CN212565756U - 一种低氮燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种低氮燃烧器，该燃烧器包括套筒和设置在套筒内的燃烧头，燃烧头包括中心燃烧部和外围燃烧部，在套筒的径向上，外围燃烧部位于所述中心燃烧部的外侧，中心燃烧部上设置有环形布置的一次气孔以及位于环状布置的一次气孔径向内侧的中心气孔，外围燃烧部上设置有环形布置的二次气孔，在中心燃烧部与外围燃烧部之间形成有环形布置的一次空气喷口，套筒与所述外围燃烧部之间形成有环形布置的二次空气喷口，套筒的侧壁上设置有至少一圈沿套筒周向布置的烟气回流口，烟气回流口位于所述燃烧器的出口端。该燃烧器的燃烧十分稳定，温度分布均匀，没有局部高温存在，能够很好地避免氮氧化物的生成。

Description

一种低氮燃烧器

技术领域

本实用新型涉及机械技术领域，特别是一种低氮燃烧器。

背景技术

随着环保要求的提高和天然气的普及使用，低污染燃气燃烧器技术越来越得到企业的重视，燃气燃烧器具有安全高效、操作简便等特点，应得到推广和应用。目前用于锅炉的燃烧器排放的主要污染物是氮氧化合物，减少氮氧化物排放是燃烧器设计需要考虑的重要因素。

实用新型内容

基于上述现状，本实用新型的主要目的在于提供一种低氮燃烧器，以解决现有技术中的燃烧器无法保证燃料充分燃烧的前提下降低氮氧化物的排放的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种低氮燃烧器，所述燃烧器包括套筒和设置在所述套筒内的燃烧头，所述燃烧头包括中心燃烧部和外围燃烧部，在所述套筒的径向上，所述外围燃烧部位于所述中心燃烧部的外侧，所述中心燃烧部上设置有环形布置的一次气孔以及位于环状布置的一次气孔径向内侧的中心气孔，所述外围燃烧部上设置有环形布置的二次气孔，在所述中心燃烧部与所述外围燃烧部之间形成有环形布置的一次空气喷口，所述套筒与所述外围燃烧部之间形成有环形布置的二次空气喷口，所述套筒的侧壁上设置有至少一圈沿所述套筒周向布置的烟气回流口，所述烟气回流口位于所述燃烧器的出口端。

优选地，所述外围燃烧部包括二次气盘，所述二次气盘包括多个沿所述二次气盘的周向均布二次气孔，所述二次气盘与所述套筒之间形成所述环形布置的二次空气喷口。

优选地，所述中心燃烧部包括中心喷嘴，所述中心喷嘴的侧壁设置有多个所述中心气孔，所述中心喷嘴的轴线与所述套筒的轴线平行或重合。

优选地，所述中心燃烧部还包括环绕所述中心喷嘴设置的多个一次气喷嘴，所述一次气喷嘴与所述中心喷嘴的轴线成锐角设置，在所述一次气喷嘴的侧壁和端壁设置有多个所述一次气孔。

优选地，所述燃烧器还包括旋流盘，所述中心喷嘴和所述一次气喷嘴均穿设于所述旋流盘，所述旋流盘包括与所述旋流盘的主体成锐角设置的斜板，所述旋流盘用于在所述斜板的位置形成所述环形布置的一次空气喷口，所述一次空气喷口构造为，一次空气在所述一次空气喷口的喷射方向与所述中心喷嘴的轴线的角度大于或等于30度，且小于或等于80度。

优选地，所述套筒的内侧壁设置有挡片，所述挡片的形状与所述烟气回流口的形状相同，所述挡片的一端与所述烟气回流口的边沿相连，另一端向靠近所述套筒的内侧弯折。

优选地，所述挡片与所述套筒的轴向形成的角度大于或等于30度且小于或等于60度。

优选地，所述燃烧器还包括一次燃气管和二次燃气管，所述一次燃气管与所述中心气孔和所述一次气孔均连通，所述二次燃气管与所述二次气孔连通，所述燃烧器还包括与所述套筒相连的燃烧筒，所述燃烧筒与所述套筒同轴设置，所述一次燃气管和所述二次燃气管均与所述燃烧筒连接，所述燃烧筒和所述套筒在轴向上的相对位置可调。

