CN217928761U - 一种双燃料气低氮燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种双燃料气低氮燃烧装置，包括供助燃空气进入的助燃空气通道、供点火气进入的点火气通道、供高热值燃气进入的高热值燃气通道和供低热值燃气进入的低热值燃气通道。本申请具有在燃烧过程中无需更换燃烧器，使得不同热值燃料气和助燃空气混合充分燃烧的效果。

Description

一种双燃料气低氮燃烧装置

技术领域

本申请涉及燃烧器的领域，尤其是涉及一种双燃料气低氮燃烧装置。

背景技术

国内外工业领域的生产过程中会大量使用燃烧器，目前燃烧设备主要面对两大挑战，一是要求烧嘴燃烧后烟气中CO和NOx排放量逐步降低，二是要求烧嘴能够更广泛的适应现场运行工况条件，例如，同时燃烧两种燃料是众多工业应用环境中的常见现象，并且在进行双燃料燃烧的同时，两种情况下均能实现较低的氮氧化物排放。

目前，通过合理的设计燃烧器结构，可以实现同一套燃烧器结构对两种不同特性的燃料实现燃烧的可靠、高效，并且尽可能减少局部高温区的产生，使燃料气和助燃剂混合均匀，从而抑制燃烧过程中NOx和CO的生成、减少NOx和CO的排放量。

在一些钢厂或者说一些化工厂中，厂区在生产中会产生一些可燃的气体，此类气体需要进行燃烧后排放，避免直接排放造成污染。在进行燃烧时，会采用天然气管线里面的天然气，或者液化石油气与厂区生产产生的气体进行混合燃烧。一方面是无法直接排放，因为环保的要求，直接排放了之后达不到环标环保指标儿，另一方面这部分气体有一定的热量，通过燃烧的话可以实现厂里面的节能。

但是在实际的使用中，两种需要燃烧的气体比重不同，燃烧时需要的空气量不同，采用相同环境燃烧时的效率不高，存在燃烧率不高的情况，导致部分的气体排放后无法一次性达标。

实用新型内容

为了在燃烧过程中无需更换燃烧器，使得不同热值燃料气和助燃空气混合充分燃烧，本申请提供一种双燃料气低氮燃烧装置。

本申请提供的一种双燃料气低氮燃烧装置采用如下的技术方案：

一种双燃料气低氮燃烧装置，包括供助燃空气进入的助燃空气通道、供点火气进入的点火气通道、供高热值燃气进入的高热值燃气通道和供低热值燃气进入的低热值燃气通道；

所述助燃空气通道包括助燃空气进气筒以及固定连接在助燃空气进气筒筒壁上的助燃空气进气管；所述助燃空气进气筒一端封闭；所述助燃空气进气管与所述助燃空气进气筒内部连通；

所述点火气通道包括点火气进气筒以及固定连接在点火气进气筒筒壁上的点火气进气管；所述点火气进气筒两端封闭；所述点火气进气管与所述点火气进气筒内部连通；所述点火气进气筒的一端穿入助燃空气进气筒中，且点火气进气筒上开设有管壁上开设有多个点火气喷孔；

所述高热值燃气通道包括套设在助燃空气进气筒上的高热值进气筒以及固定连接在高热值进气筒筒壁上的高热值进气管；高热值进气筒的两端封闭；助燃空气进气筒上开设有与高热值进气筒连通的多个射流燃气孔；高热值进气管与高热值进气筒内部连通；

所述低热值燃气通道包括套设在高热值进气筒上的低热值进气筒以及固定连接在低热值进气筒筒壁上的低热值进气管；低热值进气筒的两端封闭；高热值进气筒上开设有与低热值进气筒连通的多个交错喷孔；低热值进气管与低热值进气筒内部连通；

