CN215062064U - 一种低氮燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种低氮燃烧器，由外部壳体、燃气进气管、格栅、燃气喷嘴、文丘里管和孔网隔板组成。通过高速射流的低压卷吸、旋流和钝体绕流等方式，烟气在空气动力学的作用下，产生烟气回流，回流的烟气吸热降低了火焰燃烧温度和氧气分压力，促进空气与燃料的混合，减少氮氧化物生成。结构简单、拆卸和更换便捷、生产和养护成本低等优点，满足烟气超低排放净化技术要求，能在恶劣环境下有效降低燃烧过程中的氮氧化物生成。
Description
技术领域
本实用新型涉及原油伴生气野外恶劣工况下低氮燃烧，减少氮氧化物生成，属于加热炉低氮燃烧环保技术领域。
背景技术
氮氧化合物是造成大气污染的主要污染物之一。在石油开采过程中，原油稳定区会产生大量的伴生气，多数油井将其简单过滤后直接燃烧，用来加温加热炉。现有油田原油伴生气燃烧喷嘴为简易火管或简易扩散喷嘴，无法降低氮氧化物排放。随着国家对环保标准及要求越来越高，氮氧化合物的排放量受到严格控制。烟气中氮氧化物如果进行尾气处理，则极大的增加了成本。现有主要低氮燃烧技术包括分级燃烧(空气分级、燃料分级)、贫燃预混燃烧、烟气再循环、无焰燃烧、旋流燃烧等。而在石油开采一线，环境差、路途遥远、维修设备不足等因素限制了复杂结构、强制送风的低氮燃烧器使用，若更换强制送风的低氮燃烧器，投入巨大，且户外养护困难重重。因此需要设计一种结构简单、拆卸和跟换便捷、生产及养护成本低、满足烟气简易净化技术要求且能在恶劣环境下使用的低氮燃烧器，代替现在普遍应用的火管直接燃烧。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于原油伴生气加温加热炉燃烧的低氮燃烧器，具有结构简单、拆卸和更换便捷、生产和养护成本低等优点，满足烟气超低排放净化技术要求，能在恶劣环境下有效降低燃烧过程中的氮氧化物生成。
为解决以上问题，本设计使用燃烧器内部烟气再循环低氮燃烧技术。通过高速射流的低压卷吸、旋流和钝体绕流等方式，烟气在空气动力学的作用下，产生局部回流并再次到燃烧区域参与反应，在燃气高速引射作用下完整烟气再循环。回流的烟气吸热降低了火焰燃烧温度和氧气分压力，促进空气与燃料的混合，减少热力型NOx和快速型NOx的生成。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种低氮燃烧器由外部壳体、燃气进气管、格栅、燃气喷嘴、文丘里管和孔网隔板组成。
外部壳体：所述外部壳体结构为圆柱形封底薄壳，底部圆心处外接贯通的燃气进气管，内部靠近燃气进气管位置为环绕加厚的半圆弧状，外部壳体一端与格栅相连，另一端与孔网隔板相连。
燃气进气管：所述燃气进气管左端为气源进气口，右端穿过外部壳体，并与燃气喷嘴相连，外径略大于燃气喷嘴外径。
格栅：所述格栅左侧与外部壳体连接，右侧与文丘里管连接，环形布置，将圆环分为12个渐缩空档，每个格栅均垂直于轴线方向，无旋转角度。
燃气喷嘴：所述燃气喷嘴置于外部壳体和燃气进气管右侧，外径略小于燃气进气管外径，内径与燃气进气管保持一致。燃气喷嘴右侧为渐缩管，渐缩角度为45度。
文丘里管：所述文丘里管置于格栅右侧，与格栅有一定距离，右侧与孔网隔板相连。左侧起始端与右侧结束端直径等大，中间候部直径为起始端直径的0.6倍。渐缩部分长度与渐扩部分长度的比例为1:2。
网孔隔板：所述网孔隔板置于燃烧器右端，内外与文丘里管和外部壳体相连，由内到外环形分布四层圆形网孔。
本发明工作原理和工作过程为：
燃气由燃气进气管经燃气喷嘴加速喷至文丘里管中，燃气在文丘里管前段中绝热膨胀、压力降低，燃气、烟气初步混合后通过狭小喉部，喷管作用下流速迅速增加，协同作用使文丘里管前段产生负压区，有效的将通过网孔隔板和格栅回流的烟气、空气抽吸并与燃气初步混合，并与燃气充分接触，实现烟气内部再循环，减小燃气浓度和最高燃烧温度，改善因局部燃烧不均而导致燃烧产物中氮氧化合物浓度升高的情况。
表1为现用火管燃烧和本燃烧器不同设计细节的数值仿真模拟结果。
表1不同燃烧器在3.5％氧浓度下的NOx折合排放量
本实用新型的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
