CN212777341U - 一种分段燃烧的低NOx燃烧器结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分段燃烧的低NOx燃烧器结构，包括：外围空气管、中心空气管、主燃气管进气座、主燃气管道、稳焰盘和多根燃气支管；外围空气管同轴套设在主燃气管道外围，中心空气管同轴穿设在主燃气管道内部；主燃气管道的后端与主燃气管进气座相连，前端与燃气支管相连，且前端端面上开设有均匀分布的多个轴向燃气孔；稳焰盘位于外围空气管内且同轴套设在主燃气管道外围，稳焰盘上开设有均匀分布的多个稳焰盘空气孔；燃气支管的开口朝向稳焰盘的外环面。本实用新型通过结构设计，可以加强空气和燃气的混合，形成气体分级燃烧来减少氮氧化物的排放，并使燃烧更加稳定，解决了常用锅炉燃气燃烧器氮氧化物排放高和燃烧不稳定等问题。

Description

一种分段燃烧的低NOx燃烧器结构

技术领域

本实用新型涉及燃烧器技术领域，具体涉及一种分段燃烧的低NOx燃烧器结构。

背景技术

当前社会环境问题日益突出，国际社会愈发关注环境污染带来的影响和后果。在我国，能源供需和环境污染的矛盾日益突出，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，为此国家对环保要求日益严格，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。因此，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。

燃烧头是整个燃烧器的关键核心部件，该部件的作用是将燃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，燃烧器一般采用燃气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。

专利公开号为“CN101089467A”的中国专利公开了一种低氮氧化物燃气燃烧器，该燃烧器中，燃气通过多根斜支管喷出，空气从旋流盘的斜槽流过，两者混合后形成向外围旋转的气流并燃烧，同时利用大倾角的燃烧筒前部形成二次回流空气降低火焰温度，这种形式有利于降低氮氧化物的生成。但是，由于火焰区域严重偏离燃烧筒中心区域，容易脱火，火焰也容易烧到炉膛内壁；另外支管与空气的混合方式也使得混合不够均匀，造成燃烧不完全。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种分段燃烧的低NOx燃烧器结构，通过将气体分级燃烧技术应用到强制鼓风燃烧器中，来组织燃烧和控制污染物排放，旨在解决常用锅炉燃气燃烧器氮氧化物排放高和燃烧不稳定等问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下。

一种分段燃烧的低NOx燃烧器结构，包括：外围空气管、中心空气管、主燃气管进气座、主燃气管道、稳焰盘和多根燃气支管；所述外围空气管同轴套设在所述主燃气管道外围，所述中心空气管同轴穿设在所述主燃气管道内部；所述主燃气管道的后端与所述主燃气管进气座相连，前端与所述燃气支管相连，且前端端面上开设有均匀分布的多个轴向燃气孔；所述稳焰盘位于所述外围空气管内且同轴套设在所述主燃气管道外围，所述稳焰盘上开设有均匀分布的多个稳焰盘空气孔；所述燃气支管的开口朝向所述稳焰盘的外环面。

在一种可能的实现方式中，所述主燃气管道的前端突出于所述外围空气管之外，所述中心空气管的前端开口与所述主燃气管道的前端端面平齐，所述稳焰盘的外侧盘面与所述外围空气管的前端开口平齐，所述燃气支管紧贴在所述稳焰盘的外侧盘面上。

在一种可能的实现方式中，所述主燃气管道的前端设有用于缩小管径的收缩面。

在一种可能的实现方式中，外围空气管的前端设有拢火罩收缩口。

在一种可能的实现方式中，所述稳焰盘的外环面上，对应于每根所述燃气支管的开口处，开设有边槽。

在一种可能的实现方式中，所述外围空气管的管壁上开设有多个导流孔，每个导流孔处还设有导流片；所述导流片的末端连接在所述外围空气管的管壁上、前端为倾斜伸入所述外围空气管内的尖端，且尖端朝向所述外围空气管的前端开口方向。

在一种可能的实现方式中，所述导流孔为三角形导流孔，所述导流片为三角形导流片，且三角导流片与三角导流孔的形状一致。

在一种可能的实现方式中，所述稳焰盘的内环面与所述主燃气管道的管壁之间形成第一环缝，所述稳焰盘的外环面与所述外围空气管的管壁之间形成第二环缝；所述第一环缝、所述稳焰盘空气孔和所述第二环缝用于对通过所述外围空气管的空气进行分级；所述轴向燃气孔和燃气支管用于对通过所述主燃气管道的燃气进行分级。

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：

（1）通过结构设计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；

（3）多级火焰区域之间的相互剪切和火焰传递作用，使混合气的燃烧更加稳定；

（4）确保燃烧的火焰位于燃烧器中心区域。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型实施例的一种分段燃烧的低NOx燃烧器结构的剖视图；

