安装孔D的设置位置互相径向对应、成对贴近；所述的内空气喷头和中空气喷头依次构成位于主助燃空气通道供气区域内的第一级和第二级供气构件，所述的圆环状外空气喷嘴构成位于辅助助燃空气通道供气区域内的第三级供气构件；所述的内燃气喷枪和外燃气喷枪依次构成位于主助燃空气通道供气区域内的第一级和第二级燃气供气构件；

所述的燃气喷射机构中燃气枪头的前端面上有规则地均匀密布设置有若干个正向喷孔，前端侧面上有规则地均匀密布设置有若干个侧向喷孔；

工作时，主助燃空气通道通过所述的径向错位设置的内空气喷头和中空气喷头均布喷出的助燃空气的主要作用区为位于与主助燃空气通道相对应的炉膛中间大范围主燃区，所述的辅助助燃空气通道通过圆环状外空气喷嘴的缝隙喷射出的助燃空气的主要作用区为位于炉膛腔壁附近区域；所述的径向错位设置的内燃气喷枪和外燃气喷枪通过各自枪头上的正向喷孔面向炉膛主燃区均布喷射燃气，又通过各自枪头上的侧向喷孔面向周围发散喷射燃气，以多点多面发散均布喷射出的燃气直接与周围均布的助燃空气进行即时对冲、充分混合、并进行均匀的浓燃烧，有利于降低火焰的平均温度和峰值温度，减少或避免炉膛内局部高温区域点的产生，从而有效降低NOx的生成量，同时，由位于辅助助燃空气通道中的圆环状外空气喷嘴的缝隙喷出的所述第三级助燃空气沿着外喉口的腔壁流转，使炉腔中间主燃区内浓燃烧时未获充分燃烧的小部分燃气在腔壁附近助燃空气充足的区域内进行有助于提高燃气燃烬度的淡燃烧，从而实现锅炉CO的零排放，切实达到环保部门规定的废气排放标准。

基于上述构思的本实用新型低NOx天然气燃烧器，由于将助燃空气通道区分设置为主助燃空气通道和辅助助燃空气通道，并在与主助燃空气通道相对应的面板上以径向对应、成对贴近、对间错位的形式设置了便于限位固定具有二级分别供给燃气和助燃空气功能的燃气喷枪和助燃空气喷头的安装孔，在与辅助助燃空气通道相对应的面板上设置了第三级圆环状外空气喷嘴的安装孔，且在燃气喷枪枪头的前端面和前端侧面上分别有规则地均匀密布设置了若干正向喷孔和侧向喷孔，使分别构成第一级供气和第二级供气的助燃空气喷头和燃气喷枪在径向成对错位排列的情况下分别喷射出均布且喷射范围大、有助于互相充分均匀混合的燃气和助燃空气，并使之在主燃区内充分进行浓燃烧，降低平均火焰温度，能有效避免或减少局部高温区域点的产生，从而抑制NOx的生成量，确保使用本实用新型天然气燃烧器的天燃气锅炉能达到NOx排放标准要求；同时由于配设了便于进行第三级供气的辅助助燃空气通道，能确保在主燃区内未获充分燃烧的小部分燃气在炉膛腔壁附近有充足助燃空气的环境中进行淡燃烧，从而充分燃烬燃气，实现燃气锅炉的CO的零排放。所以，本实用新型的低NOx天然气燃烧器与现有的普通天然气燃烧器相比，明显具有结构更趋科学合理、送气分级更精细、供气更均匀，能确保实现炉膛主燃区内的燃气和助燃空气在均布送气情况下的充分均匀混合和可靠地进行NOx低生成量的浓燃烧，和在炉壁附近充足助燃空气情况下进行无CO产生的淡燃烧，从而使使用本实用新型燃烧器的天燃气锅炉具有更低的NOx生成量和CO的零排放，切实达到环保部门规定的废气排放标准，解决了最近几年来困扰天燃气锅炉在NOx浓度排放很难达标的一大难题，为拓展天然气在燃气锅炉应用方面提供了基础保障，因而具有很强的实用性和广阔的市场应用前景。

附图说明

图1是本实用新型实施例的基本结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本实用新型实施例中前面板的结构示意图；