优选地，所述燃烧筒和/或所述套筒设置有条形孔，所述条形孔的长边沿所述燃烧器的轴向延伸，所述燃烧筒和所述套筒通过螺钉插入所述条形孔连接。

优选地，所述一次燃气管和所述二次燃气管均设置有进气蝶阀，所述进气蝶阀包括蜗轮蜗杆调节结构，所述蜗轮蜗杆调节结构用于调节所述进气蝶阀的开度。

本实用新型提出了一种低氮燃烧器，该燃烧器中，在燃烧头的后端(本申请中“后”指燃烧器的燃气的出气端)分成三级的分级燃烧结构，其中一次燃气喷口附近形成一次燃烧区，中心燃气喷口附近形成中心燃烧区，二次燃气喷口附近形成二次燃烧区，中心燃烧区的中心焰用于维持稳定燃烧用，一次燃烧区的一次焰和二次燃烧区的二次焰在径向上依次往外扩展，火焰分布均匀，并且空气位于径向外侧，即空气包围燃气进行燃烧，可以提供过量的空气，更好地保证偏离空燃当量比进行燃烧，过量的空气也可以吸收燃烧产生的热量，避免形成局部的高温区，降低氮氧化物等有害气体的排放；另外，在二次焰的径向外侧有套筒，套筒的侧壁上设置有烟气回流口，在烟气回流口附近区域的空气流动会对燃烧烟气形成一个卷吸的作用，烟气会通过烟气回流口被吸入到套筒内的二次燃烧区，该部分烟气可以吸收燃烧时产生的热量，给高温火焰降温，既达到降低氮氧化物等有害气体生成的目的，又能保证火焰的稳定，确保燃气的充分燃烧；该燃烧器的燃烧十分稳定，温度分布均匀，没有局部高温存在，能够很好地避免氮氧化物的生成。

本实用新型的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。

附图说明

以下将参照附图对根据本实用新型的优选实施方式进行描述。图中：

图1为根据本实用新型的一种优选实施方式的燃烧器的剖视图；

图2为根据本实用新型的一种优选实施方式的燃烧器的另一剖视图；

图3为根据本实用新型的一种优选实施方式的燃烧器的局部剖视图。

图中，

1、燃烧器；10、燃烧筒；11、套筒；111、挡片；112、烟气回流口；12、燃烧头；121、二次气盘；1211、第三筒状结构；1212、第四筒状结构；122、中心喷嘴；1221、第一筒状结构；123、一次气喷嘴；1231、第二筒状结构；124、旋流盘；13、一次燃气管；14、二次燃气管；15、燃气进气管；16、一次燃气调节阀；17、二次燃气调节阀；18、一次燃气分配管；19、二次燃气分配管。

具体实施方式

以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参考图1-3所示，本申请提供了一种低氮燃烧器1，为了在保证燃气充分燃烧的前提下更好地降低氮氧化物的排放，所述燃烧器1包括套筒11和设置在所述套筒11内的燃烧头12，所述燃烧头12包括中心燃烧部和外围燃烧部，在所述套筒11的径向上，所述外围燃烧部位于所述中心燃烧部的外侧，所述中心燃烧部上设置有环形布置的一次气孔以及位于环状布置的一次气孔径向内侧的中心气孔，其中一次气孔附近形成一次燃烧区，中心气孔附近形成中心燃烧区，所述外围燃烧部上设置有环形布置的二次气孔，二次气孔附近形成二次燃烧区，上述各燃气喷口用于喷射燃气，在所述中心燃烧部与所述外围燃烧部之间形成有环形布置的一次空气喷口，所述套筒11与所述外围燃烧部之间形成有环形布置的二次空气喷口，一次空气喷口为中心燃烧部提供氧气，以供一次气孔和中心气孔喷出的燃气的燃烧，二次空气喷口为外围燃烧部提供氧气，以供二次气孔喷出的燃气燃烧，所述套筒11的侧壁上设置有至少一圈沿所述套筒11周向布置的烟气回流口112，例如设置有两圈烟气回流口112，所述烟气回流口112位于所述燃烧器1的出口端。在锅炉中，在烟气回流口112附近区域的气体流动会对烟气形成一个卷吸的作用，烟气会通过烟气回流口112被吸入到套筒11内的二次燃烧区，该部分烟气可以吸收燃烧时产生的热量，降低燃烧强度，避免高温区域的产生，进而更好地减少氮氧化物的产生，能够更好地满足用户的使用需求以及日益严格的环保要求。

