CN214275718U - 一种适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，其包括主燃气管道、燃烧器外筒、助燃空气入口、多个主燃气管、中心燃气管和布风盘。助燃空气经布风盘直流风区域和外圈环形直流风区域分两级喷入炉内；燃气经中心燃气枪头、主燃气枪头分两级四散喷出；斜向喉口收缩环外喷出的燃气与外层惰性烟气混合，形成外层惰性混合区，进一步实现燃料分级。喉口收缩环可使外圈环形直流风收缩而产生小的回流区，卷吸部分高温烟气。此结构低氮燃烧装置，无需加装旋流装置，采用分级燃烧、旋流燃烧和烟气再循环技术，通过燃气与助燃空气多级分级实现可燃物的充分混合、以及炉内烟气‑燃气惰性混合，能够消除局部高温区，降低锅炉整体NO_x排放浓度。

Description

一种适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置

技术领域

本实用新型涉及低氮燃烧器技术领域，具体涉及一种适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是目前主要的大气污染物之一。天然气虽属于清洁燃料，但在其燃烧过程中，由于高温区的存在，助燃空气中的氮气会参与生成大量的热力型NO_x。随着国内各省市相继出台最新大气污染物排放标准，进一步要求工业燃气锅炉的NO_x排放浓度控制在30mg/m³以下(标态，3.5％O₂)。目前工业燃气锅炉所配的燃烧器无法达到最新的排放标准，因此有必要开发新型超低氮燃气燃烧器。

当前燃气燃烧器为降低氮氧化物排放，主要采用分级燃烧技术、旋流燃烧技术和烟气再循环技术。分级燃烧技术主要是通过将助燃空气或燃气分成若干部分，分别送入炉内各燃烧区域参与燃烧，使各个燃烧过程在偏离化学当量比下发生，避免产生局部高温区，减少热力型NO_x的生成。旋流燃烧技术是通过使助燃空气或燃气旋转来产生回流区，回流区内二者发生剧烈混合，并卷吸部分热烟气加热气风混合物，可稳定燃烧火焰。烟气再循环技术可分为内循环和外循环，均通过将燃烧后的尾部烟气与助燃空气混合，降低助燃风的含氧量来降低燃烧强度，从而降低NO_x排放浓度。

现有的中小型燃气锅炉一般采用单一的低氮燃烧技术，难以实现锅炉超低氮排放(30mg/m³以下)；并且对于中小型燃气锅炉，加装旋流装置会挤压其他零部件的空间，若旋流强度过大反而会影响火焰稳定性。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的中小型燃气锅炉采用单一的低氮燃烧技术，难以实现锅炉超低氮排放的缺陷。

为此，本实用新型提供一种适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，

主燃气管道、燃烧器外筒、助燃空气入口、多个主燃气管、中心燃气管和布风盘；

所述中心燃气管、布风盘、主燃气管及燃烧器外筒由内到外依次布置；所述主燃气管道出口设于所述燃烧器外筒内并分别与所述主燃气管和中心燃气管连通；所述布风盘套设在所述中心燃气管外；多个所述主燃气管沿所述布风盘的周向外侧分布；

所述中心燃气管的出口端设有中心燃气枪头；所述中心燃气枪头的周向壁面上设有多个喷气口；所述主燃气管的出口端设有主燃气枪头；所述主燃气枪头的周向外壁面上设有多个倾斜设置的喷嘴；

所述燃烧器外筒的出口端设有向内弯曲的喉口收缩环；所述助燃空气入口与所述布风盘位于所述燃烧器外筒的相对的两端。

可选地，上述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，所述主燃气管沿所述布风盘的周向等间距分布。

可选地，上述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，所述喷嘴与所述主燃气枪头的周向外壁面之间夹角为5°-85°。

可选地，上述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，多个所述喷嘴沿所述主燃气枪头的周向等间距分布。

可选地，上述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，所述主燃气枪头的轴向出口端设有喷气孔。

可选地，上述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，所述喉口收缩环向内弯曲的角度为10°-60°。

可选地，上述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，所述中心燃气管位于所述布风盘的中心。

可选地，上述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，还包括点火器，所述点火器穿设在所述布风盘上。

