CN209909911U - 膨胀旋转燃烧式低氮燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种膨胀旋转燃烧式低氮燃烧器，包括空气送入管、空气送入接口和燃气送入管，燃气送入管内端外壁上布置有燃气喷射孔，空气送入管与燃气送入管之间设有空气旋送装置，空气旋送装置设于空气送入接口与燃气喷射孔之间，空气送入管开口端安装有膨胀燃烧头，膨胀燃烧头内设有膨胀燃烧腔，膨胀燃烧腔的小端直径大于空气送入管的外径；空气在送入中形成旋转的强压气流，燃气被垂直喷射入旋转的强压气流中，点燃后进入至膨胀燃烧头进行膨胀式燃烧，火焰在旋转气流的带动下快速旋转，经过膨胀后贴合在膨胀燃烧腔的内壁上，形成无焰心的火焰旋转前行并喷射而出，燃气燃烧充分，大幅度降低了NO_X污染物的排放，具有极大的经济价值和社会价值。

Description

膨胀旋转燃烧式低氮燃烧器

技术领域

本实用新型涉及燃料燃烧设备技术领域，尤其涉及一种膨胀旋转燃烧式低氮燃烧器。

背景技术

燃烧器能够使燃料和空气以一定方式喷出，被广泛应用于钢铁生产、贵重金属、有色金属和轻质合金工业、玻璃、耐火材料、陶瓷、搪瓷工业、塑料、纤维材料、造纸等工业中，当燃料燃烧不充分时会生成NO和NO₂等大气污染物，被合称为NO_X污染物，是引发酸雨、雾霾、光化学烟雾的重要因素。随着各地环保意识的提高，环保标准中都对NO_X的排放含量进行了严格限制，要求燃烧尾气必须低氮排放，因此对燃烧器进行了多种改进，随之出现了自身再循环燃烧器、浓淡型燃烧器、分割火焰型燃烧器、混合促进型燃烧器、低NOx预燃室燃烧器等。

其中，自身再循环燃烧器是利用助燃空气的压头，把部分燃烧烟气吸回，进入燃烧器，与空气混合燃烧。由于烟气再循环，燃烧烟气的热容量大，燃烧温度降低，NO_X减少；浓淡型燃烧器是使一部分燃料作过浓燃烧，另一部分燃料作过淡燃烧，但整体上空气量保持不变，由于两部分都在偏离化学当量比下燃烧，因而NO_X都很低，这种燃烧又称为偏离燃烧或非化学当量燃烧；分割火焰型燃烧器是把一个火焰分成数个小火焰，由于小火焰散热面积大，火焰温度较低，使“热反应NO”有所下降，此外，火焰小缩短了氧、氮等气体在火焰中的停留时间，对“热反应NO”和“燃料NO”都有明显的抑制作用；混合促进型燃烧器的烟气在高温区停留时间是影响NO_X生成量的主要因素之一，改善燃烧与空气的混合，能够使火焰面的厚度减薄，在燃烧负荷不变的情况下，烟气在火焰面即高温区内停留时间缩短，因而使NO_X的生成量降低；低NO_X预燃室燃烧器近年来我国开发研究的一种高效率、低NO_X分级燃烧技术，预燃室一般由一次风(或二次风)和燃料喷射系统等组成，燃料和一次风快速混合，在预燃室内一次燃烧区形成富燃料混合物，由于缺氧，只是部分燃料进行燃烧，燃料在贫氧和火焰温度较低的一次火焰区内析出挥发分，因此减少了NO_X的生成。上述结构的燃烧器改进后，结构复杂，体积也随之增大，影响燃烧器的布局安装，部分燃烧器甚至会降低燃料燃烧的热量值，因此有必要研究开发一种新的燃烧器，避免上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种燃烧时没有焰心并形成环形燃烧火焰、燃烧充分的膨胀旋转燃烧式低氮燃烧器。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：膨胀旋转燃烧式低氮燃烧器，包括外端封闭设置的空气送入管，所述空气送入管上靠近封闭端设有空气送入接口，所述空气送入管内套装有贯穿所述空气送入管封闭端设置的燃气送入管，所述燃气送入管的内端封闭设置，靠近所述燃气送入管封闭端的外壁上环形布置有若干燃气喷射孔，所述空气送入管与所述燃气送入管之间构成的环形空间内设有空气旋送装置，所述空气旋送装置设于所述空气送入接口与所述燃气喷射孔之间，所述空气送入管的开口端安装有膨胀燃烧头，所述膨胀燃烧头内设有与所述空气送入管连通的圆台形膨胀燃烧腔，所述膨胀燃烧腔的小端直径大于所述空气送入管的外径。

