CN215909094U - 恒功率低氮氧化物点火枪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及以燃烧器的配置或安装为特征的燃烧设备领域，具体为一种恒功率低氮氧化物点火枪。一种恒功率低氮氧化物点火枪，包括点火检测电极(1)，电极打火梅花头(13)和电极杆(14)，其特征是：还包括空煤气集成块(2)、煤气接口带孔板(3)、空气接口带孔板(4)、煤气通道(5)、空气通道(6)、空气二次节流孔板(7)、煤气二次节流孔板(8)、空气一次风(9)、空气二次风(10)、一次燃烧腔(11)和二次燃烧腔(12)。本实用新型燃烧稳定，降低排放。
Description
技术领域
本实用新型涉及以燃烧器的配置或安装为特征的燃烧设备领域，具体为一种恒功率低氮氧化物点火枪。
背景技术
随着国家环保要求的提高，对加热炉烟气排放的氮氧化物（通称NOx）排放指标也越来越得到重视，烧嘴燃烧产物烟气中的NOx为主要的环保控制指标之一。
大功率烧嘴一般都配有长明火点火枪，当加热炉需要的烧嘴功率较小时也可以直接用点火枪当烧嘴使用。点火枪的燃烧稳定性直接影响主烧嘴的工作，为了使点火枪稳定燃烧，其空气和煤气的空燃比需固定，常规做法是点火枪的空煤气供应与主烧嘴的空煤气分开，或者在点火枪的空煤气管路上安装稳压阀，当管路压力波动不大时，也可以在点火枪的空煤气管路上安装节流孔板。
点火枪的烧嘴喷头由于长时间在高温环境下工作，氧化烧损比较严重，空气喷头或煤气喷头的材质会老化，导致喷孔越来越大，空煤气的流量和空燃比就会变化，影响火焰的燃烧，严重时，会出现熄火、回火等现象，对烧嘴正常运行产生影响。
此外，在当前环保要求日益严格的情况下，降低点火枪的NOx值也变得越来越重要。
实用新型内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种燃烧稳定、降低排放的燃烧设备，本实用新型公开了一种恒功率低氮氧化物点火枪。
本实用新型通过如下技术方案达到发明目的：
一种恒功率低氮氧化物点火枪，包括点火检测电极，电极打火梅花头和电极杆，点火检测电极和电极打火梅花头分别设于电极杆的两端，其特征是：还包括空煤气集成块、煤气接口带孔板、空气接口带孔板、煤气通道、空气通道、空气二次节流孔板、煤气二次节流孔板、空气一次风、空气二次风、一次燃烧腔和二次燃烧腔，
空煤气集成块的中部从前部至后部依次设有煤气通道、一次燃烧腔和二次燃烧腔，煤气通道的前端设于空煤气集成块的前端面上，煤气通道的后端和一次燃烧腔的前端贯通，一次燃烧腔的后端和二次燃烧腔的前端贯通，二次燃烧腔的后端设于空煤气集成块的后端面上，
空气通道套设在煤气通道和一次燃烧腔外，
点火检测电极的内端贴合在空煤气集成块的前端面上，电极打火梅花头设于一次燃烧腔的后端面上，电极杆依次穿设在煤气通道、一次燃烧腔和二次燃烧腔内，
煤气通道的外侧面上箍设空气二次节流孔板，一次燃烧腔的内侧面上设有煤气二次节流孔板，一次燃烧腔的侧壁为空气一次风，一次燃烧腔后端的外侧面上箍设空气二次风，
空煤气集成块的侧壁上设有煤气接口带孔板，空气通道的侧壁上设有空气接口带孔板。
所述的恒功率低氮氧化物点火枪，其特征是：
空气二次节流孔板、煤气二次节流孔板和空气二次风这三者都采用环缝节流结构，气流分配在火焰四周，混合更均匀、燃烧更稳定；
空气一次风采用圆周多排多个小孔结构，使空气通过小孔流入一次燃烧腔，和煤气逐渐混合，使煤气二次喷口温度低，煤气浓度高，避免回火；
