CN211739077U - 一种低污染燃烧器结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低污染燃烧器结构，包括：中心轴向空气管，套设在中心轴向空气管之外的主燃气管，以及套设在主燃气管之外的外围空气管；所述外围空气管的端部连接有拢火罩，内部设有外空气旋流装置和内空气旋流装置；所述中心轴向空气管的端部设有中心轴向空气出口；所述主燃气管的顶端设有环绕所述中心轴向空气管的中心燃料环缝，外侧连接有多条外围燃料分配支管。本实用新型具有以下优点：加强空气和燃气的混合，使混合更加均匀，提高燃烧效率，增大锅炉热效率；形成空气和燃气的分级，形成多级火焰，降低了火焰温度，从而大大减少了氮氧化物的排放。

Description

一种低污染燃烧器结构

技术领域

本实用新型涉及燃烧器技术领域，具体涉及一种低污染燃烧器结构。

背景技术

随着社会的发展，环境问题日益突出，国际社会愈发关注环境污染带来的影响和后果。在我国，随着经济建设的发展，化石能源的大量使用带来的环境问题尤为突出，大气污染引气的酸雨、雾霾等持续的对社会发展、人类健康带来严重的伤害，为此国家队环保要求日益严格，最新的大气排放标准降低了烟尘浓度、NOx、CO等污染气体的排放量。因此无论是作为应对国家政策对排放的严格要求，还是各种燃气的大量使用引发的节能和排放的环保需求，研制低NOx排放的燃烧器将成为解决这些矛盾的关键因素。一种低NOx燃气燃烧器结构的设计对于组织燃烧、降低污染物排放尤为重要。

其中，燃烧器燃烧头部是整个燃烧器的关键核心部件，该部件的作用是将燃料气和助燃空气进行混合并组织燃烧，释放出热量用于实际需要。该部件的结构型式决定着燃烧过程的可靠性、稳定性，以及整个燃烧区域的速度、温度分布，这些都是影响烟气排放的关键因素。

现有的燃烧器的燃烧方式分为预混燃烧和扩散燃烧，目前市场上大部分采用的是扩散式燃烧。为了保证充分燃烧，燃烧器一般采用燃料与空气混合较好的设计方式，这种方式的燃烧其火焰温度高，高温区面积大，容易产生大量的NOx。如何设计一种降低尾部烟气氧浓度、进一步降低NOx，又确保燃烧稳定、充分燃烧的燃烧头是目前研发技术人员急需解决的问题。

公开号为CN108386831A中国专利，采用空气分多路路由主喷嘴管道入射，经过主燃料腔时和与燃料进行掺混得到预混气，经主喷嘴出口喷入炉膛，另外配置了多路值班燃料喷入所述炉膛，这样调整了燃烧区的燃料和空气的分布，降低了了燃烧区的火焰温度，值班火焰的存在使得火焰稳定，使得烧器燃料空气混合更均匀，加上采用燃料轴向分级燃烧，火焰峰值温度低，有利于优化炉膛温度场，降低NOx排放。但是，由于主燃料通过主喷嘴管道的径向小孔进入主喷嘴管道后由于与空气的混合时间短，没有合理的混合方法，导致掺混的效果差，造成燃烧区域内浓度、温度分布不均匀，造成燃烧不完全；另外主喷嘴管道和值班燃料管道均轴向设置，火焰长度很长，容易使得高温烟气冲刷炉膛底部。

因此，仍然需要更加合理有效的低NOx燃气燃烧器结构形式来组织燃烧和控制污染物排放。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低污染燃烧器结构，将气体分级燃烧技术应用到燃烧器中，旨在解决常用锅炉燃气燃烧器氮氧化物排放高等问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下。

一种低污染燃烧器结构，其特征在于，包括：中心轴向空气管，套设在中心轴向空气管之外的主燃气管，以及套设在主燃气管之外的外围空气管；所述外围空气管的端部连接有拢火罩，内部设有外空气旋流装置和内空气旋流装置；所述中心轴向空气管的端部设有中心轴向空气出口；

所述外空气旋流装置位于所述中心轴向空气出口的外侧，设有中心空气孔道和外围旋流叶片；所述内空气旋流装置呈环形，表面设有轴向贯穿的空气孔，位于所述外围空气管与所述主燃气管之间形成的外围环形空气通道内，与环形空气通道的内壁及外壁之间均具有环形缝隙，且内边缘和外边缘分别设有内扩展边和外扩展边；