所述点火气进气筒穿入助燃空气进气筒的一端上安装有点火装置。

通过采用上述技术方案，燃气分为三股进入燃烧装置内部。其中，高热值燃气一方面作为点火气通过点火气通道进入中心稳燃室，从点火气喷孔中喷出，与助燃空气混合，点火装置点火后点燃点火气。另一方面，高热值燃气通过高热值燃气通道进入燃烧装置内部，由射流燃气孔喷出，同助燃空气相混合。低热值燃气通过最外层的夹层进入燃烧装置内部，由交错喷孔喷出，同助燃空气与高热值燃气的混合气相混合。三类混合气均在燃烧装置内部实现点火，在燃烧装置下游实现稳定燃烧。燃烧装置有效的实现了多种成分气体的混合，减少了燃烧区域内潜在高温热点的可能性，同时，燃烧器整体结构的夹层设计实现了天然的分级燃烧策略，避免高温区过于集中，有利于抑制燃烧后氮氧化物的生成。

可选的，所述助燃空气进气筒内部安装有用于混合点火气和助燃空气的中心稳燃室，中心稳燃室整体呈筒型，所述点火气进气筒的一端穿入中心稳燃室中。

通过采用上述技术方案，中心稳燃室将点火时产生的火焰初步聚拢，并且火焰在中心稳燃室中燃烧，使得点火时产生的火焰更为稳定，从而更容易完成点火过程。

可选的，所述中心稳燃室的筒壁内侧固定连接有多个点火风旋流叶片，相邻点火风旋流叶片之间存在间隙，所述点火风旋流叶片布置在中心稳燃室内壁与点火气进气筒外壁之间，点火风旋流叶片布置在点火气喷孔下侧。

通过采用上述技术方案，经过多个点火风旋流叶片后的助燃空气发生分流并降低流速，从而在与点火气混合并点燃点火气时，使得产生的火焰更为稳定。

可选的，所述点火风旋流叶片倾斜布置。

通过采用上述技术方案，避免助燃空气进入中心稳燃室中时与点火气平行混合，二者流动方向不同，更容易进行混合均匀。

可选的，所述中心稳燃室的筒壁上贯穿开设有多个空气过渡孔。

通过采用上述技术方案，中心稳燃室中产生火焰时，火焰能够穿过空气过渡孔与其他燃气混合并点燃其他燃气。

可选的，所述中心稳燃室的筒壁外侧固定连接有多个助燃风旋流叶片，相邻助燃风旋流叶片之间存在间隙，所述助燃风旋流叶片布置在中心稳燃室外壁与助燃空气进气筒内壁之间。

通过采用上述技术方案，经过多个经过多个点火风旋流叶片后的助燃空气发生分流并降低流速，从而在与高热值燃气和低热值燃气混合点燃时，使得产生的火焰更为稳定。

可选的，所述助燃风旋流叶片倾斜布置。

可选的，所述低热值进气筒上侧固定连接有拢火罩，拢火罩为锁口结构。

通过采用上述技术方案，拢火罩对火焰进行聚拢，使得火焰燃烧时更为集中，将燃气充分燃烧。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、双燃料气低氮燃烧装置适用于两种气体燃料的燃烧，燃烧过程中燃烧器结构无需更换；