参考图2和3所示，该燃烧器1中，在燃烧头12的后端(本申请中“后”指燃烧器1的燃气的出气端)分成三级的分级燃烧结构，分别为中心燃烧区的中心焰(维持稳定燃烧用)、一次燃烧区的一次焰、二次燃烧区的二次焰，并在径向上依次往外扩展，火焰分布均匀，并且空气位于径向外侧，即空气包围燃气进行燃烧，可以提供过量的空气，更好地保证偏离空燃当量比进行燃烧，过量的空气也可以吸收燃烧产生的热量，避免形成局部的高温区，降低氮氧化物等有害气体的排放。在二次焰的径向外侧有套筒11，套筒11的侧壁上设置有烟气回流口112，在烟气回流口112附近区域的空气流动会对烟气形成一个卷吸的作用，烟气会通过烟气回流口112被吸入到套筒11内的二次燃烧区，该部分烟气可以吸收燃烧时产生的热量，给高温火焰降温，既达到降低氮氧化物等有害气体生成的目的，又能保证火焰的稳定，确保燃气的充分燃烧。该燃烧器1的燃烧十分稳定，温度分布均匀，没有局部高温存在，能够很好地避免氮氧化物的生成。

进一步地，参考图2和3所示，外围燃烧部还包括二次气盘121，所述二次气盘121包括第三筒状结构1211和位于所述第三筒状结构1211径向内侧的第四筒状结构1212，所述第三筒状结构1211与所述第四筒状结构1212之间形成燃气的走气空间，所述第三筒状结构1211的侧壁上设置有多个二次气孔，所述多个二次气孔沿所述筒状结构的周向均布，以确保二次燃烧区的燃气的均匀喷出，以更好地保证燃气与空气的充分接触，确保燃气的充分燃烧，所述第三筒状结构1211与所述套筒11之间形成所述环形布置的二次空气喷口，以保证二次燃烧区的空气将燃气包围，更好地保证空气的过量供应，一方面可以更好地保证二次燃烧区的燃气的充分燃烧，另一方面，过量的空气可以吸收燃烧产生的热量，避免局部高温的产生，降低氮氧化物的生成。更进一步地，二次气孔的喷射方向与该燃烧器1的套筒11的轴向的角度大于或等于50度，且小于或等于90度，上述喷射方向指燃气在二次气孔位置的流动方向，通过上述设置可以更好地保证二次燃烧区的燃气与空气的充分混合，确保充分燃烧。

进一步地，参考图2和3所示，中心燃烧部包括中心喷嘴122，所述中心喷嘴122包括第一筒状结构1221，在所述第一筒状结构1221的侧壁设置有多个所述中心气孔，所述第一筒状结构1221的轴线与所述套筒11的轴线平行或重合，优选中心气孔沿第一筒状结构1221的周向均布，以更好地保证燃气的均匀分布，确保燃气与空气的充分混合，保证其燃烧的充分。更进一步地，中心燃烧部还包括环绕所述中心喷嘴122设置的多个一次气喷嘴，所述一次气喷嘴包括第二筒状结构1231，所述第二筒状结构1231与所述第一筒状结构1221的轴线成锐角设置，在所述第二筒状结构1231的侧壁和端壁设置有多个所述一次气孔，从而分级得到一次火焰和中心火焰，以更好的确保燃气的充分燃烧，以及避免局部的高温产生，减少氮氧化物的生成。更进一步地，燃烧器1还包括旋流盘124，所述第一筒状结构1221和所述第二筒状结构1231均穿设于所述旋流盘124，所述旋流盘124包括与所述旋流盘124的主体成锐角设置的斜板，所述旋流盘124用于在所述斜板的位置形成所述环形布置的一次空气喷口，所述一次空气喷口构造为，一次空气在所述一次空气喷口的喷射方向与所述第一筒状结构1221的轴线的角度大于或等于30度，且小于或等于80度，以更好的保证该位置的空气与燃气的快速且充分的混合。该燃烧器1通过设置上述的旋流盘124加速中心燃烧区和一次燃烧区的燃气和空气的混合，以确保中心燃烧区和一次燃烧区的燃气的充分燃烧。

