CN210638041U - 一种纯氧助燃高效燃烧器结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纯氧助燃高效燃烧器结构，燃烧器从内到外依次设有中心燃气通道、环形助燃剂通道以及冷却剂通道且中心燃气通道、环形助燃剂通道以及冷却剂通道呈同心圆结构，燃气入口连通到中心燃气通道的一端，中心燃气通道的另一端连通有燃烧气喷嘴，助燃剂入口连通到环形助燃剂通道的一端且助燃剂入口的内部设有鼓风机，冷却剂入口连通到冷却剂通道的一端，环形助燃剂通道的内壁与中心燃气通道的外壁之间对称设有多个旋流叶片，环形助燃剂通道的端部设有助燃剂喷嘴且助燃剂喷嘴与燃烧气喷嘴的端部连通，环形助燃剂通道的外壁与冷却剂通道的管道之间沿其长度方向设有多个导流折板。本实用新型有效使助燃剂与燃烧气掺混。

Description

一种纯氧助燃高效燃烧器结构

技术领域

本实用新型涉及燃烧器领域，尤其涉及一种纯氧助燃高效燃烧器结构。

背景技术

NOx和CO是重要的大气污染物，是引发酸雨、雾霾的重要因素。随着环保要求的日益提高，对于NOx和CO排放量的限制也日趋严格。国内工业领域的生产过程中会大量使用燃烧器，其中，除了以助燃剂作为助燃剂以外，还有大量的工艺过程采用纯氧作为助燃剂，目前在工业窑炉上绝大多数都要使用纯氧燃烧加热技术，例如玻璃、钢铁、有色冶金、陶瓷等行业窑炉。但针对纯氧燃烧器的污染物排放仍有很大的改善空间，人们仍在努力寻找着降低污染物排放的各种技术手段。因此，一种纯氧助燃高效燃烧器结构的设计对于提高燃烧器的使用效率，降低污染物排放尤为重要。

纯氧燃烧与空气助燃剂燃烧相比，燃烧原理有明显的不同，纯氧燃烧是燃料与纯氧在炉内逐级掺混，混合后均匀分布在炉膛中进行低温弥漫性燃烧，可以节约燃料50％左右，减少烟气量70％以上。纯氧燃烧可有效地节约燃料，提高燃烧温度，由于助燃剂中不存在N2，可以极大降低NOx的产生，满足日益严苛的环保要求。

但现有的纯氧燃烧器普遍存在燃料和助燃剂掺混效果差、燃烧温度过高、存在局部高温区、结构复杂等缺点，应用于工业窑炉等场合容易造成回火和爆燃，进而导致燃烧器使用过程中不稳定，并且增加NOx和CO的生成量。因此，仍然需要更加合理有效的一种纯氧助燃高效燃烧器结构形式来高效组织燃烧和控制污染物排放。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种纯氧助燃高效燃烧器结构，解决了现有的纯氧燃烧器普遍存在燃料和助燃剂掺混效果差、燃烧温度过高、存在局部高温区、结构复杂等缺点，应用于工业窑炉等场合容易造成回火和爆燃，进而导致燃烧器使用过程中不稳定，并且增加NOx和CO的生成量的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种纯氧助燃高效燃烧器结构，其特征在于：包括中心燃气通道、环形助燃剂通道以及冷却剂通道，燃烧器从内到外依次设有所述中心燃气通道、环形助燃剂通道以及冷却剂通道且中心燃气通道、环形助燃剂通道以及冷却剂通道呈同心圆结构，所述中心燃气通道、环形助燃剂通道以及冷却剂通道的端部连通有燃气入口、助燃剂入口以及冷却剂入口，所述燃气入口连通到所述中心燃气通道的一端，所述中心燃气通道的另一端连通有燃烧气喷嘴，所述助燃剂入口连通到所述环形助燃剂通道的一端且所述助燃剂入口的内部设有鼓风机，所述冷却剂入口连通到所述冷却剂通道的一端，所述环形助燃剂通道的内壁与所述中心燃气通道的外壁之间对称设有多个旋流叶片，所述旋流叶片的转动方向为顺时针，所述环形助燃剂通道的端部设有助燃剂喷嘴且所述助燃剂喷嘴与所述燃烧气喷嘴的端部连通，所述环形助燃剂通道的外壁与所述冷却剂通道的管道之间沿其长度方向设有多个导流折板。

优选的，助燃剂为纯氧，冷却剂为水。

优选的，所述冷却剂通道的一侧还连通有冷却剂出口管道。

优选的，所述燃烧气喷嘴的出口采用收口结构设计且所述燃烧气喷嘴的收口角度为10°-30°，所述燃烧气喷嘴的出口直径为15-60mm，所述助燃剂喷嘴套设在所述燃烧气喷嘴的表面且所述助燃剂喷嘴与所述燃烧气喷嘴的端部平齐，所述助燃剂喷嘴的收口角度为15°-25°所述助燃剂喷嘴的直径为45-75mm。