2、双燃料气低氮燃烧装置可实现两种热值相差较大的气体燃料的燃烧，并有效抑制氮氧化物的生成；

3、双燃料气低氮燃烧装置通过燃料喷孔结构和旋流叶片结构有效的实现了多种成分气体的混合，减少了燃烧区域内潜在高温热点的可能性；

4、双燃料气低氮燃烧装置的整体夹层结构实现了天然的分级燃烧策略，避免高温区过于集中，有利于抑制燃烧后氮氧化物的生成。

附图说明

图1为本实施例中燃烧装置的示意图；

图2为本实施例中燃烧装置的内部结构示意图；

图3为本实施例中燃烧装置下部结构示意图；

图4为本实施例中燃烧装置上部结构示意图；

图5为本实施例中燃烧装置中部结构示意图。

附图标记说明：1、助燃空气通道；11、助燃空气进气筒；12、封闭板；13、助燃空气进气管；2、点火气通道；21、点火气进气筒；22、点火气喷孔；23、点火气进气管；24、点火杆；25、电打火头；26、封闭管；3、高热值燃气通道；31、高热值进气筒；32、高热值进气管；33、射流燃气孔；4、低热值燃气通道；41、低热值进气筒；42、低热值进气管；43、交错喷孔；5、中心稳燃室；51、空气过渡孔；6、助燃风旋流叶片；7、点火风旋流叶片；8、拢火罩。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种双燃料气低氮燃烧装置。参照图1，双燃料气低氮燃烧装置包括助燃空气通道1、点火气通道2、高热值燃气通道3和低热值燃气通道4。助燃空气通道1、点火气通道2、高热值燃气通道3和低热值燃气通道4同心布置，且按照点火气通道2、助燃空气通道1、高热值燃气通道3和低热值燃气通道4的顺序依次套设分层布置。

参照图2、图3，助燃空气通道1包括助燃空气进气筒11，助燃空气进气筒11的一端固定连接有封闭板12，封闭板12将助燃空气进气筒11的一端封闭。在封闭板12上固定连接有火焰探测器，而且火焰探测器安装的位置位于助燃空气进气筒11的外侧。在助燃空气进气筒11靠近封闭板12的一侧固定连接有助燃空气进气管13，助燃空气进气管13与助燃空气进气筒11垂直，且助燃空气进气管13与助燃空气进气筒11连通，助燃空气经由助燃空气进气管13进入助燃空气进气筒11中。

参照图2、图4，在助燃空气进气筒11内部安装有中心稳燃室5，火焰在中心稳燃室5中点火燃烧，中心稳燃室5整体呈筒型，与助燃空气进气筒11同心布置，中心稳燃室5的长度小于助燃空气进气筒11的长度。中心稳燃室5靠近助燃空气进气筒11筒口的一侧，中心稳燃室5的外侧固定连接有多个助燃风旋流叶片6，多个助燃风旋流叶片6环绕中心稳燃室5布置，且多个助燃风旋流叶片6与助燃空气进气筒11内壁固定连接，单个助燃风旋流叶片6倾斜布置，助燃风旋流叶片6的角度为30°~45°，相邻助燃风旋流叶片6之间存在间隙，供空气流通。而且在中心稳燃室5的筒壁上贯穿开设有多个空气过渡孔51，多个空气过渡孔51沿周向等间距布置在中心稳燃室5上。

参照图3、图4，点火气通道2包括穿设在封闭板12上的点火气进气筒21，且点火气进气筒21的一端穿入助燃空气进气筒11中。点火气进气筒21穿入助燃空气进气筒11的一端穿入中心稳燃室5中，点火气进气筒21与中心稳燃室5同心布置。点火气进气筒21的两端封闭。点火气进气筒21位于中心稳燃室5的一端的管壁上开设有多个点火气喷孔22，多个点火气喷孔22沿周向等间距布置在点火气进气筒21的管壁上，而且多个点火气喷孔22开设的位置位于中心稳燃室5中。在点火气进气筒21位于助燃空气进气筒11的外侧处管壁上固定连接有点火气进气管23，点火气进气管23与点火气进气筒21垂直，且点火气进气管23与点火气进气筒21连通，助燃空气经由点火气进气管23进入点火气进气筒21中，在通过点火气进气筒21上开设的多个点火气喷孔22进入中心稳燃室5中，供火焰在中心稳燃室5中点火燃烧使用。

在点火气进气筒21与中心稳燃室5之间固定连接有多个点火风旋流叶片7，多个点火风旋流叶片7环绕点火气进气筒21布置，且多个点火风旋流叶片7与中心稳燃室5内壁固定连接，单个点火风旋流叶片7倾斜布置，点火风旋流叶片7的角度为5°~15°，相邻点火风旋流叶片7之间存在间隙，供空气流通。点火气喷孔22位于点火风旋流叶片7朝向封闭板12的一侧。

在点火气进气筒21的内部还穿设有点火杆24，点火杆24的长度大于点火气进气筒21，而且点火杆24的一端穿出点火气进气筒21，另一端位于点火气进气筒21中。在点火气进气筒21与点火杆24之间布置有封闭管26，封闭管26将点火气进气筒21与点火杆24之间的连接封闭，点火杆24穿设在封闭管26中，使得封闭管26内部与点火气进气筒21内部间隔，防止点火气进气筒21的内部的点火气进入封闭管26中发生泄漏。点火杆24的一端安装有电打火头25，电打火头25与点火杆24连接有位于中心稳燃室5中。