燃烧器结构上通过自然的烟气内部再循环加强了燃气与烟气、燃气与氧气的掺混，有效减少热力型氮氧化物的生成；减少不完全反应的发生，使得燃烧器尾部的烟尘量降低，达到烟气简易净化技术要求；本低氮燃烧器结构简单、生产和维护成本低、拆卸更换便捷。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面对实施例中需要使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施方式，不应被看作是对本实用新型范围的限制，对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，能够根据这些附图获得其他附图。
图1为本实用新型结构等轴侧半剖示意图
图中：1外部壳体，2燃气进气管，3格栅，4燃气喷嘴，5文丘里管，6孔网隔板。
图2为湍流强度分布仿真模拟图
图3为速度大小分布仿真模拟图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行说明。为使本实用新型实施例的目的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
一种低氮燃烧器，其包括：外部壳体(1)、燃气进气管(2)、格栅(3)、燃气喷嘴(4)、文丘里管(5)和孔网隔板(6)。
外部壳体(1)：所述外部壳体(1)结构为圆柱形封底薄壳，底部圆心处外接贯通的燃气进气管(2)，内部靠近燃气进气管(2)位置为环绕加厚的半圆弧状，外部壳体(1)一端与格栅(3)相连，另一端与孔网隔板(6)相连。
燃气进气管(2)：所述燃气进气管(2)左端为气源进气口，右端穿过外部壳体(1)，并与燃气喷嘴(4)相连，外径略大于燃气喷嘴(4)外径。
格栅(3)：所述格栅(3)左侧与外部壳体(1)连接，右侧与文丘里管(5)连接，环形布置，将圆环分为12个渐缩空档，每个格栅(3)均垂直于轴线方向，无旋转角度。
燃气喷嘴(4)：所述燃气喷嘴(4)置于外部壳体(1)和燃气进气管(2)右侧，外径略小于燃气进气管(2)外径，内径与燃气进气管(2)保持一致。燃气喷嘴(4)右侧为渐缩管，渐缩角度为45度。
文丘里管(5)：所述文丘里管(5)置于格栅(3)右侧，与格栅(3)有一定距离，右侧与孔网隔板(6)相连。左侧起始端与右侧结束端直径等大，中间候部直径为起始端直径的0.6倍。渐缩部分长度与渐扩部分长度的比例为1:2。
网孔隔板(6)：所述网孔隔板(6)置于燃烧器右端，内外与文丘里管(5)和外部壳体(1)相连，由内到外环形分布四层圆形网孔。
本发明工作原理和工作过程为：
燃气由燃气进气管(2)经燃气喷嘴(4)加速喷至文丘里管(5)中，燃气在文丘里管(5)前段中绝热膨胀、压力降低，燃气、烟气初步混合后通过狭小喉部，喷管作用下流速迅速增加，协同作用使文丘里管(5)前段产生负压区，有效的将通过网孔隔板(6)和格栅(3)回流的烟气、空气抽吸并与燃气初步混合，并与燃气充分接触，实现烟气内部再循环，减小燃气浓度和最高燃烧温度，改善因局部燃烧不均而导致燃烧产物中氮氧化合物浓度升高的情况。
以上实施方案仅用于说明而非限制本实用新型的技术方案，不脱离本实用新型精神的任何修改或局部替换，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种低氮燃烧器，其特征在于，由外部壳体(1)、燃气进气管(2)、格栅(3)、燃气喷嘴(4)、文丘里管(5)和孔网隔板(6)组成；外部壳体(1)结构为圆柱形封底薄壳，底部圆心处外接贯通的燃气进气管(2)，内部靠近燃气进气管(2)位置为环绕加厚的半圆弧状，外部壳体(1)一端与格栅(3)相连，另一端与孔网隔板(6)相连；格栅(3)右侧与文丘里管(5)连接并环形布置。
2.根据权利要求1所述的一种低氮燃烧器，其特征在于：燃气由燃气进气管(2)经燃气喷嘴(4)加速喷至文丘里管(5)中，燃气在文丘里管(5)前段中绝热膨胀、压力降低，燃气、烟气初步混合后通过狭小喉部，喷管作用下流速迅速增加，协同作用使文丘里管(5)前段产生负压区，有效的将通过网孔隔板(6)和格栅(3)回流的烟气、空气抽吸并与燃气初步混合，并与燃气充分接触，实现烟气内部再循环，减小燃气浓度和最高燃烧温度，降低氮氧化物生成。
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|---|---|---|---|---|
| CN115406100A (zh) * | 2022-09-05 | 2022-11-29 | 南京宜热纵联节能科技有限公司 | 一种间接换热式热风炉 |
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