CN211232870U - 一种稳燃器及低热值燃气燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃烧器领域，公开一种稳燃器及低热值燃气燃烧器，其中稳燃器包括多个空气外通道及周向交替布设的多个空气内通道和多个燃气外通道。本实用新型将燃气通过燃气外通道和燃气内通道分级送入，将助燃空气通过空气外通道和空气内通道分级送入，通过空气内通道提供低热值燃气初期着火所需的氧气，有利于着火点燃；将多个燃气外通道和多个空气内通道周向交替布设，增大了燃气外通道提供的燃气和空气内通道提供的助燃空气接触的面积，有利于助燃空气和燃气混合着火；利用空气外通道提供低热值燃气燃尽所需氧气，延迟了通过空气外通道提供的助燃空气和燃气的混合，从而在燃烧器中心区域营造了局部缺少区，有利于降低氮氧化物的生成。

Description

一种稳燃器及低热值燃气燃烧器

技术领域

本实用新型涉及燃烧器领域，尤其涉及一种稳燃器及低热值燃气燃烧器。

背景技术

低热值燃气广泛应用于燃气锅炉，实现了能源转换应用。但低热值燃气具有惰性气体的含量高、发热量低、着火困难、燃烧稳定性差等缺陷，同时不合理的燃烧组织会形成局部高温及过量助燃空气在高温区停留时间较长，造成氮氧化物(NOx)的生成量超标。

目前广泛采用双旋流燃气燃烧器，其将燃气燃烧所需的助燃空气一次给入，通过轴向或切向导向叶片实现强化燃烧和稳定火焰的目的。但采用双旋流燃气燃烧器会增加燃气燃烧初期所需的着火热，影响了燃气的着火，还会使燃气燃烧过程中始终处于富氧环境，造成NOx生成浓度高。因此，双旋流燃气燃烧器并不能解决NOx浓度较高的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种稳燃器及低热值燃气燃烧器，能够在稳燃的同时，降低氮氧化物的生成量。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种稳燃器，包括用于输送空气的多个空气外通道，及：

多个空气内通道，用于输送空气，所述空气外通道套设于多个所述空气内通道围成的柱形空间外；

多个燃气外通道，用于输送燃气，多个所述燃气外通道和多个所述空气内通道周向交替布设。

作为上述稳燃器的一种优选技术方案，还包括燃气内通道，多个所述燃气外通道沿所述燃气内通道的外周壁周向布设；

所述燃气内通道位于燃气流动方向下游的端面为内燃气下游端面,所述空气内通道位于助燃空气流动方向下游的端面为内空气下游端面，所述燃气外通道位于燃气流动方向下游的端面为外燃气下游端面，所述空气外通道位于助燃空气流动方向下游的端面为外空气下游端面；

所述内燃气下游端面、所述内空气下游端面和所述外燃气下游端面均位于同一平面内。

作为上述稳燃器的一种优选技术方案，所述内空气下游端面与所述外空气下游端面位于同一平面，或位于所述外空气下游端面的上游。

作为上述稳燃器的一种优选技术方案，所述空气内通道为沿空气流动方向延伸且沿所述燃气内通道周向旋转的螺旋通道，和/或，所述燃气外通道为沿燃气流通方向且沿所述燃气内通道周向旋转的螺旋通道，和/或，所述空气外通道为沿空气流动方向延伸且沿所述燃气内通道周向旋转的螺旋通道。

作为上述稳燃器的一种优选技术方案，沿空气流动方向，所述空气外通道垂直于其中心轴线的径向截面的面积逐渐增大；

和/或，沿空气流动方向，所述空气内通道垂直于其中心轴线的径向截面的面积逐渐减小；

和/或，沿燃气流动方向，所述燃气外通道垂直于其中心轴线的径向截面的面积逐渐增大。

作为上述稳燃器的一种优选技术方案，所述燃气内通道、所述燃气外通道、所述空气外通道和所述空气内通道中的至少一个内设有旋流叶片。

作为上述稳燃器的一种优选技术方案，还包括燃气管道，所述燃气管道的外周壁上凸设有沿其轴向延伸且沿其周向间隔分布的多个第二外凸起，每个所述第二外凸起上均设有沿其轴向贯通的所述燃气外通道，所述燃气管道的内腔形成所述燃气内通道。