在进行点火时，点火气和助燃空气分别通过点火气进气管23和助燃空气进气管13进入点火气进气筒21和助燃空气进气筒11中，点火气通过点火气进气筒21上的点火气喷孔22喷出在中心稳燃室5中与助燃空气混合，电打火杆将点火气和助燃空气混合后引燃，完成初步点火。其中，助燃空气和点火气混合后，随着点火气和助燃空气的不断注入，以及气体的流动方向，使得产生的火焰朝向背离封闭板12的一侧，而且在点火风旋流叶片7的作用下，产生的火焰会受到点火风旋流叶片7的阻挡并穿过点火风旋流叶片7，从而加快助燃空气与点火气的混合，使得助燃空气与点火气的混合更为均匀。而且在空气过渡孔51的作用下，能够在点火时从中心稳燃室5的周向向火焰处补气，从而使得助燃空气与点火气的混合效果更好。

高热值燃气通道3包括套设在助燃空气进气筒11上的高热值进气筒31以及固定连接在高热值进气筒31筒壁上的高热值进气管32。高热值进气筒31的长度大于助燃空气进气筒11的长度，高热值进气筒31与助燃空气进气筒11同心布置，且高热值进气筒31与助燃空气进气筒11之间存在间隙，高热值进气筒31的两端封闭。在助燃空气进气筒11上开设有与高热值进气筒31连通的多个射流燃气孔33，射流燃气孔33的直径为5~18mm，数量为16~30个，多个射流燃气孔33沿周向布置在助燃空气进气筒11上，射流燃气孔33开设的位置位于助燃风旋流叶片6背离封闭板12的一侧。高热值进气管32与高热值进气筒31内部连通。

参照图2、图5，低热值燃气通道4包括套设在高热值进气筒31上的低热值进气筒41以及固定连接在低热值进气筒41筒壁上的低热值进气管42。低热值进气筒41的长度小于高热值进气筒31的长度，低热值进气筒41与高热值进气筒31同心布置，且低热值进气筒41与高热值进气筒31之间存在间隙，低热值进气筒41的两端封闭。在高热值进气筒31上开设有与低热值进气筒41连通的多个交错喷孔43，交错喷孔43的直径为25~40mm，数量为20~42个，多个交错喷孔43沿周向布置在高热值进气筒31上，交错喷孔43开设的位置位于助燃风旋流叶片6背离封闭板12的一侧。低热值进气管42与低热值进气筒41内部连通。

高热值燃气与低热值燃气相比，携带的热量不同，高热值燃气吸收较少的热量便能够燃烧，将高热值燃气布置在低热值燃气的内侧，原因就是高热值燃气一般都比较容易燃烧，所以比较容易在燃烧装置的中间形成一个很稳定的区域，能够保证火焰一直都存在，减少断续的情况。

其中，交错喷孔43布置在射流燃气孔33的上侧。相邻交错喷孔43之间交错布置。

在低热值进气筒41上侧固定连接有拢火罩8，拢火罩8为锁口结构。

本申请实施例一种双燃料气低氮燃烧装置的实施原理为：燃气分为三股进入燃烧装置内部。其中，高热值燃气一方面作为点火气通过点火气通道2进入中心稳燃室5，从点火气喷孔22中喷出，同经过点火风旋流叶片7产生旋流的助燃空气相混合，经过中心稳燃室5内的点火后，实现火焰在中心稳燃室5内的燃烧。另一方面，高热值燃气通过高热值燃气通道3进入燃烧装置内部，由射流燃气孔33喷出，同经过助燃风旋流叶片6产生旋流的助燃空气相混合。低热值燃气通过最外层的夹层进入燃烧装置内部，由交错喷孔43喷出，同助燃空气与高热值燃气的混合气相混合。三类混合气均在燃烧装置内部实现点火，并经过拢火罩8结构喷出燃烧装置，在燃烧装置下游实现稳定燃烧。燃烧装置有效的实现了多种成分气体的混合，减少了燃烧区域内潜在高温热点的可能性，同时，燃烧器整体结构的夹层设计实现了天然的分级燃烧策略，避免高温区过于集中，有利于抑制燃烧后氮氧化物的生成。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双燃料气低氮燃烧装置，其特征在于：包括供助燃空气进入的助燃空气通道(1)、供点火气进入的点火气通道(2)、供高热值燃气进入的高热值燃气通道(3)和供低热值燃气进入的低热值燃气通道(4)；

