CN208859599U - 旋流喷射燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种旋流喷射燃烧器，其包括有旋流器，旋流器包括有套管，于套管的外侧设置于旋流叶片，旋流叶片由多个同等长度的扇形单元依次拼接形成弧状叶片结构，在构成同一个旋流叶片的多个扇形单元中、相邻的两个扇形单元、按照旋流叶片的末端出口角度度数以及构成一个旋流叶片的扇形单元的个数、沿同一个旋转方向依次增加△α°；于套管上设置有多个旋流叶片，全部的旋流叶片于套管的外侧面上等间隔设置，相邻的两个旋流叶片之间间隔设置并形成有旋流间隙，旋流间隙自其旋流进口指向其旋流出口为环绕套管的螺旋线型通道结构。旋流器的作用为改变空气管内流通的助燃气体的流通形式，将直线输出的助燃气体改为旋流方式进行输出。

Description

旋流喷射燃烧器

技术领域

本实用新型涉及燃气燃烧设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种旋流喷射燃烧器。

背景技术

在环境、能源、经济矛盾日益严重的今天，各行各业的节能减排工作已经迫在眉睫。在节能减排压力下，锅炉用燃料由传统的燃煤、燃油改为天然气，这样就使得天燃气锅炉的用户数量日渐增多。

天然气作为燃料虽然具有低硫化合物以及低粉尘排放的优点，但是天然气在燃烧过程中还是会产生大量的氮氧化物(NO_X)，氮氧化物仍然是燃烧产物中造成环境污染的主要污染物之一。

根据目前环保部门公布的天然气锅炉运行情况检测资料来看，大部分天然气锅炉氮氧化物的排放浓度在300mg/m³左右，在调查的全部天然气锅炉中，氮氧化物排放浓度小于200mg/m³的天然气锅炉仅占35％左右。在新的锅炉排放执行标准中，规定现有燃气锅炉和新建锅炉的氮氧化物排放限制分别为200mg/m³和150mg/m³。另外地方环保部门针对当地的环境污染情况陆续出台了更为严格的地方锅炉大气污染物排放标准，更加严格的控制氮氧化物的排放，对氮氧化物排放不达标的燃气锅炉需要强制进行低氮燃烧改造。

比如，目前北京市新建锅炉执行氮氧化物30mg/m³的排放限值，对位于高污染燃料禁燃区内的在用锅炉，北京市执行氮氧化物80mg/m³排放限值。基于此背景下，现行的低氮燃烧器如采用低氧燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环燃烧等在实际减排应用过程中并未表现出色，各自都存在一些问题。虽然燃料分级和空气分级是降低氮氧化物的有效手段，但要达到很低的氮氧化物的排放，其效果仍然有待提高。

另外，如果采用低氧燃烧方案时，其在降低氮氧化物排放的同时，排烟热损失也会降低，这样虽然有利于提高锅炉热效率，但是如果炉内空气动力场组织不好，极易出现燃料的不完全燃烧，出现燃烧效率降低的问题。而烟气再循环法就特别适用于燃用含氮量少的天然气，其中氮氧化物的排放会得到显著降低，但目前研究表明烟气循环率不宜超过20％，一般控制在10～20％，如果烟气循环率过高则会造成炉温下降过多，炉内燃烧就会出现不稳定，化学不完全燃烧热损失就会增加。

因此，需要结合燃烧理论采用多项低氮燃烧技术有机结合，才能够达到最大限度抑制与降低氮氧化物的生成与排放。虽有目前有些燃烧器综合采用多种低氮燃烧技术，但是这样会造成燃烧器体型较大、结构较复杂、调节困难以及燃烧不稳定等问题，而且氮氧化物的排放浓度降低效果也不是十分理想。

所以在保证燃烧效率的前提下，如何设计一种易操作、体型小、氮氧化物排放浓度低的低氮燃烧器，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种高效、节能及污染物排放低的燃气低氮燃烧器，其能够实现烟气的内、外循环，可最大限度地抑制与降低氮氧化物的生成和排放。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种旋流喷射燃烧器，包括有主气管以及空气管，其改进之处在于，