空煤气集成块的作用是使空煤气管道平行改为内外套管式，节省空间，更有利于气流混合均匀。
所述的恒功率低氮氧化物点火枪的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
① 一次燃烧：空气从空气接口带孔板进入空气通道，进入空气通道的空气分为第一部分空气和第二部分空气，所述第一部分空气经二次节流孔板和空气一次风进入一次燃烧腔，所述第二部分空气经空气二次风进入二次燃烧腔；煤气从煤气接口带孔板进入煤气通道后再进入一次燃烧腔；煤气在一次燃烧腔内和所述第一部分空气的比例为燃烧过剩状态，点火检测电极通过电极杆使电极打火梅花头受激打火，引燃一次燃烧腔内的所述第一部分空气和煤气；
② 二次燃烧：一次燃烧腔内燃烧后的烟气和过剩煤气进入二次燃烧腔，过剩煤气和所述第二部分空气受一次燃烧腔的火焰引燃在在二次燃烧腔内继续燃烧。
所述的恒功率低氮氧化物点火枪的使用方法，其特征是：步骤①时，所述第一部分空气和所述第二部分空气的体积比为25%～75%。
本实用新型的工作原理如下：
空气一级节流元件是利用了限流孔板的临界压力的现象实现空气流过限流孔板后压力不变和流量不变的。限流孔板之所以起到限流的作用，则是利用了流体的阻塞流作用。当限流孔板前后的压力降超过一定数值（即临界压力降），流体流过限流孔板缩孔处的流速达到音速，不论如何降低出口压力，只要限流孔板上游的压力保持一定，流体流量将维持一定的数值不再增加。反之，当限流孔板下游的压力保持不变时，限流孔板上游的压力超过临界压力，限流孔板处流速也不再发生变化，从而过滤了限流孔板前的压力波动对燃烧的影响。
空气二次节流孔板的作用是缓冲和调配空气通道的压力，使空气在一次燃烧腔和二次燃烧腔之间的分配更精确可控，在燃烧过程中，高温会使一次燃烧空气节流元件和空气二次节流孔板的孔径变大，从而降低整个空气回路的总阻力，但由于空气一级节流元件的临界压力设计，使得空气总流量不会持续增加，从而保证了燃烧的稳定性。
煤气管道的一级节流元件和一次燃烧煤气节流元件的工作原理和空气的相应节流元件相类似，但煤气通道的压力一般比较稳定，而且煤气通道的压力都较低，达不到临界压力，二级节流的设计也可以起到明显的限流稳压的作用。
将燃烧所需的空气分成两级送入燃烧腔内的燃烧技术称为空气分级燃烧。第一级空气即所述第一部分空气通过一次燃烧空气节流元件进入一次燃烧腔，(α<)，全部燃料即煤气通过一次燃烧煤气节流元件送入一次燃烧腔内进行燃料过浓燃烧，其余空气作为第二级空气即所述第二部分空气在火焰下游通过空气二次节流孔板送入二次燃烧腔，使燃料完全燃烧。
一次燃烧腔内由于含氧量相对不足，使燃烧速度和温度水平下降，热力型NOx减少；燃料中含氮化合物分解生成大量中间活产物，将一部分NO还原，又抑制了燃料型NOx的生成；二次燃烧腔内氧量充足，但此处温度较低，不会生成过多的NOx；因此燃烧产物中NOx大幅降低。
一次燃烧喷口节流元件使一次燃烧的火焰带有一定的刚性，电极打火梅花头在此处打火，并检测火焰信号。
烧嘴参数如下表所示：
本实用新型的测试情况：
模仿空气在0.05MPa～0.5MPa之间波动，煤气在1kPa～5kPa之间变化时，燃烧均正常，火焰长度几乎无变化，信号强度稳定在5～6之间。空气流量波动20%，煤气流量波动30%。
本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型通过在点火枪上设置一种稳压装置使燃烧过程中能够抵御大幅度的管路压力波动，同时结合分级燃烧结构，使得燃烧稳定，烟气排放NOx大幅下降。在使用过程中，喷头出现氧化烧损、孔径变大时，流量也不会发生变化，继续保持恒定的空燃比，从而延长了点火枪的使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本实用新型。