所述主燃气管的顶端设有环绕所述中心轴向空气管的中心燃料环缝，外侧连接有多条外围燃料分配支管，所述外围燃料分配支管与所述内空气旋流装置的内扩展边连接且具有设在所述内扩展边上的支管燃料出口。

进一步的，所述中心轴向空气管、主燃气管和外围空气管同轴设置。

进一步的，所述拢火罩具有缩口。

进一步的，所述外空气旋流装置的外围旋流叶片的个数为6～10个，旋流角度为25°～60°。

进一步的，所述外围燃料分配支管的个数为10～30个，所述支管燃料出口与燃烧器轴线角度为25°～60°。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

(1)加强空气和燃气的混合，使混合更加均匀，提高燃烧效率，增大锅炉热效率；

(2)形成空气和燃气的分级，形成多级火焰，降低了火焰温度，从而大大减少了氮氧化物的排放。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本实用新型一个实施例提供的低污染燃烧器结构的主视图；

图2是本实用新型一个实施例提供的低污染燃烧器结构的侧视图；

图3是本实用新型一个实施例提供的低污染燃烧器结构的内部立体结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面通过具体实施例，进行详细的说明。

请参考图1、图2和图3，本实用新型的一个实施例，提供一种低污染燃烧器结构。该燃烧器结构包括：中心轴向空气管3，套设在中心轴向空气管3之外的主燃气管2，以及套设在主燃气管2之外的外围空气管1。可选的，所述中心轴向空气管3、主燃气管2和外围空气管1同轴设置。所述外围空气管1、中心轴向空气管3形成用于空气流经的通道，将助燃空气引导至锅炉炉膛；主燃气管2形成用于燃气(即燃料气，例如天然气)流经的通道，将燃气引导至锅炉炉膛。

所述中心轴向空气管3的端部设有中心轴向空气出口14。所述外围空气管1的端部连接有拢火罩4，且拢火罩4可具有缩口15。所述外围空气管1的内部设有外空气旋流装置11和内空气旋流装置5。

所述外空气旋流装置11位于所述中心轴向空气出口14的外侧，设有中心空气孔道13和外围旋流叶片12。可选的，所述外空气旋流装置11的外围旋流叶片12的个数为6～10个，旋流角度为25°～60°。

所述内空气旋流装置5呈环形，表面设有轴向贯穿的空气孔6，位于所述外围空气管1与所述主燃气管2之间形成的外围环形空气通道内，与环形空气通道的内壁和外壁之间均具有环形缝隙作为空气通道，即，与主燃气管2之间的内环形缝隙7，与外围空气管1之间的外环形缝隙18。且内空气旋流装置5的内边缘和外边缘分别设有内扩展边16和外扩展边17。可选的，内扩展边16和外扩展边17沿燃烧器轴向外侧翻折一定角度。

所述主燃气管2的顶端设有环绕所述中心轴向空气管3的中心燃料环缝10，外侧分叉连接有多条外围燃料分配支管8。进一步的，所述外围燃料分配支管8与所述内空气旋流装置5的内扩展边16连接，且具有设在所述内扩展边16上的支管燃料出口9。可选的，由于内扩展边16沿燃烧器轴向外侧翻折一定角度呈斜面，支管燃料出口9相应的为斜切口。可选的，所述外围燃料分配支管的个数为10～30个，所述支管燃料出口与燃烧器轴线角度为25°～60°。

该燃烧器结构中，外部空气可通过强制鼓风或其它方式进入中心轴向空气管3和外围空气管1。进入所述中心轴向空气管3内的空气从中心轴向空气出口14喷射出去至所述外空气旋流装置11后分成两部分，即，经中心空气孔道13形成一级空气，经外围旋流叶片12形成二级空气。进入所述外围空气管1内的空气流经内空气旋流装置5后分成三部分，其中，一部分经所述内空气旋流装置5与所述中心轴向空气管3之间的内环形缝隙7形成三级空气，一部分经所述内空气旋流装置5上的空气孔6形成四级空气，一部分经所述内空气旋流装置5与所述外围空气管1之间的外环形缝隙18形成最外围的五级空气。