作为上述稳燃器的一种优选技术方案，还包括助燃空气管道，所述助燃空气管道的外周壁上凸设有沿其轴向延伸且沿其周向间隔分布的多个第一外凸起，每个所述第一外凸起上均设有沿其轴向贯通的所述助燃空气外通道；

所述助燃空气管道的内周壁上凸设有沿其轴向延伸且沿其周向间隔分布的多个第一内凸起，每个所述第一内凸起上均设有沿其轴向贯通的所述助燃空气内通道。

本实用新型还提供了一种低热值燃气燃烧器，包括上述的稳燃器。

作为上述低热值燃气燃烧器的一种优选技术方案，还包括依次设于所述稳燃器下游的预混通道和导流通道；

所述预混通道沿空气流动方向呈渐缩设置，所述导流通道沿空气流动方向呈渐扩设置。

本实用新型的有益效果：本实用新型将燃气通过燃气外通道和燃气内通道分级送入，同时将助燃空气通过空气外通道和空气内通道分级送入，通过空气内通道提供低热值燃气初期着火所需的氧气，有利于着火点燃；同时将多个燃气外通道和多个空气内通道周向交替布设，增大了燃气外通道提供的燃气和空气内通道提供的助燃空气接触的面积，有利于助燃空气和燃气混合着火；利用空气外通道提供低热值燃气完全燃尽所需的氧气，延迟了通过空气外通道和燃气的混合，从而在燃烧器中心区域营造了局部缺少区，有利于降低氮氧化物的生成。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的低热值燃气燃烧器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的低热值燃气燃烧器的主视图；

图3是本实用新型实施例一提供的稳燃器沿垂直于其中心轴线的径向截面的剖视图。

图中：

11、空气外通道；12、空气内通道；13、第一外凸起；

21、燃气外通道；22、燃气内通道；

3、导流通道；4、燃气通道；5、助燃空气通道；6、预混通道。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

如图1至图3所示，本实施例提供了一种稳燃器，包括助燃空气管道和贯穿助燃空气管道且与其同轴布设的燃气管道，其中，助燃空气管道的外周壁上凸设有沿其轴向延伸且沿其周向间隔分布的多个第一外凸起13，每个第一外凸起13上均设有沿其轴向贯通的助燃空气外通道11；助燃空气管道的内周壁上凸设有沿其轴向延伸且沿其周向间隔分布的多个第一内凸起，每个第一内凸起上均设有沿其轴向贯通的助燃空气内通道12。

燃气管道的外周壁上凸设有沿其轴向延伸且沿其周向间隔分布的多个第二外凸起，每个第二外凸起上均设有沿其轴向贯通的燃气外通道21，燃气管道的内腔形成燃气内通道22。本实施例中，燃气外通道21、空气外通道11和空气内通道12的数量相等。

于其他实施例中，可以将燃气管道的内周壁向外凹陷形成多个周向分布的燃气外通道21，燃气管道的内腔形成燃气内通道22，此时燃气外通道21和燃气内通道22是连通的；同时在燃气管道的外周壁向内凹陷形成多个周向分布的空气内通道12，采用该设置同样实现了燃气外管道和空气内通道12周向交替布设。

本实施例将燃气通过燃气外通道21和燃气内通道22分级送入，同时将助燃空气通过空气外通道11和空气内通道12分级送入，通过空气内通道12提供低热值燃气初期着火所需的氧气，有利于着火点燃；同时将多个燃气外通道21 和多个空气内通道12周向交替布设，增大了燃气外通道21提供的燃气和空气内通道12提供的助燃空气接触的面积，有利于助燃空气和燃气混合着火；利用空气外通道11提供低热值燃气完全燃尽所需的氧气，延迟了通过空气外通道11 和燃气的混合，从而在燃烧器中心区域营造了局部缺少区，有利于降低氮氧化物的生成。