实施例1
一种恒功率低氮氧化物点火枪，包括点火检测电极1、空煤气集成块2、煤气接口带孔板3、空气接口带孔板4、煤气通道5、空气通道6、空气二次节流孔板7、煤气二次节流孔板8、空气一次风9、空气二次风10、一次燃烧腔11和二次燃烧腔12，如图1所示，具体结构是：
电极打火梅花头13和电极杆14，点火检测电极1和电极打火梅花头13分别设于电极杆14的两端；
空煤气集成块2的中部从前部至后部依次设有煤气通道5、一次燃烧腔11和二次燃烧腔12，煤气通道5的前端设于空煤气集成块2的前端面上，煤气通道5的后端和一次燃烧腔11的前端贯通，一次燃烧腔11的后端和二次燃烧腔12的前端贯通，二次燃烧腔12的后端设于空煤气集成块2的后端面上，
空气通道6套设在煤气通道5和一次燃烧腔11外，
点火检测电极1的内端贴合在空煤气集成块2的前端面上，电极打火梅花头13设于一次燃烧腔11的后端面上，电极杆14依次穿设在煤气通道5、一次燃烧腔11和二次燃烧腔12内，
煤气通道5的外侧面上箍设空气二次节流孔板7，一次燃烧腔11的内侧面上设有煤气二次节流孔板8，一次燃烧腔11的侧壁为空气一次风9，一次燃烧腔11后端的外侧面上箍设空气二次风10，
空煤气集成块2的侧壁上设有煤气接口带孔板3，空气通道6的侧壁上设有空气接口带孔板4。
本实施例中：
空气二次节流孔板27、煤气二次节流孔板28和空气二次风30这三者都采用环缝节流结构，气流分配在火焰四周，混合更均匀、燃烧更稳定；
空气一次风29采用圆周多排多个小孔结构，使空气通过小孔流入一次燃烧腔31，和煤气逐渐混合，使煤气二次喷口温度低，煤气浓度高，避免回火；
空煤气集成块22的作用是使空煤气管道平行改为内外套管式，节省空间，更有利于气流混合均匀。
本实施例使用时，按如下步骤依次实施：
① 一次燃烧：空气从空气接口带孔板4进入空气通道6，进入空气通道6的空气分为第一部分空气和第二部分空气，所述第一部分空气经二次节流孔板7和空气一次风9进入一次燃烧腔11，所述第二部分空气经空气二次风10进入二次燃烧腔12，所述第一部分空气和所述第二部分空气的体积比为25%～75%；煤气从煤气接口带孔板3进入煤气通道5后再进入一次燃烧腔11；煤气在一次燃烧腔11内和所述第一部分空气的比例为燃烧过剩状态，点火检测电极1通过电极杆14使电极打火梅花头13受激打火，引燃一次燃烧腔11内的所述第一部分空气和煤气；
② 二次燃烧：一次燃烧腔11内燃烧后的烟气和过剩煤气进入二次燃烧腔12，过剩煤气和所述第二部分空气受一次燃烧腔11的火焰引燃在在二次燃烧腔12内继续燃烧。
本实施例的工作原理如下：
空气一级节流元件2是利用了限流孔板的临界压力的现象实现空气流过限流孔板后压力不变和流量不变的。限流孔板之所以起到限流的作用，则是利用了流体的阻塞流作用。当限流孔板前后的压力降超过一定数值（即临界压力降），流体流过限流孔板缩孔处的流速达到音速，不论如何降低出口压力，只要限流孔板上游的压力保持一定，流体流量将维持一定的数值不再增加。反之，当限流孔板下游的压力保持不变时，限流孔板上游的压力超过临界压力，限流孔板处流速也不再发生变化，从而过滤了限流孔板前的压力波动对燃烧的影响。