图4是本实用新型实施例中燃气喷枪的枪头结构示意图。

图中：

1.内喉口 11.轴心 12.圆环线A 13.圆环线B 14.圆环线C

15.圆环线D 16.圆环线E 2.外喉口 3.助燃空气通道

31.主助燃空气通道 32.辅助助燃空气通道 4.空气喷射机构

41.内空气喷头 42.中空气喷头 43.外空气喷嘴 5.燃气喷射机构

51.内燃气喷枪 52.外燃气喷枪 53.正向喷孔 54.侧向喷孔

6.前面板 61.安装孔A 62.安装孔B 63.安装孔C

64.安装孔D 65.安装孔E 66.安装孔F。

具体实施方式

下面结合附图和典型实施例对本实用新型作进一步说明。

在图1、图2和图3中，本实用新型的低NOx天然气燃烧器，主体包含有内喉口1、外喉口2、助燃空气通道3、空气喷射机构4、燃气喷射机构5和前面板6，其特征在于；所述的内喉口1、外喉口2和助燃空气通道3设置呈圆环状，以内喉口1的中心线为轴心11，由里向外依次同轴设置；所述的助燃空气通道3由位于内喉口1和外喉口2之间的环腔构成，包含有靠内喉口1外壁一侧的主助燃空气通道31和靠外喉口2内腔壁一侧的辅助助燃空气通道32；所述的空气喷射机构4包含有内空气喷头41、中空气喷头42和圆环状外空气喷嘴43；所述的燃气喷射机构5包含有内燃气喷枪51和外燃气喷枪52；所述的前面板6主体呈扁平圆盘状，中心位置上设置有内喉口1的安装孔A 61，外围盘面上依次设置有位于直径d1的圆环线A 12上、等径均布设置的数个内燃气喷枪51的安装孔B 62，位于直径d2 的圆环线B 13上、等径均布设置的数个内空气喷头41的安装孔C 63，位于直径d3的圆环线C 14上、等径均布设置的数个外燃气喷枪52的安装孔D 64，位于直径d4的圆环线D 15上、等径均布设置的数个中空气喷头42的安装孔E 65，位于直径d5的圆环线E 16上布设有圆环状外空气喷嘴43的安装孔F66；其中：所述的直径d1的圆环线A 12、直径d2的圆环线B 13、直径d3的圆环线C 14和直径d4的圆环线D 15以轴心11为中心，依次同轴按需分径设置在与环腔内主助燃空气通道31区域相对应的前面板6上；所述的直径d5的圆环线E16设置在与环腔内所述的辅助助燃空气通道32区域相对应的前面板6上；所述的内燃气喷枪51的安装孔B 62的设置数量与内空气喷头41的安装孔C 63的设置数量对应相符；所述的外燃气喷枪52的安装孔D 64的设置数量与内空气喷头41的安装孔E 65的设置数量对应相符；所述的内燃气喷枪51的安装孔B 62与外燃气喷枪52的安装孔D 64的设置位置互相径向错位；所述的内空气喷头41的安装孔C 63的设置位置与内燃气喷枪51的安装孔B 62的设置位置互相径向对应、成对贴近；所述的内空气喷头41的安装孔E 65的设置位置与外燃气喷枪52的安装孔D 64的设置位置互相径向对应、成对贴近；所述的内空气喷头41和中空气喷头42依次构成位于主助燃空气通道31供气区域内的第一级和第二级供气构件，所述的圆环状外空气喷嘴43构成位于辅助助燃空气通道32供气区域内的第三级供气构件；所述的内燃气喷枪51和外燃气喷枪52依次构成位于主助燃空气通道31供气区域内的第一级和第二级燃气供气构件。