优选的，所述旋流叶片的个数为8-12个，所述旋流叶片的旋流角度为15°-45°。

优选的，所述导流折板所用的材料为散热金属，所述散热金属为铝。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种纯氧助燃高效燃烧器结构，具备有以下有益效果：本发明所述的一种纯氧助燃高效燃烧器结构，燃烧器从内至外，依次为中心燃气通道、环形助燃剂通道以及冷却剂通道。燃料气通过中心燃料气通道的燃气入口进入，进而到达燃烧气喷嘴，燃料气从燃烧气喷嘴喷出后，进入下游燃烧区，燃烧气喷嘴可以根据窑炉的实际运行特点调整燃烧气喷嘴出口尺寸以及出口气流角度，以保证最大限度的利用工业窑炉的内部燃烧空间，使燃料气和助燃剂的掺混时间变长，混合更加充分，有效地抑制NOx和CO的生成。助燃剂采用强制鼓风的方式进入燃烧器内部，经过整多级旋流叶片，到达助燃剂喷嘴，助燃剂从助燃剂喷嘴喷出后，通过多级旋流叶片产生的旋流作用，卷吸内层的燃料气，和燃料气发生强烈的掺混，共同进入下游燃烧区，形成稳定的纯氧燃烧火焰。助燃剂喷嘴同样可以根据窑炉的实际运行特点调整出口尺寸以及出口气流角度，最大限度的利用工业窑炉的内部燃烧空间的同时，保持了燃烧器火焰的最大外径尺寸。冷却剂通道的内部设有导流折板，强化冷却剂和燃烧器金属部件的换热效果，有效的降低了燃烧器金属结构的温度，以及助燃剂的温度，从而可以调整纯氧火焰的温度，有效的控制NOx和CO的生成。燃烧气喷嘴助燃剂喷嘴，能够为喷嘴提供更宽的设计空间，满足不同燃料气和助燃剂掺混的需要，改善喷嘴出口的混合气速度分布，优化纯氧燃烧火焰的温度和污染物排放性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的局部结构示意图。

图中：1、中心燃气通道；2、环形助燃剂通道；3、冷却剂通道；4、燃气入口；5、助燃剂入口；6、冷却剂入口；7、冷却剂出口管道；8、旋流叶片；9、燃烧气喷嘴；10、助燃剂喷嘴；11、导流折板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、2所示，现提出下述实施例：一种纯氧助燃高效燃烧器结构，包括中心燃气通道1、环形助燃剂通道2以及冷却剂通道3，燃烧器从内到外依次设有所述中心燃气通道1、环形助燃剂通道2以及冷却剂通道3且中心燃气通道1、环形助燃剂通道2以及冷却剂通道3呈同心圆结构，所述中心燃气通道1、环形助燃剂通道2以及冷却剂通道3的端部连通有燃气入口4、助燃剂入口5以及冷却剂入口6，所述燃气入口4连通到所述中心燃气通道1的一端，所述中心燃气通道1的另一端连通有燃烧气喷嘴9，所述助燃剂入口5连通到所述环形助燃剂通道2的一端且所述助燃剂入口5的内部设有鼓风机，所述冷却剂入口6连通到所述冷却剂通道3的一端，所述环形助燃剂通道2的内壁与所述中心燃气通道1的外壁之间对称设有多个旋流叶片8，所述旋流叶片8的转动方向为顺时针，所述环形助燃剂通道2的端部设有助燃剂喷嘴10且所述助燃剂喷嘴10与所述燃烧气喷嘴9的端部连通，所述环形助燃剂通道2的外壁与所述冷却剂通道3的管道之间沿其长度方向设有多个导流折板11。

在本实施例中，助燃剂为纯氧，冷却剂为水。助燃剂为氧，避免NOx和CO的生成。

在本实施例中，所述冷却剂通道3的一侧还连通有冷却剂出口管道7。将已经受热后的冷却剂排出。

在本实施例中，所述燃烧气喷嘴9的出口采用收口结构设计且所述燃烧气喷嘴9的收口角度为10°-30°，所述燃烧气喷嘴9的出口直径为15-60mm，所述助燃剂喷嘴10套设在所述燃烧气喷嘴9的表面且所述助燃剂喷嘴10与所述燃烧气喷嘴9的端部平齐，所述助燃剂喷嘴10的收口角度为15°-25°所述助燃剂喷嘴10的直径为45-75mm。根据炉窑燃烧腔室的尺寸合理选择收缩角度的数值，控制火焰形状和火焰强度。