所述主气管的一端开设有燃气出口，所述主气管的另一端封闭，所述空气管套设于所述主气管上、并与所述主气管间隔设置形成有助燃气体流通通道，所述空气管的一端开设有助燃气体出口，所述空气管的另一端连接与鼓风机相连的风道或烟风道，所述空气管套设于所述主气管上、所述助燃气体出口与所述燃气出口齐平设置；

还包括有旋流器，所述旋流器包括有套管(1)，于所述套管的外侧设置有旋流叶片(2)，所述旋流叶片由多个同等长度的扇形单元依次拼接形成弧状叶片结构，在构成同一个所述旋流叶片的多个所述扇形单元中、相邻的两个所述扇形单元、按照旋流叶片的末端出口角度度数以及构成一个所述旋流叶片的所述扇形单元的个数、沿同一个旋转方向依次增加△α°，其中△α＝N/M，N为旋流叶片的末端出口角度度数，M为构成一个旋流叶片的扇形单元的个数；

于所述套管上设置有多个所述旋流叶片，全部的所述旋流叶片于所述套管的外侧面上等间隔设置，相邻的两个所述旋流叶片之间间隔设置并形成有旋流间隙，沿所述套管的轴线方向、所述旋流间隙的一侧为与所述助燃气体流通通道相通的旋流进口、所述旋流间隙的另一侧为朝向炉膛设置的旋流出口，所述旋流间隙自其旋流进口指向其旋流出口为环绕所述套管的螺旋线型通道结构；

所述旋流器设置于所述助燃气体流通通道内，所述旋流器的套管套设于所述主气管的外侧面上，由所述旋流器的旋流叶片所构成的外侧面与所述空气管的内侧面相抵。

进一步地，在上述的旋流喷射燃烧器中，

所述旋流叶片为轴向弧状叶片，所述旋流叶片设置有10至20个。

进一步地，在上述的旋流喷射燃烧器中，

所述旋流叶片于所述套管的外侧面上等间隔设置、并且相邻的两个所述旋流叶片之间重叠、其重叠角度为20°～45°。

进一步地，在上述的旋流喷射燃烧器中，

所述旋流叶片为金属旋流叶片，所述旋流叶片为一体式结构。

进一步地，在上述的旋流喷射燃烧器中，

所述套管为金属套管，所述旋流叶片焊接于所述套管的外侧面上。

进一步地，在上述的旋流喷射燃烧器中，

相邻的两个所述旋流叶片之间的重叠角度为H，所述旋流叶片的末端出口角度N在1.3H至2H之间。

与现有技术相比较本申请具有如下有益效果：

本实用新型提供的旋流喷射燃烧器包括有旋流器，旋流器的具体结构如下：包括有套管，于套管的外侧设置于旋流叶片，旋流叶片由多个同等长度的扇形单元依次拼接形成弧状叶片结构，在构成同一个旋流叶片的多个扇形单元中、相邻的两个扇形单元、按照旋流叶片的末端出口角度度数以及构成一个旋流叶片的扇形单元的个数、沿同一个旋转方向依次增加△α°；于套管上设置有多个旋流叶片，全部的旋流叶片于套管的外侧面上等间隔设置，相邻的两个旋流叶片之间间隔设置并形成有旋流间隙，沿套管的轴线方向、旋流间隙的一侧为与助燃气体流通通道相通的旋流进口、旋流间隙的另一侧为朝向炉膛设置的旋流出口，旋流间隙自其旋流进口指向其旋流出口为环绕套管的螺旋线型通道结构。旋流器的作用为改变空气管内流通的助燃气体的流通形式，将直线输出的助燃气体改为旋流方式进行输出。本实用新型利用旋流器能够将气体采用旋流方式喷出参与燃烧，这种旋流方式可以在燃气锅炉的炉膛内形成内循环的燃烧方式。本实用新型采用旋转射流和喇叭口式稳焰装置等多种技术，实现了低温燃烧、稳定燃烧、提高炉膛内温度均匀性的目的，最大限度抑制与降低氮氧化物的生成和排放，烟气循环率可高达20～40％，炉膛出口氮氧化物浓度低于30mg/m³。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1为本实用新型一实施例中旋流器的结构示意图；

