CN218914926U - 一种采用分级结构的低氮型蓄热式平焰燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种采用分级结构的低氮型蓄热式平焰燃烧器，包括蓄热室，所述蓄热室中设有导向空气的预燃室，所述蓄热室上设有通向预燃室内侧燃气以及通向蓄热室排出端燃气的燃气输送管道，所述蓄热室排出端内壁上设有导流空气的第一导流件，所述燃气输送管道上位于蓄热室排出端一侧设有第二导流件。本实用新型优点在于，用空气分级降氮原理将燃烧器内空气通道设计分为一次空气、二次空气和三次空气三部分，将燃烧器内燃气通道设计分为一次燃气、二次燃气和三次燃气三部分，可使烟气中氮氧化物排放值低至100毫克/立方米以下，具备常规蓄热式加热炉燃烧器节能效果和超低氮氧化物排放效果。

Description

一种采用分级结构的低氮型蓄热式平焰燃烧器

技术领域

本实用新型涉及燃烧器技术领域，具体为一种采用分级结构的低氮型蓄热式平焰燃烧器。

背景技术

目前，公知的国内黑色冶金、机械行业加热炉多采用蓄热式燃烧器及相配套的燃烧系统对炉内进行加热，可大大节约燃料消耗，是国内外已经比较成熟和实用的节能产品。

蓄热式燃烧器及相关配套燃烧系统因有约30％以上的节能效果被广泛成熟应用于黑色冶金和机械行业加热炉，预热后的空气温度达到800℃以上，与燃料喷出混合时产生剧烈的燃烧反应，火焰温度高并且集中，火焰的温度梯度分布非常明显，因此燃烧所产生的氮氧化物非常高，每立方米烟气中通常在200～800毫克之间。

随着国家和地方对工业炉窑NOx排放的重视，制定了越来越严苛的排放指标，市场上也出现了很多采用初级分级结构的低氮型蓄热式燃烧器，其特点是，采用单一的空气分级或单一的燃气分级结构，氮氧化物排放值在150～200毫克之间。

随着市场有进一步限制氮氧化物排放要求，传统低氮型蓄热式燃烧器难以控制氮氧化物排放值在100毫克以下。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种采用分级结构的低氮型蓄热式平焰燃烧器，使烟气中氮氧化物排放值低至100毫克/立方米以下，具备常规蓄热式加热炉燃烧器节能效果和超低氮氧化物排放效果。

为了实现上述目的，本实用新型是技术方案如下：

作为本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种采用分级结构的低氮型蓄热式平焰燃烧器，包括蓄热室，所述蓄热室中设有导向空气的预燃室，所述蓄热室上设有通向预燃室内侧燃气以及通向蓄热室排出端燃气的燃气输送管道，所述蓄热室排出端内壁上设有导流空气的第一导流件，所述燃气输送管道上位于蓄热室排出端一侧设有第二导流件；

所述第二导流件包括圆台形固定环和第一通道，所述圆台形固定环大直径端位于蓄热室排出端一侧，所述圆台形固定环中开设有倾斜的第一通道；

所述燃气输送管道上连通有通向预燃室的一次燃气喷枪，所述燃气输送管道上连通有通向蓄热室排出端的二次燃气喷枪。

优选的，所述圆台形固定环与二次燃气喷枪之间形成第二通道。

优选的，所述二次燃气喷枪端部设有燃气通向第二通道的二次燃气喷头，所述二次燃气喷枪端部设有燃气通向蓄热室外侧的三次燃气喷头。

优选的，所述第一导流件为圆环形结构，所述第一导流件内壁倾斜设置，所述第一导流件和第二导流件外侧壁平行设置。

优选的，所述二次燃气喷枪的外壁上包裹有耐高温层。

优选的，所述预燃室为圆柱体内部中空结构，所述预燃室上均匀设有多个倾斜通孔，所述蓄热室中设有穿设至预燃室内部的点火枪。

优选的，所述蓄热室排出端外壁上烧嘴砖，所述烧嘴砖呈喇叭状设置在蓄热室上。

优选的，所述蓄热室输入端内部依次设有陶瓷蜂窝体和挡板砖，所述蓄热室的内部设有耐火砖。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

用空气分级降氮原理将燃烧器内空气通道设计分为一次空气、二次空气和三次空气三部分，将燃烧器内燃气通道设计分为一次燃气、二次燃气和三次燃气三部分，可使烟气中氮氧化物排放值低至100毫克/立方米以下，具备常规蓄热式加热炉燃烧器节能效果和超低氮氧化物排放效果；

附图说明

参照附图来说明本实用新型的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制，在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：

图1为本实用新型平焰燃烧器的结构示意图；

图2为本实用新型平焰燃烧器A处的局部放大图；

图3为本实用新型蓄热室内部空气流通示意图；

图4为本实用新型燃气流通示意图。

图中标注说明：1、空气进口；2、蓄热室；3、陶瓷蜂窝体；4、挡板砖；5、点火枪；6、燃气输送管道；7、一次燃气喷枪；8、二次燃气喷枪；81、二次燃气喷头；82、三次燃气喷头；83、耐高温层；9、预燃室；10、第一导流件；11、第二导流件；111、圆台形固定环；112、第一通道；113、第二通道；12、烧嘴砖。