进一步地，参考图2和3所示，所述套筒11的内侧壁设置有挡片111，所述挡片111的形状与所述烟气回流口112的形状相同，所述挡片111的一端与所述烟气回流口112的边沿相连，另一端向靠近所述套筒11的内侧弯折，优选所述挡片111与所述套筒11的轴向形成的角度大于或等于30度且小于或等于60度，例如通过对套筒11的侧壁进行冲压形成上述的挡片111和烟气回流口112，通过设置上述挡片111可以对烟气回流口112进入燃烧器1内的烟气进行打散，使得烟气在二次燃烧区分布更加均匀，便于烟气与二次燃烧区的火焰的充分接触，更好地起到均匀的降温效果，避免局部高温的产生，更好地减少氮氧化物的排放。更进一步地，上述挡片111构造为三角形结构，其中，三角形结构的一个边与套筒11的侧壁相连，以确保该位置的结构强度，并且，三角形结构也更方便加工制作，提高生产效率。优选三角形结构与侧壁的相连位置位于烟气回流口112的前侧，并且挡片111与套筒11的侧壁形成的夹角为锐角，烟气通过烟气回流口112进入套筒11内部时，挡片111会打散烟气，使得烟气可以更好地与二次燃烧区的其它气体充分混合，以更好的吸收热量，避免局部高温产生，从而减少氮氧化物的生成。更进一步地，在套筒11的轴向上，烟气回流口112位于二次气孔的后侧，从二次气孔喷射的燃气造成二次燃烧区的气体的流动，从而对位于二次气孔后侧的烟气回流口112附近区域的烟气形成一个卷吸的作用，以更好的将烟气卷吸入二次燃烧区。再进一步地，在套筒11的轴向上，一次气孔位于二次气孔的后侧，中心气孔位于一次气孔的后侧，通过这种在周向和轴向均错开的结构设计，可以更好地保证各燃烧区的燃气与空气的充分混合，更好地保证燃烧的充分；另外，由于烟气回流口112位于二次气孔的后侧，因此将二次气孔设置在最前侧，中心气孔设置在最后侧，使得燃烧器1的结构布局更加合理，可以一定程度减小燃烧器1的轴向尺寸。

进一步地，参考图2所示，所述燃烧器1还包括一次燃气管13和二次燃气管14，所述一次燃气管13与所述中心气孔和所述一次气孔均连通，所述二次燃气管14与所述二次气孔连通，所述燃烧器1包括一次燃气调节阀16、二次燃气调节阀17以及燃气进气管15，所述一次燃气管13和所述二次燃气管14均与所述燃气进气管15连通，在所述燃气进气管15与所述一次燃气管13连通位置设置一次燃气调节阀16，在所述燃气进气管15与所述二次燃气管14的连通位置设置所述二次燃气调节阀17，一次燃气调节阀16和二次燃气调节阀17例如为进气蝶阀，所述进气蝶阀包括蜗轮蜗杆调节结构，所述蜗轮蜗杆调节结构用于调节所述进气蝶阀的开度。该燃烧器1中，通过上述一次燃气调节阀16和二次燃气调节阀17调节中心气孔、一次气孔和二次气孔位置喷射的燃气量，从而更好地控制燃气与空气的配比，更好地降低氮氧化物的生成以及更好地保证燃气的充分燃烧。

进一步地，参考图1和2所示，所述燃烧器1还包括与所述套筒11相连的燃烧筒10，所述燃烧筒10与所述套筒11同轴设置，1011，所述一次燃气管13和所述二次燃气管14均与所述燃烧筒10连接，以确保一次燃气管13和二次燃气管14的固定，确保燃气的正常且稳定的输送，所述燃烧筒10和所述套筒11在轴向上的相对位置可调，以便于该燃烧器1适应不同的锅炉；另外，也可以通过调节套筒11与燃烧筒10的相对位置，来控制烟气回流口112与燃烧头11的相对位置，从而控制烟气回流口112吸入二次燃烧区的烟气量，以更好的避免氮氧化物的生成锅炉包括前烟箱，优选燃烧器1的烟气回流口112位于前烟箱的后侧，从而可以更好地保证烟气在进入前烟箱之前有部分烟气通过烟气回流口112进入到燃烧器1内部，进行二次燃烧，进入的烟气可以吸收二次燃烧区的热量，避免局部高温的产生。进一步地，所述燃烧筒10和/或所述套筒11设置有条形孔(图中未示出)，所述条形孔的长边沿所述燃烧器1的轴向延伸，所述燃烧筒10和所述套筒11通过螺钉(图中未示出)插入所述条形孔连接，通过调整螺钉在条形孔的位置调节后套筒11的位置，从而实现对该燃烧器1的轴向尺寸的调整，以使其能够适应不同尺寸的前烟箱的锅炉，提高该燃烧器1的适应性。