可选地，上述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，所述布风盘通过紧固件固定安装于所述主燃气管上。

可选地，上述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，部分所述喷嘴位于所述喉口收缩环外。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，工作时，助燃空气流经布风盘后形成布风盘直流风区域，助燃空气流经布风盘外圈后形成外圈环形直流风区域，最终助燃空气经布风盘直流风区域和外圈环形直流风区域分两级喷入炉内；燃气经中心燃气枪头、主燃气枪头分两级四散喷出，实现分级均匀混合，避免产生局部高温，减少热力型NO_x的生成。

流经中心燃气枪头的燃气沿其周向的喷气口向四周喷出，进入布风盘直流风区域与助燃空气混合燃烧，保证火焰的稳定，并引燃外圈主燃气枪头；外圈主燃气枪头四周环形喷出的燃气中斜向中心喷出的燃气参与布风盘直流风区域的燃烧，斜向旁边喷出的燃气与其他主燃气枪进行相互支撑稳定燃烧，斜向喉口收缩环外喷出的燃气与外层惰性烟气混合，形成外层惰性混合区，进一步实现燃料分级。

喉口收缩环可使外圈环形直流风收缩而产生小的回流区，卷吸燃烧器外筒周围的部分高温烟气，降低了主燃烧区域可燃混合物的氧含量，从而降低整体氮氧化物的排放，同时提高燃烧效率。

此结构的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，无需加装旋流装置，采用分级燃烧、旋流燃烧和烟气再循环技术，通过燃气与助燃空气多级分级实现可燃物的充分混合、以及炉内烟气-燃气惰性混合，能够消除局部高温区，降低锅炉整体NO_x排放浓度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的低氮燃烧装置的剖视图；

图2为本实用新型实施例提供的低氮燃烧装置的立体结构示意图；

图3为本实用新型提供的低氮燃烧装置的喉口侧视图；

图4为主燃气枪头的结构示意图；

图5为中心燃气枪头的结构示意图。

附图标记说明：

1-主燃气管道；2-燃烧器外筒；3-助燃空气入口；4-主燃气管；5-主燃气枪头；51-喷嘴；52-喷气孔；6-中心燃气管；7-中心燃气枪头；71-喷气口；8-布风盘；9-单极点火器；10-喉口收缩环。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

本实施例提供一种适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，如图1至图3所示，其包括主燃气管道1、燃烧器外筒2、助燃空气入口3、多个主燃气管4、中心燃气管6和布风盘8。

其中，中心燃气管6、布风盘8、主燃气管4及燃烧器外筒2由内到外依次布置；主燃气管道1出口设于燃烧器外筒2内并分别与主燃气管4和中心燃气管6连通；布风盘8套设在中心燃气管6外；多个主燃气管4沿布风盘8的周向外侧分布。中心燃气管6的出口端设有中心燃气枪头7；中心燃气枪头7的周向外壁面上设有多个喷气口71；主燃气管4的出口端设有主燃气枪头5；主燃气枪头5的周向外壁面上设有多个倾斜设置的喷嘴51，主燃气枪头5的轴向出口端设有喷气孔52。燃烧器外筒2的出口端设有向内弯曲的喉口收缩环10；助燃空气入口3与布风盘8位于所述燃烧器外筒2的相对的两端。

参见图1和图2，主燃气管道1进口位于燃烧器外筒2外，出口与中心燃气管6的进口连通。中心燃气管6位于布风盘8的中心，多个主燃气管4沿布风盘8和中心燃气管6的周向等间距分布。主燃气管4的进口端与主燃气管道1连通并设于主燃气管道1的侧壁上。

参见图4，喷嘴51与主燃气枪头5的周向外壁面之间夹角为5°-85°，并且多个喷嘴51沿主燃气枪头5的周向等间距分布。参见图5，多个喷气口71沿中心燃气枪头7的周向等间距分布。喉口收缩环10向内弯曲的角度为10°-60°；部分喷嘴51位于喉口收缩环10外，以使沿该喷嘴51喷出的燃气与外层惰性烟气混合，形成外层惰性混合区。