空气二次节流孔板7的作用是缓冲和调配空气通道6的压力，使空气在一次燃烧腔11和二次燃烧腔12之间的分配更精确可控，在燃烧过程中，高温会使一次燃烧空气节流元件6和空气二次节流孔板7的孔径变大，从而降低整个空气回路的总阻力，但由于空气一级节流元件2的临界压力设计，使得空气总流量不会持续增加，从而保证了燃烧的稳定性。
煤气管道的一级节流元件9和一次燃烧煤气节流元件10的工作原理和空气的相应节流元件相类似，但煤气通道5的压力一般比较稳定，而且煤气通道5的压力都较低，达不到临界压力，二级节流的设计也可以起到明显的限流稳压的作用。
将燃烧所需的空气分成两级送入燃烧腔内的燃烧技术称为空气分级燃烧。第一级空气即所述第一部分空气通过一次燃烧空气节流元件6进入一次燃烧腔11，α<1，全部燃料即煤气通过一次燃烧煤气节流元件10送入一次燃烧腔11内进行燃料过浓燃烧，其余空气作为第二级空气即所述第二部分空气在火焰下游通过空气二次节流孔板7送入二次燃烧腔12，使燃料完全燃烧。
一次燃烧腔11内由于含氧量相对不足，使燃烧速度和温度水平下降，热力型NOx减少；燃料中含氮化合物分解生成大量中间活产物，将一部分NO还原，又抑制了燃料型NOx的生成；二次燃烧腔12内氧量充足，但此处温度较低，不会生成过多的NOx；因此燃烧产物中NOx大幅降低。
一次燃烧喷口节流元件12使一次燃烧的火焰带有一定的刚性，电极打火梅花头13在此处打火，并检测火焰信号。
烧嘴参数如下表所示：
本实施例的测试情况：
模仿空气在0.05MPa～0.5MPa之间波动，煤气在1kPa～5kPa之间变化时，燃烧均正常，火焰长度几乎无变化，信号强度稳定在5～6之间。空气流量波动20%，煤气流量波动30%。
Claims (2)
1.一种恒功率低氮氧化物点火枪，包括点火检测电极(1)，电极打火梅花头(13)和电极杆(14)，点火检测电极(1)和电极打火梅花头(13)分别设于电极杆(14)的两端，其特征是：还包括空煤气集成块(2)、煤气接口带孔板(3)、空气接口带孔板(4)、煤气通道(5)、空气通道(6)、空气二次节流孔板(7)、煤气二次节流孔板(8)、空气一次风(9)、空气二次风(10)、一次燃烧腔(11)和二次燃烧腔(12)，
空煤气集成块(2)的中部从前部至后部依次设有煤气通道(5)、一次燃烧腔(11)和二次燃烧腔(12)，煤气通道(5)的前端设于空煤气集成块(2)的前端面上，煤气通道(5)的后端和一次燃烧腔(11)的前端贯通，一次燃烧腔(11)的后端和二次燃烧腔(12)的前端贯通，二次燃烧腔(12)的后端设于空煤气集成块(2)的后端面上，
空气通道(6)套设在煤气通道(5)和一次燃烧腔(11)外，
点火检测电极(1)的内端贴合在空煤气集成块(2)的前端面上，电极打火梅花头(13)设于一次燃烧腔(11)的后端面上，电极杆(14)依次穿设在煤气通道(5)、一次燃烧腔(11)和二次燃烧腔(12)内，
煤气通道(5)的外侧面上箍设空气二次节流孔板(7)，一次燃烧腔(11)的内侧面上设有煤气二次节流孔板(8)，一次燃烧腔(11)的侧壁为空气一次风(9)，一次燃烧腔(11)后端的外侧面上箍设空气二次风(10)，
空煤气集成块(2)的侧壁上设有煤气接口带孔板(3)，空气通道(6)的侧壁上设有空气接口带孔板(4)。
2.如权利要求1所述的恒功率低氮氧化物点火枪，其特征是：
空气二次节流孔板(7)、煤气二次节流孔板(8)和空气二次风(10)这三者都采用环缝节流结构；
空气一次风(9)采用圆周多排多个小孔结构；
空煤气集成块(2)为内外套管式结构。
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