在一个具体实施例中，参考图1-3所示，锅炉包括炉胆、前烟箱以及烟管，燃气通过燃气进气管15进入燃烧器1一次燃气管13和二次燃气管14，之后一次燃气管13内的燃气通过一次燃气分配管18分配给各个一次气喷嘴123和中心喷嘴122，最后一次燃气管13内的燃气通过一次气孔和中心气孔喷出，并与外围的空气混合后燃烧。二次燃气管14内的燃气通过二次燃气分配管19后进入二次气盘121，最后燃气从二次气孔喷出，与空气混合并燃烧。该燃烧器1还包括点火支路和点火针，在正式燃烧前，需要由点火支路及点火针点燃中心燃烧区的中心气孔喷出的燃气。燃气被分成了三级进行燃烧，这样增加了燃气喷射的均匀性，火焰短而燃烧速度快，不会产生火焰集中从而产生局部高温的现象，减少氮氧化物的产生。其中，一次燃气管13和二次燃气管14内的燃气流量可通过一次燃气调节阀和二次燃气调节阀来调节，例如上述调节阀为蝶阀，以更好的控制燃烧器1喷出的燃气量，确保燃气的充分燃烧。

空气通过燃烧筒10被输送到套筒11，并被分成了两部分，中心部分的空气通过旋流盘124来匹配中心燃烧区和一次燃烧区内的燃气的燃烧，边缘部分的空气穿过二次气盘121和套筒11的侧壁之间的空间与二次燃烧区内的燃气混合。该燃烧器1中，空气在外侧包裹着内侧的燃气燃烧，燃烧头12深入炉胆一定位置，使得烟气回流口112位于前烟箱的后侧，避免燃气短路，即避免燃气没有燃烧就随着烟气一起进入烟管排出，从而确保了燃气的充分燃烧。

本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本实用新型的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本实用新型的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种低氮燃烧器，其特征在于，所述燃烧器包括套筒和设置在所述套筒内的燃烧头，所述燃烧头包括中心燃烧部和外围燃烧部，在所述套筒的径向上，所述外围燃烧部位于所述中心燃烧部的外侧，所述中心燃烧部上设置有环形布置的一次气孔以及位于环状布置的一次气孔径向内侧的中心气孔，所述外围燃烧部上设置有环形布置的二次气孔，在所述中心燃烧部与所述外围燃烧部之间形成有环形布置的一次空气喷口，所述套筒与所述外围燃烧部之间形成有环形布置的二次空气喷口，所述套筒的侧壁上设置有至少一圈沿所述套筒周向布置的烟气回流口，所述烟气回流口位于所述燃烧器的出口端。

2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述外围燃烧部包括二次气盘，所述二次气盘包括多个沿所述二次气盘的周向均布二次气孔，所述二次气盘与所述套筒之间形成所述环形布置的二次空气喷口。

3.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述中心燃烧部包括中心喷嘴，所述中心喷嘴的侧壁设置有多个所述中心气孔，所述中心喷嘴的轴线与所述套筒的轴线平行或重合。

4.根据权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，所述中心燃烧部还包括环绕所述中心喷嘴设置的多个一次气喷嘴，所述一次气喷嘴与所述中心喷嘴的轴线成锐角设置，在所述一次气喷嘴的侧壁和端壁设置有多个所述一次气孔。

5.根据权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括旋流盘，所述中心喷嘴和所述一次气喷嘴均穿设于所述旋流盘，所述旋流盘包括与所述旋流盘的主体成锐角设置的斜板，所述旋流盘用于在所述斜板的位置形成所述环形布置的一次空气喷口，所述一次空气喷口构造为，一次空气在所述一次空气喷口的喷射方向与所述中心喷嘴的轴线的角度大于或等于30度，且小于或等于80度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的燃烧器，其特征在于，所述套筒的内侧壁设置有挡片，所述挡片的形状与所述烟气回流口的形状相同，所述挡片的一端与所述烟气回流口的边沿相连，另一端向靠近所述套筒的内侧弯折。

7.根据权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，所述挡片与所述套筒的轴向形成的角度大于或等于30度且小于或等于60度。

8.根据权利要求1-5任一项所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括一次燃气管和二次燃气管，所述一次燃气管与所述中心气孔和所述一次气孔均连通，所述二次燃气管与所述二次气孔连通，所述燃烧器还包括与所述套筒相连的燃烧筒，所述燃烧筒与所述套筒同轴设置，所述一次燃气管和所述二次燃气管均与所述燃烧筒连接，所述燃烧筒和所述套筒在轴向上的相对位置可调。

9.根据权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧筒和/或所述套筒设置有条形孔，所述条形孔的长边沿所述燃烧器的轴向延伸，所述燃烧筒和所述套筒通过螺钉插入所述条形孔连接。

10.根据权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，所述一次燃气管和所述二次燃气管均设置有进气蝶阀，所述进气蝶阀包括蜗轮蜗杆调节结构，所述蜗轮蜗杆调节结构用于调节所述进气蝶阀的开度。

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