图2是本实用新型实施例的一种分段燃烧的低NOx燃烧器结构的正视图；

图3是本实用新型实施例的一种分段燃烧的低NOx燃烧器结构的立体图。

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，分别进行详细的说明。

请参考图1至图3，本实用新型的一个实施例，提供一种分段燃烧的低NOx燃烧器结构，该种燃烧器结构包括：外围空气管1、中心空气管2、主燃气管进气座3、主燃气管道4、稳焰盘5和多根燃气支管10。

其中，所述外围空气管1同轴套设在所述主燃气管道4外围，所述中心空气管2同轴穿设在所述主燃气管道4内部；所述主燃气管道4的后端与所述主燃气管进气座3相连，前端与所述燃气支管10相连，且前端端面上开设有均匀分布的多个轴向燃气孔11；所述稳焰盘5位于所述外围空气管1内且同轴套设在所述主燃气管道4外围，所述稳焰盘5上开设有均匀分布的多个稳焰盘空气孔6；所述燃气支管10的开口朝向所述稳焰盘5的外环面8。

其中，外围空气管1、中心空气管2、主燃气管道4和稳焰盘5均为同轴设置。

其中，所述稳焰盘5的内环面7与所述主燃气管道4的管壁之间形成第一环缝，所述稳焰盘5的外环面8与所述外围空气管1的管壁之间形成第二环缝。

一些实施方式中，所述主燃气管道4的前端突出于所述外围空气管1之外（即，主燃气管道4的长度更长），所述中心空气管2的前端开口与所述主燃气管道4的前端端面平齐，所述稳焰盘5的外侧盘面与所述外围空气管1的前端开口平齐，所述燃气支管10位于所述稳焰盘5的外侧盘面上。优选的，所述燃气支管10紧贴在所述稳焰盘5的外侧盘面上。

一些实施方式中，所述主燃气管道4的前端设有用于缩小管径的收缩面15。利用收缩面15缩小前端的管径，可使得燃气可以更顺利更快速的从前端端面的轴向燃气孔11喷出。轴向燃气孔11可以有多个，环绕中心空气管2的前端开口均匀分布在主燃气管道4的前端端面上。

一些实施方式中，外围空气管1的前端设有拢火罩收缩口14。利用拢火罩收缩口14缩小，外围空气管1前端的管径，可以使空气更顺利更快速的从前端开口喷出。

一些实施方式中，所述稳焰盘5的外环面8上，对应于每根所述燃气支管10的开口处，开设有边槽9。边槽9的作用在于扩大开口，相当于使稳焰盘5与外围空气管1之间的第二环缝在燃气支管10的开口缝隙变宽，从而在该处允许更多的空气喷出，加强燃气支管10喷出的燃气与空气的混合。

一些实施方式中，所述外围空气管1的管壁上开设有多个导流孔13，每个导流孔13处还设有导流片12；所述导流片12的末端连接在所述外围空气管1的管壁上、前端为倾斜伸入所述外围空气管1内的尖端，且尖端朝向所述外围空气管1的前端开口方向，且尖端指向向燃烧器中心线（主燃气管道4的轴线）。

可选的，所述导流孔13为三角形导流孔，所述导流片12为三角形导流片，且三角导流片与三角导流孔的形状一致。实际应用中，可以是在外围空气管1的管壁切割出“^”形状，将切割出的三角形片状结构向外围空气管1的内部弯折，从而，形成三角形片状结构的导流片12以及形成三角形开口作为导流孔13。

一些实施方式中，稳焰盘空气孔6个数为8~30个。

一些实施方式中，燃气支管10个数为4~20个。

一些实施方式中，轴向燃气孔11个数为4~20个。

如上，本实施例公开了一种分段燃烧的低NOx燃烧器结构。

该燃烧器结构中，所述外围空气管1、中心空气管2用作空气流经的通道，将空气引导至锅炉炉膛；主燃气管进气座3用作燃气进入燃烧器的通道，将燃气通过主燃气管道4引导至锅炉炉膛。

该燃烧器结构中，所述第一环缝、所述稳焰盘空气孔6和所述第二环缝用于对通过所述外围空气管1的空气进行分级；所述轴向燃气孔11和燃气支管10用于对通过所述主燃气管道4的燃气进行分级。

下面，介绍该燃烧器结构的工作原理。

空气进入燃烧器结构后分成两部分。一部分通过中心空气管2沿燃烧器中心轴线轴向喷射至炉膛形成一级空气。另一部分通过外围空气管1和主燃气管道4之间的通道进入燃烧器，并分成三股空气：第一股空气通过稳焰盘内环面与主燃气管道4之间形成的中间环形空气通道（第一环缝），轴向喷射至炉膛形成二级空气；第二股空气通过稳焰盘空气孔6形成三级空气；第三股空气通过稳焰盘外环面与外围空气管1之间的外围环形空气通道（第二环缝），轴向喷出形成四级空气。