附图标记说明：

套管1、旋流叶片2。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参考图1，图1为本实用新型一实施例中旋流器的结构示意图。

本实用新型提供了一种旋流喷射燃烧器，包括有主气管以及空气管，主气管用于燃气的输送，空气管用于助燃气体的输送。

具体地，主气管采用圆管结构，主气管的一端开设有燃气出口，主气管的另一端通过设置端封板实现封闭。空气管为圆管结构，空气管的横截面直径大于主气管的横截面直径，空气管的整体长度小于主气管的整体长度。

空气管套设于主气管上、并与主气管间隔设置形成有助燃气体流通通道，空气管与主气管同轴设置，这样能够保证助燃气体均匀地喷射而出。空气管的一端开设有助燃气体出口，空气管的另一端连接与鼓风机相连的风道或烟风道，空气管套设于主气管上、助燃气体出口与燃气出口齐平设置。

基于上述结构，本实用新型还提供了旋流器，旋流器包括有套管1，于套管1的外侧设置于旋流叶片2，旋流叶片2由多个同等长度的扇形单元依次拼接形成弧状叶片结构，在构成同一个旋流叶片2的多个扇形单元中、相邻的两个扇形单元、按照旋流叶片的末端出口角度度数以及构成一个旋流叶片的扇形单元的个数、沿同一个旋转方向依次增加△α°，其中△α＝N/M，N为旋流叶片的末端出口角度度数，M为构成一个旋流叶片的扇形单元的个数。

于套管1上设置有多个旋流叶片2，全部的旋流叶片2于套管1的外侧面上等间隔设置，相邻的两个旋流叶片2之间间隔设置并形成有旋流间隙，沿套管1的轴线方向、旋流间隙的一侧为与助燃气体流通通道相通的旋流进口、旋流间隙的另一侧为朝向炉膛设置的旋流出口，旋流间隙自其旋流进口指向其旋流出口为环绕套管1的螺旋线型通道结构。

旋流器设置于助燃气体流通通道内，旋流器的套管1套设于主气管的外侧面上，由旋流器的旋流叶片2所构成的外侧面与空气管的内侧面相抵。

旋流器的作用为改变空气管内流通的助燃气体的流通形式，将直线输出的助燃气体改为旋流方式进行输出。

具体地，旋流器包括有用于套设到主气管的开放端上的套管1，套管1的内径与主气管的外径尺寸相同，这样能够保证套管1套设到主气管上后的稳定性以及牢靠程度。

于套管1的外侧面上设置有旋流叶片2，旋流叶片2设置有多个，全部的旋流叶片2于套管1的外侧面上等间隔设置，相邻的两个旋流叶片2之间间隔设置并形成有旋流间隙，沿套管1的轴线方向、旋流间隙的一侧为与空气流通间隙相通的旋流进口、旋流间隙的另一侧为朝向炉膛设置的旋流出口，旋流间隙自其旋流进口指向其旋流出口为环绕套管1的螺旋线型通道结构，旋流器设置于空气流通间隙内，旋流器的外侧面与空气管的内侧面相抵。

在本实用新型中，旋流叶片2为轴向弧状叶片，旋流叶片2设置有10至20个，旋流叶片2的最佳设置个数为15个。当然，旋流叶片2还可以根据主气管与空气管之间的间隙大小(主气管与空气管之间的间隙大小进行设计，当主气管与空气管之间的间隙较大时，可以增加旋流叶片2的设置个数，当主气管与空气管之间的间隙较小时，可以减少旋流叶片2的设置个数)进行设置数量的增减，其目的在于：保证每个旋流间隙内助燃气体保持最佳的流通量，避免出现助燃气体流通量较小而出现回火或者助燃气体流通量较大而出现离火的问题。