在本实施例中，所述旋流叶片8的个数为8-12个，所述旋流叶片8的旋流角度为15°-45°。从而在保证燃料气和助燃剂的可靠预混合，防止发生火焰回传的现象。

在本实施例中，所述导流折板11所用的材料为散热金属，所述散热金属为铝，金属铝的散热效果更佳，避免燃烧器的内部过热。

在图1-2中，本发明所述的一种纯氧助燃高效燃烧器结构，燃烧器从内至外，依次为中心燃气通道1、环形助燃剂通道2以及冷却剂通道3。燃料气通过中心燃气通道1的燃气入口进入，进而到达燃烧气喷嘴9，燃料气从燃烧气喷嘴9喷出后，进入下游燃烧区，燃烧气喷嘴9可以根据窑炉的实际运行特点调整燃烧气喷嘴9出口尺寸以及出口气流角度，以保证最大限度的利用工业窑炉的内部燃烧空间，使燃料气和助燃剂的掺混时间变长，混合更加充分，有效地抑制NOx和CO的生成。助燃剂采用强制鼓风的方式进入燃烧器内部，经过整多级旋流叶片8，到达助燃剂喷嘴10，助燃剂从助燃剂喷嘴10喷出后，通过多级旋流叶片8产生的旋流作用，卷吸内层的燃料气，和燃料气发生强烈的掺混，共同进入下游燃烧区，形成稳定的纯氧燃烧火焰。助燃剂喷嘴10同样可以根据窑炉的实际运行特点调整出口尺寸以及出口气流角度，最大限度的利用工业窑炉的内部燃烧空间的同时，保持了燃烧器火焰的最大外径尺寸。冷却剂通道3的内部设有导流折板11，强化冷却剂和燃烧器金属部件的换热效果，有效的降低了燃烧器金属结构的温度，以及助燃剂的温度，从而可以调整纯氧火焰的温度，有效的控制NOx和CO的生成。燃烧气喷嘴9和助燃剂喷嘴10，能够为喷嘴提供更宽的设计空间，满足不同燃料气和助燃剂掺混的需要，改善喷嘴出口的混合气速度分布，优化纯氧燃烧火焰的温度和污染物排放性能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种纯氧助燃高效燃烧器结构，其特征在于：包括中心燃气通道、环形助燃剂通道以及冷却剂通道，燃烧器从内到外依次设有所述中心燃气通道、环形助燃剂通道以及冷却剂通道且中心燃气通道、环形助燃剂通道以及冷却剂通道呈同心圆结构，所述中心燃气通道、环形助燃剂通道以及冷却剂通道的端部连通有燃气入口、助燃剂入口以及冷却剂入口，所述燃气入口连通到所述中心燃气通道的一端，所述中心燃气通道的另一端连通有燃烧气喷嘴，所述助燃剂入口连通到所述环形助燃剂通道的一端且所述助燃剂入口的内部设有鼓风机，所述冷却剂入口连通到所述冷却剂通道的一端，所述环形助燃剂通道的内壁与所述中心燃气通道的外壁之间对称设有多个旋流叶片，所述旋流叶片的转动方向为顺时针，所述环形助燃剂通道的端部设有助燃剂喷嘴且所述助燃剂喷嘴与所述燃烧气喷嘴的端部连通，所述环形助燃剂通道的外壁与所述冷却剂通道的管道之间沿其长度方向设有多个导流折板。

2.根据权利要求1所述的一种纯氧助燃高效燃烧器结构，其特征在于：助燃剂为纯氧，冷却剂为水。

3.根据权利要求1所述的一种纯氧助燃高效燃烧器结构，其特征在于：所述冷却剂通道的一侧还连通有冷却剂出口管道。

4.根据权利要求1所述的一种纯氧助燃高效燃烧器结构，其特征在于：所述燃烧气喷嘴的出口采用收口结构设计且所述燃烧气喷嘴的收口角度为10°-30°，所述燃烧气喷嘴的出口直径为15-60mm，所述助燃剂喷嘴套设在所述燃烧气喷嘴的表面且所述助燃剂喷嘴与所述燃烧气喷嘴的端部平齐，所述助燃剂喷嘴的收口角度为15°-25°所述助燃剂喷嘴的直径为45-75mm。

5.根据权利要求1所述的一种纯氧助燃高效燃烧器结构，其特征在于：所述旋流叶片的个数为8-12个，所述旋流叶片的旋流角度为15°-45°。

6.根据权利要求1所述的一种纯氧助燃高效燃烧器结构，其特征在于：所述导流折板所用的材料为散热金属，所述散热金属为铝。

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