燃气通过主燃气管进气座3进入主燃气管道4后分成两部分。第一部分燃气通过轴向燃气孔11流出后与二级空气混合，在锅炉炉膛中轴线附近进行燃烧，形成一级火焰区域，这部分混合气同时卷积了一部分一级空气，因此空气过量，为富氧燃烧。二级空气流经主燃气管收缩面15后向外围空气管1的中心轴线斜向喷射，避免一级火焰区域回火烧蚀主燃气管道4端面。一级空气位于一级火焰区域的根部，起到减少混合气在一级火焰区域的停留时间并降低一级火焰区域温度的作用。第二部分燃气通过燃气支管10径向喷射，与四级空气混合后，向下游发展与三级空气进一步混合，形成二级火焰，这部分混合气空气过量，为富氧燃烧，由于三级空气的喷射作用，促进了燃气和空气的混合，使混合器更加均匀。

四级空气同时控制着燃烧器下游火焰的形态和范围，并流拢火罩收缩口14后形成逆流漩涡，将下游的烟气卷吸回二级火焰区域，形成较大的回流区，使一部分燃烧的烟气回流到火焰中，此外部分烟气同时通过三角导流孔13和三角导流片12进入外围空气管1内，形成烟气和空气的混合，这样降低了燃烧火焰中的氧含量，同时也降低了火焰的温度，进一步抑制了氮氧化物的生成。

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：

（1）通过结构设计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；

（3）多级火焰区域之间的相互剪切和火焰传递作用，使混合气的燃烧更加稳定；

（4）确保燃烧的火焰位于燃烧器中心区域。

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 (8)

1.一种分段燃烧的低NOx燃烧器结构，其特征在于，包括：

外围空气管（1）、中心空气管（2）、主燃气管进气座（3）、主燃气管道（4）、稳焰盘（5）和多根燃气支管（10）；

所述外围空气管（1）同轴套设在所述主燃气管道（4）外围，所述中心空气管（2）同轴穿设在所述主燃气管道（4）内部；

所述主燃气管道（4）的后端与所述主燃气管进气座（3）相连，前端与所述燃气支管（10）相连，且前端端面上开设有均匀分布的多个轴向燃气孔（11）；

所述稳焰盘（5）位于所述外围空气管（1）内且同轴套设在所述主燃气管道（4）外围，所述稳焰盘（5）上开设有均匀分布的多个稳焰盘空气孔（6）；

所述燃气支管（10）的开口朝向所述稳焰盘（5）的外环面（8）。

2.根据权利要求1所述的分段燃烧的低NOx燃烧器结构，其特征在于，

所述主燃气管道（4）的前端突出于所述外围空气管（1）之外，所述中心空气管（2）的前端开口与所述主燃气管道（4）的前端端面平齐，所述稳焰盘（5）的外侧盘面与所述外围空气管（1）的前端开口平齐，所述燃气支管（10）紧贴在所述稳焰盘（5）的外侧盘面上。

3.根据权利要求1所述的分段燃烧的低NOx燃烧器结构，其特征在于，

所述主燃气管道（4）的前端设有用于缩小管径的收缩面（15）。

4.根据权利要求1所述的分段燃烧的低NOx燃烧器结构，其特征在于，

外围空气管（1）的前端设有拢火罩收缩口（14）。

5.根据权利要求1所述的分段燃烧的低NOx燃烧器结构，其特征在于，

所述稳焰盘（5）的外环面（8）上，对应于每根所述燃气支管（10）的开口处，开设有边槽（9）。

6.根据权利要求1所述的分段燃烧的低NOx燃烧器结构，其特征在于，

所述外围空气管（1）的管壁上开设有多个导流孔（13），每个导流孔（13）处还设有导流片（12）；所述导流片（12）的末端连接在所述外围空气管（1）的管壁上，前端为倾斜伸入所述外围空气管（1）内的尖端，且尖端朝向所述外围空气管（1）的前端开口方向。

7.根据权利要求6所述的分段燃烧的低NOx燃烧器结构，其特征在于，

所述导流孔（13）为三角形导流孔，所述导流片（12）为三角形导流片，且三角导流片与三角导流孔的形状一致。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的分段燃烧的低NOx燃烧器结构，其特征在于，

所述稳焰盘（5）的内环面（7）与所述主燃气管道（4）的管壁之间形成第一环缝，所述稳焰盘（5）的外环面（8）与所述外围空气管（1）的管壁之间形成第二环缝；

所述第一环缝、所述稳焰盘空气孔（6）和所述第二环缝用于对通过所述外围空气管（1）的空气进行分级；

所述轴向燃气孔（11）和燃气支管（10）用于对通过所述主燃气管道（4）的燃气进行分级。

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