作为优选的技术方案，所述空气旋送装置包括围绕所述燃气送入管外周壁设置的至少两条旋送螺旋,所述旋送螺旋将所述空气送入管与所述燃气送入管之间构成的环形空间分隔成与所述旋送螺旋数量对应的螺旋送风通道。

作为优选的技术方案，所述旋送螺旋设置为三条,每条所述旋送螺旋为1～4圈。

作为优选的技术方案，所述燃气喷射孔垂直贯穿所述燃气送入管设置。

作为优选的技术方案，所述燃气喷射孔位于所述空气送入管开口端的内侧。

由于采用了上述技术方案，膨胀旋转燃烧式低氮燃烧器，包括外端封闭设置的空气送入管，所述空气送入管上靠近封闭端设有空气送入接口，所述空气送入管内套装有贯穿所述空气送入管封闭端设置的燃气送入管，所述燃气送入管的内端封闭设置，靠近所述燃气送入管封闭端的外壁上环形布置有若干燃气喷射孔，所述空气送入管与所述燃气送入管之间构成的环形空间内设有空气旋送装置，所述空气旋送装置设于所述空气送入接口与所述燃气喷射孔之间，所述空气送入管的开口端安装有膨胀燃烧头，所述膨胀燃烧头内设有与所述空气送入管连通的圆台形膨胀燃烧腔，所述膨胀燃烧腔的小端直径大于所述空气送入管的外径；本实用新型的有益效果是：空气由空气送入接口进入至空气送入管，在空气旋送装置的作用下，形成旋转的强压气流，由燃气送入管送入的燃气通过燃气喷射孔垂直喷射入旋转的强压气流中，再由电子点火装置点燃，然后进入至膨胀燃烧头进行膨胀式燃烧，因为火焰在旋转气流的带动下快速旋转，经过膨胀后贴合在圆台形膨胀燃烧腔的内壁上，从而形成无焰心的火焰，并在强气流的推送下，火焰旋转前行并喷射而出；本实用新型火焰温度高，燃气燃烧充分，大幅度降低了NO_X污染物的排放，具有极大的经济价值和社会价值。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型图1中I处的放大图；

图3是本实用新型实施例空气旋送装置的右视图；

图中：1-空气送入管；2-空气送入接口；3-燃气送入管；4-燃气喷射孔；5-旋送螺旋；6-螺旋送风通道；7-膨胀燃烧头；8-膨胀燃烧腔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1、图2和图3所示，膨胀旋转燃烧式低氮燃烧器，包括一端封闭、一端开口设置的空气送入管1，且所述空气送入管1的外端封闭设置，所述空气送入管1上设有空气送入接口2，且所述空气送入接口2靠近所述空气送入管1的封闭端设置，使送入的空气在所述空气送入管1内有足够的行程，有助于形成稳定的强压气流。

所述空气送入管1内套装有用于连接燃气源的燃气送入管3，所述燃气送入管3的一端延伸至所述空气送入管1封闭端的外侧，所述燃气送入管3的内端封闭设置，所述燃气送入管3的侧壁上布置有与所述空气送入管1的管腔连通的燃气喷射孔4，且所述燃气喷射孔4位于所述空气送入管1开口端的内侧，所述燃气喷射孔4垂直贯穿所述燃气送入管3设置。

所述空气送入管1与所述燃气送入管3之间构成的环形空间内设有空气旋送装置，所述空气旋送装置设于所述空气送入接口2与所述燃气喷射孔4之间。具体地，所述空气旋送装置包括围绕所述燃气送入管3外周壁设置的至少两条旋送螺旋5。所述旋送螺旋5将所述空气送入管1与所述燃气送入管3之间构成的环形空间分隔成与所述旋送螺旋5数量对应的螺旋送风通道6。本实施例为了保证空气在所述旋送螺旋5的作用下强力转动起来，设置了三条所述旋送螺旋5，且三条所述旋送螺旋5均匀分布于所述燃气送入管3的外壁上，每条所述旋送螺旋5为1～4圈。本实施例中所述旋送螺旋5设置为2圈，所述旋送螺旋5圈数设置过多，会增加空气螺旋输送过程中的摩擦力，进而降低旋转风的强度。

空气在所述空气送入管1内输送时，先成线性输送，当空气流达到一定的强度和稳定流速时，进入至所述螺旋送风通道6内，在所述旋送螺旋5及两管壁的作用下，形成旋转式输送。由于所述旋送螺旋5并未延伸至所述空气送入管1开口端的端头处，因此空气从所述螺旋送风通道6输送出后，在惯性的作用下，仍然保持成转动式向外输送，而所述燃气送入管3设置所述燃气喷射孔4的一端设于所述空气旋送装置的出气侧，再加上在燃气压力的作用下，燃气通过所述燃气喷射孔4垂直喷射至旋转输送的空气流中，与空气混合，此时通过点火装置将燃气点燃，燃气燃烧形成火焰，燃烧的火焰被不断送入的混合气体一起呈旋转式继续前行，从而形成旋转燃烧的火焰。