优选地，空气外通道11和空气内通道12沿燃气管道的周向交替布设，即空气外通道11和燃气外通道21一一正对设置。

进一步地，本实施例将燃气内通道22位于燃气流动方向下游的端面记为内燃气下游端面,空气内通道12位于燃气流动方向下游的端面记为内空气下游端面，燃气外通道21位于燃气流动方向下游的端面记为外燃气下游端面，空气外通道11位于助燃空气流动方向下游的端面记为外空气下游端面。

内燃气下游端面、内空气下游端面、外燃气下游端面和外空气下游端面位于同一平面。于其他实施例中，还可以将内燃气下游端面、内空气下游端面、外燃气下游端面位于同一平面且均位于外空气下游端面的上游，使空气外通道提供的助燃空气在轴向上延迟与燃气混合，进一步降低燃烧器中心区域的氧气量，从而降低氮氧化物的生成量。

进一步地，本实施例中，空气内通道12为沿空气流动方向延伸且沿燃气内通道22周向旋转的螺旋通道，燃气外通道21为沿燃气流通方向且沿燃气内通道22周向旋转的螺旋通道，空气外通道11为沿空气流动方向延伸且沿燃气内通道22周向旋转的螺旋通道。采用上述设置使通过空气外通道11的下游出口、空气内通道12的下游出口、燃气内通道22的下游出口和燃气外通道21的下游出口流出的流体均以旋转射流的形式流出，强化了中心回流区的形成，加强卷吸炉膛内高温烟气，进一步稳定低热值燃气的燃烧。

进一步地，本实施例中，燃气管道和助燃空气管道形成了齿形分布的燃气外通道21、空气内通道12和空气外通道11。沿空气流动方向，空气外通道11 垂直于其中心轴线的径向截面的面积逐渐增大，空气内通道12垂直于其中心轴线的径向截面的面积逐渐减小；沿燃气流动方向，燃气外通道21垂直于其中心轴线的径向截面的面积逐渐增大。采用本实施例提供的稳燃器，低热值燃气燃烧器工作时会在每个通道的背流面形成众多径向、轴向及径向回流区，这种特殊的流场分布，使中心回流区的卷吸能力较强，能够卷吸大量高温烟气，使低热值燃气与回流高温烟气强烈混合，强化了高温烟气对低热值燃气的加热；而且多种回流区为低热值燃气的着火与燃烧提供了稳定热源，有利于着火和稳燃。燃气管道和助燃空气管道形成了齿形分布的燃气外通道21、空气内通道12和空气外通道11。

本实施例中，每个空气外通道11、每个空气内通道12和燃气外通道21沿燃气内通道22周向旋转时，每个通道旋转方向的切线方向与燃气内通道22的中心轴线之间的夹角为0°-45°。

如图1和图2所示，本实施例还提供了一种低热值燃气燃烧器，包括上述稳燃器，及依次设于稳燃器下游的预混通道6和导流通道3；预混通道6沿空气流动方向呈渐缩设置，导流通道3沿空气流动方向呈渐扩设置。

上述低热值燃气燃烧器还包括助燃空气通道5和贯穿助燃空气通道5的燃气通道4，其中，助燃空气通道5位于助燃空气管道的上游且同时与空气外通道 11和空气内通道12连通，燃气通道4位于燃气管道的上游且同时与燃气内通道 22和燃气外通道21连通。

上述低热值燃气燃烧器还包括点火管，点火管的一端伸入燃气内通道22中且与燃气内通道22同轴设置，点火管内安装点火器。

实施例二

本实施例其他实施例的区别在于，燃气内通道22、燃气外通道21、空气外通道11和空气内通道12中均设有旋流叶片，增加了空气和燃气的旋流强度，强化了中心回流区，加强了吸炉膛内高温烟气，进一步稳定低热值燃气的燃烧。

上述任意两个旋流叶片的旋向可以相同，也可以不同，在此不再具体限定，旋流叶片的旋转角度大致为10°-50°。优选地，旋流叶片的旋转角度大于等于每个通道旋转方向的切线方向与燃气内通道22的中心轴线之间的夹角，以进一步提高每个通道喷射出的流体的旋流强度。