该燃烧器结构中，燃气通过主燃气管2进入，然后分成两路。

第一路燃气通过中心燃料环缝10流出再次分为两部分，一部分流经外空气旋流装置11的外围旋流叶片12后与二级空气混合，在锅炉炉膛中轴线附近进行燃烧，形成中心火焰区域，这部分混合气同时卷积了一部分一级空气，因此空气过量，中心火焰为富氧燃烧，由于空气和燃气流经外围旋流叶片12形成了旋流混合气，这个过程促进了燃气和空气的混合，使混合气更加均匀，旋流气体也使得火焰更加稳定，保证了燃烧稳定、可靠；另一部分燃气通过沿径向喷射与三级空气混合后绕经外空气旋流装置11的外边缘在中心火焰区域外围形成中间喷射火焰区域，这部分混合气卷吸了部分中心火焰区域的未完全燃烧的混合气，其燃料过多，形成火焰为富燃料燃烧火焰，这种方式不仅形成了富氧还原气氛，而且进一步使混合气充分燃烧。

第二路燃气流经外围燃料分配支管8从支管燃料出口9沿径向方向喷射而出，与四级空气进行混合后形成外围火焰区域，此燃烧区域中氧气在和未燃燃气燃烧前首先被烟气稀释，加上由于过贫燃料的燃烧，燃烧温度相对较低，另外由中间喷射火焰区域燃烧中的未燃尽燃气也由于向外旋流的作用进入这部分预混燃烧区域，使得燃烧更加充分，提高了燃气燃烧效率；另外，支管燃料出口9为一个斜面上形成的斜切口，切口朝向下游，可以防止燃气在外围燃料分配支管8的后面形成附着火焰，造成局部的高温。

该燃烧器结构中，最外围的五级空气控制着燃烧器下游火焰的形态和范围，并流经拢火罩4的缩口15后形成逆流漩涡，将下游的烟气卷吸回外围火焰区域，形成烟气的内循环。

该燃烧器结构中，各个燃烧区域受各级旋流作用产生了混合效果和剪切作用，进行着剧烈的物质和热量传递，共同形成稳定、高效的燃烧区域。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果包括：

(1)加强了空气和燃气的混合，使混合更加均匀，有助于提高燃烧效率，增大锅炉热效率。

(2)形成空气和燃料的分级，形成多级火焰，实现了高效的燃烧，降低了火焰温度，尤其是降低了锅炉尾部烟气温度，从而大大减少了氮氧化物的排放。

(3)空气旋流装置形成旋流式稳定火焰，保障了火焰的稳定性，从而保证了燃烧器可靠稳定的工作，减少了回火的危险性，提高了燃烧器使用过程中的安全性；减少火焰长度，避免火焰冲刷锅炉底板。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

上述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种低污染燃烧器结构，其特征在于，包括：

中心轴向空气管，套设在中心轴向空气管之外的主燃气管，以及套设在主燃气管之外的外围空气管；所述外围空气管的端部连接有拢火罩，内部设有外空气旋流装置和内空气旋流装置；所述中心轴向空气管的端部设有中心轴向空气出口；

所述外空气旋流装置位于所述中心轴向空气出口的外侧，设有中心空气孔道和外围旋流叶片；所述内空气旋流装置呈环形，表面设有轴向贯穿的空气孔，位于所述外围空气管与所述主燃气管之间形成的外围环形空气通道内，与环形空气通道的内壁及外壁之间均具有环形缝隙，且内边缘和外边缘分别设有内扩展边和外扩展边；

所述主燃气管的顶端设有环绕所述中心轴向空气管的中心燃料环缝，外侧连接有多条外围燃料分配支管，所述外围燃料分配支管与所述内空气旋流装置的内扩展边连接且具有设在所述内扩展边上的支管燃料出口。

2.根据权利要求1所述的低污染燃烧器结构，其特征在于，

所述中心轴向空气管、主燃气管和外围空气管同轴设置。

3.根据权利要求1所述的低污染燃烧器结构，其特征在于，

所述拢火罩具有缩口。

4.根据权利要求1所述的低污染燃烧器结构，其特征在于，

所述外空气旋流装置的外围旋流叶片的个数为6～10个，旋流角度为25°～60°。

5.根据权利要求1所述的低污染燃烧器结构，其特征在于，

所述外围燃料分配支管的个数为10～30个，所述支管燃料出口与燃烧器轴线角度为25°～60°。

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