所述助燃空气通道(1)包括助燃空气进气筒(11)以及固定连接在助燃空气进气筒(11)筒壁上的助燃空气进气管(13)；所述助燃空气进气筒(11)一端封闭；所述助燃空气进气管(13)与所述助燃空气进气筒(11)内部连通；

所述点火气通道(2)包括点火气进气筒(21)以及固定连接在点火气进气筒(21)筒壁上的点火气进气管(23)；所述点火气进气筒(21)两端封闭；所述点火气进气管(23)与所述点火气进气筒(21)内部连通；所述点火气进气筒(21)的一端穿入助燃空气进气筒(11)中，且点火气进气筒(21)上开设有管壁上开设有多个点火气喷孔(22)；

所述高热值燃气通道(3)包括套设在助燃空气进气筒(11)上的高热值进气筒(31)以及固定连接在高热值进气筒(31)筒壁上的高热值进气管(32)；高热值进气筒(31)的两端封闭；助燃空气进气筒(11)上开设有与高热值进气筒(31)连通的多个射流燃气孔(33)；高热值进气管(32)与高热值进气筒(31)内部连通；

所述低热值燃气通道(4)包括套设在高热值进气筒(31)上的低热值进气筒(41)以及固定连接在低热值进气筒(41)筒壁上的低热值进气管(42)；低热值进气筒(41)的两端封闭；高热值进气筒(31)上开设有与低热值进气筒(41)连通的多个交错喷孔(43)；低热值进气管(42)与低热值进气筒(41)内部连通；

所述点火气进气筒(21)穿入助燃空气进气筒(11)的一端上安装有点火装置。

2.根据权利要求1所述的双燃料气低氮燃烧装置，其特征在于：所述助燃空气进气筒(11)内部安装有用于混合点火气和助燃空气的中心稳燃室(5)，中心稳燃室(5)整体呈筒型，所述点火气进气筒(21)的一端穿入中心稳燃室(5)中。

3.根据权利要求2所述的双燃料气低氮燃烧装置，其特征在于：所述中心稳燃室(5)的筒壁内侧固定连接有多个点火风旋流叶片(7)，相邻点火风旋流叶片(7)之间存在间隙，所述点火风旋流叶片(7)布置在中心稳燃室(5)内壁与点火气进气筒(21)外壁之间，点火风旋流叶片(7)布置在点火气喷孔(22)下侧。

4.根据权利要求3所述的双燃料气低氮燃烧装置，其特征在于：所述点火风旋流叶片(7)倾斜布置。

5.根据权利要求2所述的双燃料气低氮燃烧装置，其特征在于：所述中心稳燃室(5)的筒壁上贯穿开设有多个空气过渡孔(51)。

6.根据权利要求2所述的双燃料气低氮燃烧装置，其特征在于：所述中心稳燃室(5)的筒壁外侧固定连接有多个助燃风旋流叶片(6)，相邻助燃风旋流叶片(6)之间存在间隙，所述助燃风旋流叶片(6)布置在中心稳燃室(5)外壁与助燃空气进气筒(11)内壁之间。

7.根据权利要求6所述的双燃料气低氮燃烧装置，其特征在于：所述助燃风旋流叶片(6)倾斜布置。

8.根据权利要求1所述的双燃料气低氮燃烧装置，其特征在于：所述低热值进气筒(41)上侧固定连接有拢火罩(8)，拢火罩(8)为锁口结构。

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