布风盘8为圆板状，其周向外壁通过螺栓固定安装于主燃气管4上。布风盘8上设有多个圆形小孔，圆形小孔沿布风盘8的周向和径向均匀排布。

参见图3，低氮燃烧装置还包括点火器，点火器穿设在布风盘8上，例如，点火器为单极点火器9。

工作时，助燃空气流经布风盘8后形成布风盘8直流风区域，助燃空气流经布风盘8外圈后形成外圈环形直流风区域，最终助燃空气经布风盘8直流风区域和外圈环形直流风区域分两级喷入炉内；燃气经中心燃气枪头7、主燃气枪头5分两级四散喷出，实现分级均匀混合，避免产生局部高温，减少热力型NOx的生成。

流经中心燃气枪头7的燃气沿其周向的喷气口71向四周喷出，进入布风盘8直流风区域与助燃空气混合燃烧，保证火焰的稳定，并引燃外圈主燃气枪头5；沿外圈主燃气枪头5四周的喷嘴51环形喷出的燃气中斜向中心喷出的燃气参与布风盘8直流风区域的燃烧，斜向旁边喷出的燃气与其他主燃气枪进行相互支撑稳定燃烧，斜向喉口收缩环10外喷出的燃气与外层惰性烟气混合，形成外层惰性混合区，进一步实现燃料分级。流经主燃气枪头5的另一部分燃气沿其轴向喷气孔52喷出，在燃烧装置的喉口下游形成主燃烧区域。

喉口收缩环10可使外圈环形直流风收缩而产生小的回流区，卷吸燃烧器外筒2周围的部分高温烟气，降低了主燃烧区域可燃混合物的氧含量，从而降低整体氮氧化物的排放，同时提高燃烧效率。

此结构的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，无需加装旋流装置，采用分级燃烧、旋流燃烧和烟气再循环技术，通过燃气与助燃空气多级分级实现可燃物的充分混合、以及炉内烟气-燃气惰性混合，能够消除局部高温区，降低锅炉整体NOx排放浓度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，其特征在于，包括

主燃气管道(1)、燃烧器外筒(2)、助燃空气入口(3)、多个主燃气管(4)、中心燃气管(6)和布风盘(8)；

所述中心燃气管(6)、布风盘(8)、主燃气管(4)及燃烧器外筒(2)由内到外依次布置；所述主燃气管道(1)出口设于所述燃烧器外筒(2)内并分别与所述主燃气管(4)和中心燃气管(6)连通；所述布风盘(8)套设在所述中心燃气管(6)外；多个所述主燃气管(4)沿所述布风盘(8)的周向外侧分布；

所述中心燃气管(6)的出口端设有中心燃气枪头(7)；所述中心燃气枪头(7)的周向壁面上设有多个喷气口(71)；所述主燃气管(4)的出口端设有主燃气枪头(5)；所述主燃气枪头(5)的周向外壁面上设有多个倾斜设置的喷嘴(51)；

所述燃烧器外筒(2)的出口端设有向内弯曲的喉口收缩环(10)；所述助燃空气入口(3)与所述布风盘(8)位于所述燃烧器外筒(2)的相对的两端。

2.根据权利要求1所述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，其特征在于，所述主燃气管(4)沿所述布风盘(8)的周向等间距分布。

3.根据权利要求1或2所述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，其特征在于，所述喷嘴(51)与所述主燃气枪头(5)的周向外壁面之间夹角为5°-85°。

4.根据权利要求1或2所述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，其特征在于，多个所述喷嘴(51)沿所述主燃气枪头(5)的周向等间距分布。

5.根据权利要求1或2所述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，其特征在于，所述主燃气枪头(5)的轴向出口端设有喷气孔(52)。

6.根据权利要求1或2所述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，其特征在于，所述喉口收缩环(10)向内弯曲的角度为10°-60°。

7.根据权利要求1或2所述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，其特征在于，所述中心燃气管(6)位于所述布风盘(8)的中心。

8.根据权利要求1或2所述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，其特征在于，还包括点火器，所述点火器穿设在所述布风盘(8)上。

9.根据权利要求1或2所述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，其特征在于，所述布风盘(8)通过紧固件固定安装于所述主燃气管(4)上。

10.根据权利要求1或2所述的适用于中小型燃气锅炉的低氮燃烧装置，其特征在于，部分所述喷嘴(51)位于所述喉口收缩环(10)外。

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