在图4中，所述的燃气喷射机构5中燃气枪头的前端面上有规则地均匀密布设置有若干个正向喷孔53，前端侧面上有规则地均匀密布设置有若干个侧向喷孔54。

工作时，主助燃空气通道31通过所述的径向错位设置的内空气喷头41和中空气喷头42均布喷出的助燃空气的主要作用区为位于与主助燃空气通道31相对应的炉膛中间大范围主燃区，所述的辅助助燃空气通道32通过圆环状外空气喷嘴43的缝隙喷出的助燃空气的主要作用区为位于炉膛腔壁附近区域；所述的径向错位设置的内燃气喷枪51和外燃气喷枪52通过各自枪头上的正向喷孔53面向炉膛主燃区均布喷射燃气，又通过各自枪头上的侧向喷孔54面向周围的空气喷头发散喷射燃气，以多点多面发散均布喷射出的燃气直接与周围均布的助燃空气进行即时对冲、充分混合、并进行均匀的浓燃烧，有利于降低火焰的平均温度和峰值温度，减少或避免炉膛内局部高温区域点的产生，从而有效降低NOx的生成量，与此同时，由位于辅助助燃空气通道32中的圆环状外空气喷嘴43的缝隙喷出的第三级助燃空气沿着外喉口2的腔壁流转，使炉腔中间主燃区内浓燃烧时未获充分燃烧的小部分燃气在腔壁附近助燃空气充足的区域内进行有助于提高燃气燃烬度的淡燃烧，从而实现锅炉CO的零排放，切实达到环保部门规定的废气排放标准。

Claims (1)

1.一种低NOx天然气燃烧器，主体包含有内喉口（1）、外喉口（2）、助燃空气通道（3）、空气喷射机构（4）、燃气喷射机构（5）和前面板（6），其特征在于；所述的内喉口（1）、外喉口（2）和助燃空气通道（3）设置呈圆环状，以内喉口（1）的中心线为轴心（11），由里向外依次同轴设置；所述的助燃空气通道（3）由位于内喉口（1）和外喉口（2）之间的环腔构成，包含有靠内喉口（1）外壁一侧的主助燃空气通道（31）和靠外喉口（2）内腔壁一侧的辅助助燃空气通道（32）；所述的空气喷射机构（4）包含有内空气喷头（41）、中空气喷头（42）和圆环状外空气喷嘴（43）；所述的燃气喷射机构（5）包含有内燃气喷枪（51）和外燃气喷枪（52）；所述的前面板（6）主体呈扁平圆盘状，中心位置上设置有内喉口（1）的安装孔A（61），外围盘面上依次设置有位于直径d1的圆环线A（12）上、等径均布设置的数个内燃气喷枪（51）的安装孔B（62），位于直径d2 的圆环线B（13）上、等径均布设置的数个内空气喷头（41）的安装孔C（63），位于直径d3的圆环线C（14）上、等径均布设置的数个外燃气喷枪（52）的安装孔D（64），位于直径d4的圆环线D（15）上、等径均布设置的数个中空气喷头（42）的安装孔E（65），位于直径d5的圆环线E（16）上布设有圆环状外空气喷嘴（43）的安装孔F（66）；其中：

所述的直径d1的圆环线A（12）、直径d2的圆环线B（13）、直径d3的圆环线C（14）和直径d4的圆环线D（15）以轴心（11）为中心，依次同轴按需分径设置在与环腔内主助燃空气通道（31）区域相对应的前面板（6）上；

所述的直径d5的圆环线E（16）设置在与环腔内所述的辅助助燃空气通道（32）区域相对应的前面板（6）上；

所述的内燃气喷枪（51）的安装孔B（62）的设置数量与内空气喷头（41）的安装孔C（63）的设置数量对应相符；

所述的外燃气喷枪（52）的安装孔D（64）的设置数量与内空气喷头（41）的安装孔E（65）的设置数量对应相符；

所述的内燃气喷枪（51）的安装孔B（62）与外燃气喷枪（52）的安装孔D（64）的设置位置互相径向错位；

所述的内空气喷头（41）的安装孔C（63）的设置位置与内燃气喷枪（51）的安装孔B（62）的设置位置互相径向对应、成对贴近；

所述的内空气喷头（41）的安装孔E（65）的设置位置与外燃气喷枪（52）的安装孔D（64）的设置位置互相径向对应、成对贴近；

所述的内空气喷头（41）和中空气喷头（42）依次构成位于主助燃空气通道（31）供气区域内的第一级和第二级供气构件，所述的圆环状外空气喷嘴（43）构成位于辅助助燃空气通道（32）供气区域内的第三级供气构件；

所述的内燃气喷枪（51）和外燃气喷枪（52）依次构成位于主助燃空气通道（31）供气区域内的第一级和第二级燃气供气构件；

所述的燃气喷射机构（5）中燃气枪头的前端面上有规则地均匀密布设置有若干正向喷孔（53），前端侧面上有规则地均匀密布设置有若干侧向喷孔（54）。