各所述燃气喷射孔4在所述燃气送入管3的侧壁上呈环形布置。当燃气通过所述燃气喷射孔4喷出后，在所述燃气送入管3的侧壁阻挡作用下，对旋转的气流扰动小，不会影响气流的旋转输送，且通过燃气与所述燃气送入管3的侧壁碰撞后，压力抵消，使其与空气混合更加均匀。

所述空气送入管1的开口端安装有膨胀燃烧头7，所述膨胀燃烧头7内设有与所述空气送入管1连通的圆台形膨胀燃烧腔8，所述膨胀燃烧腔8的小端直径大于所述空气送入管1的外径。燃烧的火焰在旋转气流的推动下进入至所述膨胀燃烧头7内，由于所述膨胀燃烧腔8的突然增大，在气流压力突然释放和气流旋转的作用下，使火焰呈离心状态被甩至所述膨胀燃烧腔8的腔壁，从而使火焰迅速膨胀，进而形成膨胀式燃烧，在此燃烧阶段的火焰没有焰心，火焰温度高，燃气利用率大，大幅度降低了NO_X污染物的产生。

本实施例通过实际检测确定，燃气通过上述燃烧器燃烧后，NO_X污染物的排放量大幅度降低。该检测报告由山东拓恒安全技术咨询服务有限公司出具，报告编号为拓环检字(HJ2019)第02013号，具体检测结果如表1所示：

表1本实施例有组织废气检测结果表

备注：东锅炉废气排气筒直径500mm，高度15m，燃料为天然气。西锅炉废气排气筒直径500mm，高度15m，燃料为天然气。

作为废气排放对比，表2为普通燃烧器排放的尾气中各相应组分的检测数据。

表2普通燃烧器有组织废气检测结果表

本实施例的空气由空气送入接口进入至空气送入管，在空气旋送装置的作用下，形成旋转的强压气流，由燃气送入管送入的燃气通过燃气喷射孔垂直喷射入旋转的强压气流中，再由电子点火装置点燃，然后进入至膨胀燃烧头进行膨胀式燃烧，因为火焰在旋转气流的带动下快速旋转，经过膨胀后贴合在圆台形膨胀燃烧腔的内壁上，从而形成无焰心的火焰，并在强气流的推送下，火焰旋转前行并喷射而出；本实用新型火焰温度高，燃气燃烧充分，大幅度降低了NO_X污染物的排放。通过该燃烧器产生的尾气的实际检测可以看出，氮氧化物大幅度降低，减少了空气污染，进而避免引发酸雨、雾霾、光化学烟雾等现象，具有极大的经济价值和社会价值。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.膨胀旋转燃烧式低氮燃烧器，其特征在于：包括外端封闭设置的空气送入管，所述空气送入管上靠近封闭端设有空气送入接口，所述空气送入管内套装有贯穿所述空气送入管封闭端设置的燃气送入管，所述燃气送入管的内端封闭设置，靠近所述燃气送入管封闭端的外壁上环形布置有若干燃气喷射孔，所述空气送入管与所述燃气送入管之间构成的环形空间内设有空气旋送装置，所述空气旋送装置设于所述空气送入接口与所述燃气喷射孔之间，所述空气送入管的开口端安装有膨胀燃烧头，所述膨胀燃烧头内设有与所述空气送入管连通的圆台形膨胀燃烧腔，所述膨胀燃烧腔的小端直径大于所述空气送入管的外径。

2.如权利要求1所述的膨胀旋转燃烧式低氮燃烧器，其特征在于：所述空气旋送装置包括围绕所述燃气送入管外周壁设置的至少两条旋送螺旋,所述旋送螺旋将所述空气送入管与所述燃气送入管之间构成的环形空间分隔成与所述旋送螺旋数量对应的螺旋送风通道。

3.如权利要求2所述的膨胀旋转燃烧式低氮燃烧器，其特征在于：所述旋送螺旋设置为三条,每条所述旋送螺旋为1～4圈。

4.如权利要求1所述的膨胀旋转燃烧式低氮燃烧器，其特征在于：所述燃气喷射孔垂直贯穿所述燃气送入管设置。

5.如权利要求1、2、3或4所述的膨胀旋转燃烧式低氮燃烧器，其特征在于：所述燃气喷射孔位于所述空气送入管开口端的内侧。

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