本实施例中的燃气可以为高炉煤气、转炉煤气等低热值气体，也可以为包括高热值煤气在内的多种掺混的混合气体。本实施例中，内外助燃空气分级比例、空气外通道11的数量、燃气外通道21的数量、空气内通道12的数量、每个通道旋转方向的切线方向与燃气内通道22的中心轴线之间的夹角以及及旋流叶片的旋转角度、数量的最佳设置，需要根据不同品质的低热值燃气，进行计算及数值模拟确定，以形成适宜的混合过程及回流区形态为原则，保证燃烧器具有较强的稳燃及生成较低含量氮氧化物的功能。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

Claims (10)

1.一种稳燃器，其特征在于，包括用于输送空气的多个空气外通道(11)，及：

多个空气内通道(12)，用于输送空气，所述空气外通道(11)套设于多个所述空气内通道(12)围成的柱形空间外；

多个燃气外通道(21)，用于输送燃气，多个所述燃气外通道(21)和多个所述空气内通道(12)周向交替布设。

2.根据权利要求1所述的稳燃器，其特征在于，还包括燃气内通道(22)，多个所述燃气外通道(21)沿所述燃气内通道(22)的外周壁周向布设；

所述燃气内通道(22)位于燃气流动方向下游的端面为内燃气下游端面,所述空气内通道(12)位于助燃空气流动方向下游的端面为内空气下游端面，所述燃气外通道(21)位于燃气流动方向下游的端面为外燃气下游端面，所述空气外通道(11)位于助燃空气流动方向下游的端面为外空气下游端面；

所述内燃气下游端面、所述内空气下游端面和所述外燃气下游端面均位于同一平面内。

3.根据权利要求2所述的稳燃器，其特征在于，所述内空气下游端面与所述外空气下游端面位于同一平面，或位于所述外空气下游端面的上游。

4.根据权利要求2所述的稳燃器，其特征在于，所述空气内通道(12)为沿空气流动方向延伸且沿所述燃气内通道(22)周向旋转的螺旋通道，和/或，所述燃气外通道(21)为沿燃气流通方向且沿所述燃气内通道(22)周向旋转的螺旋通道，和/或，所述空气外通道(11)为沿空气流动方向延伸且沿所述燃气内通道(22)周向旋转的螺旋通道。

5.根据权利要求2所述的稳燃器，其特征在于，沿空气流动方向，所述空气外通道(11)垂直于其中心轴线的径向截面的面积逐渐增大；

和/或，沿空气流动方向，所述空气内通道(12)垂直于其中心轴线的径向截面的面积逐渐减小；

和/或，沿燃气流动方向，所述燃气外通道(21)垂直于其中心轴线的径向截面的面积逐渐增大。

6.根据权利要求2所述的稳燃器，其特征在于，所述燃气内通道(22)、所述燃气外通道(21)、所述空气外通道(11)和所述空气内通道(12)中的至少一个内设有旋流叶片。

7.根据权利要求2至6任一项所述的稳燃器，其特征在于，还包括燃气管道，所述燃气管道的外周壁上凸设有沿其轴向延伸且沿其周向间隔分布的多个第二外凸起，每个所述第二外凸起上均设有沿其轴向贯通的所述燃气外通道(21)，所述燃气管道的内腔形成所述燃气内通道(22)。

8.根据权利要求2至6任一项所述的稳燃器，其特征在于，还包括助燃空气管道，所述助燃空气管道的外周壁上凸设有沿其轴向延伸且沿其周向间隔分布的多个第一外凸起(13)，每个所述第一外凸起(13)上均设有沿其轴向贯通的所述助燃空气外通道(11)；

所述助燃空气管道的内周壁上凸设有沿其轴向延伸且沿其周向间隔分布的多个第一内凸起，每个所述第一内凸起上均设有沿其轴向贯通的所述助燃空气内通道(12)。

9.一种低热值燃气燃烧器，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述稳燃器。

10.根据权利要求9所述的低热值燃气燃烧器，其特征在于，还包括依次设于所述稳燃器下游的预混通道(6)和导流通道(3)；

所述预混通道(6)沿空气流动方向呈渐缩设置，所述导流通道(3)沿空气流动方向呈渐扩设置。

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