在此限定：旋流叶片2于套管1的外侧面上等间隔设置、并且相邻的两个旋流叶片2之间重叠、其重叠角度为20°～45°。

本实用新型对旋流叶片2还进行了结构设计：旋流叶片2由多个同等长度的扇形单元依次拼接形成弧状叶片结构，在构成同一个旋流叶片2的多个扇形单元中、相邻的两个扇形单元、按照旋流叶片的末端出口角度度数以及构成一个旋流叶片的扇形单元的个数、沿同一个旋转方向依次增加△α°。旋流叶片2由多个扇形单元构成，这样气流在经过扇形单元进行方向偏转时，扇形单元对气流的作用较为均匀一致，避免出现气流冲击，提高设备运行的稳定性。

具体地，旋流叶片2为轴向弧状叶片，旋流叶片2设置有10至20个。

具体地，旋流叶片2于套管1的外侧面上等间隔设置、并且相邻的两个旋流叶片2之间重叠、其重叠角度为20°～45°。

在本实用新型中，相邻的两个旋流叶片之间的重叠角度为H，那么旋流叶片的末端出口角度N在1.3H至2H之间。

为了提高旋流叶片2的结构强度，在此限定：旋流叶片2为金属旋流叶片2，旋流叶片2为一体式结构。

当然，在本实用新型的其他实施方式中，旋流叶片2还可以采用陶瓷叶片结构设计。

具体地，套管1为金属套管，旋流叶片2为金属旋流叶片结构，旋流叶片2通过焊接方式固定设置到套管1的外侧面上。

或者，本实用新型还可以在套管1的外侧面上设置安装翼板，旋流叶片2通过螺栓固定的方式设置到安装翼板上从而实现与套管1的固定连接。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种旋流喷射燃烧器，包括有主气管以及空气管，其特征在于，

所述主气管的一端开设有燃气出口，所述主气管的另一端封闭，所述空气管套设于所述主气管上、并与所述主气管间隔设置形成有助燃气体流通通道，所述空气管的一端开设有助燃气体出口，所述空气管的另一端连接与鼓风机相连的风道或烟风道，所述空气管套设于所述主气管上、所述助燃气体出口与所述燃气出口齐平设置；

还包括有旋流器，所述旋流器包括有套管(1)，于所述套管的外侧设置有旋流叶片(2)，所述旋流叶片由多个同等长度的扇形单元依次拼接形成弧状叶片结构，在构成同一个所述旋流叶片的多个所述扇形单元中、相邻的两个所述扇形单元、按照旋流叶片的末端出口角度度数以及构成一个所述旋流叶片的所述扇形单元的个数、沿同一个旋转方向依次增加△α°，其中△α＝N/M，N为旋流叶片的末端出口角度度数，M为构成一个旋流叶片的扇形单元的个数；

于所述套管上设置有多个所述旋流叶片，全部的所述旋流叶片于所述套管的外侧面上等间隔设置，相邻的两个所述旋流叶片之间间隔设置并形成有旋流间隙，沿所述套管的轴线方向、所述旋流间隙的一侧为与所述助燃气体流通通道相通的旋流进口、所述旋流间隙的另一侧为朝向炉膛设置的旋流出口，所述旋流间隙自其旋流进口指向其旋流出口为环绕所述套管的螺旋线型通道结构；

所述旋流器设置于所述助燃气体流通通道内，所述旋流器的套管套设于所述主气管的外侧面上，由所述旋流器的旋流叶片所构成的外侧面与所述空气管的内侧面相抵。

2.根据权利要求1所述的旋流喷射燃烧器，其特征在于，

所述旋流叶片为轴向弧状叶片，所述旋流叶片设置有10至20个。

3.根据权利要求1所述的旋流喷射燃烧器，其特征在于，

所述旋流叶片于所述套管的外侧面上等间隔设置、并且相邻的两个所述旋流叶片之间重叠、其重叠角度为20°～45°。

4.根据权利要求1所述的旋流喷射燃烧器，其特征在于，

所述旋流叶片为金属旋流叶片，所述旋流叶片为一体式结构。

5.根据权利要求4所述的旋流喷射燃烧器，其特征在于，

所述套管为金属套管，所述旋流叶片焊接于所述套管的外侧面上。

6.根据权利要求3所述的旋流喷射燃烧器，其特征在于，

相邻的两个所述旋流叶片之间的重叠角度为H，所述旋流叶片的末端出口角度N在1.3H至2H之间。