具体实施方式

容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。

如图1所示，作为本实用新型的一种采用分级结构的低氮型蓄热式平焰燃烧器，包括蓄热室2，所述蓄热室2中设有导向空气的预燃室9，所述蓄热室2上设有通向预燃室9内侧燃气以及通向蓄热室2排出端燃气的燃气输送管道6，所述蓄热室2排出端内壁上设有导流空气的第一导流件10，所述燃气输送管道6上位于蓄热室2排出端一侧设有第二导流件11；

所述第二导流件11包括圆台形固定环111和第一通道112，所述圆台形固定环111大直径端位于蓄热室2排出端一侧，所述圆台形固定环111中开设有倾斜的第一通道112；

所述燃气输送管道6上连通有通向预燃室9的一次燃气喷枪7，所述燃气输送管道6上连通有通向蓄热室2排出端的二次燃气喷枪8。

具体的，冷空气由空气进口1进入蓄热室2内，通过陶瓷蜂窝体3内的蜂窝状孔系和挡板砖4进入中心通道内，预燃室9将空气分成一次空气和剩余空气两部分，一次空气进入预燃室9内与燃气输送管道6中的一次燃气喷枪7喷出的一次燃气进行部分混合，遇到点火枪5产生持续火焰后，进入到中心通道中部位置，剩余空气从预燃室9外端进入到中心通道中部位置与一次燃气燃烧产生的烟气进行掺混，此时剩余空气的氧浓度降至18.5％以下；

在燃烧器中心通道出口设计了第一导流件10，将剩余空气再次分为二次空气和三次空气两部分，第一导流件10内包含一个第二导流件11，二次燃气喷枪8在最前端通过二次燃气喷头81和三次燃气喷头82将二次燃气分级为二次燃气和三次燃气两路，二次空气通过第二导流件11进入到前端与二次燃气率先混合，三次燃气与三次空气进行最终混合。

采用了空气分级(三级以上)和燃气分级(三级以上)的多重分级结构，通过深度分级结构使空气与燃气在燃烧器内混合更精细化，反应更温和，燃烧温度分布更均匀，因此可以大幅抑制和降低局部燃烧温度，使氮氧化物生成量大大降低。

改变了常规蓄热式燃烧方式带来NOx物排放高的问题，采用深度优化分级结构后，烟气中氮氧化物排放可低至100毫克/立方米以下。

燃烧器空气进入中心通道后，分流为一次空气和剩余空气，一次空气进入预燃室内与一次燃气混合，进入预燃室的一次空气与一次燃气当量配比中空气配置极度过量，一次燃气充分燃烧后，在这部分区域形成氧浓度较低的助燃风，且由于空气极度过量，该区域氮氧化物生成极低；

一次燃气的完全燃烧后产生的烟气与剩余空气混合后形成氧含量在图示10-15％的混合气体沿燃烧器轴向前行到达燃烧器的出口处遇分配盘被分为二次空气和三次空气，二次空气与二次燃气相遇，二次燃气配置过量，配置不足的二次空气，使这部分区域欠氧燃烧，形成热值较低的次生燃气，燃烧后产生的烟气继续与三次燃气混合，同时与三次空气混合生成的低氧助燃风和次生燃气沿燃烧器径向铺展，并扩散混合，最后完全燃烧，使放热过程延迟，消除高温火焰区域，使氮氧化物生成量得到极大降低；

燃烧器在一次燃气燃烧区域和二次燃气燃烧区域分别会形成两个烟气内循环区域，在烟气内循环区域会形成稳定的火焰燃烧区和烟气掺混区，稳定掺混的效果就是产生稳定低氮氧化物生成的保证。

另外，该种结构设置，烟气内循环降氮原理，使一次空气与一次燃气产生的烟气在燃烧器内与二次空气和二次燃气进行掺混卷吸，再由三次空气和三次燃气形成烟气循环效果，结合偏离当量比燃烧和浓淡燃烧技术为进一步深度降氮提供保证。

如图1所示，所述圆台形固定环111与二次燃气喷枪8之间形成第二通道113，可使得圆台形固定环111的部位对于空气进行不同方向上输送，从而对于气体进行二次和三次燃烧操作。

如图2所示，所述二次燃气喷枪8端部设有燃气通向第二通道113的二次燃气喷头81，所述二次燃气喷枪8端部设有燃气通向蓄热室2外侧的三次燃气喷头82，二次燃气喷头81喷出的燃气会与第一通道112处输送的空气进行混合，三次燃气喷头82喷出的燃气会与排出到蓄热室2之外的空气混合，从而进行二次燃烧和三次燃烧操作。

如图1所示，所述第一导流件10为圆环形结构，所述第一导流件10内壁倾斜设置，所述第一导流件10和第二导流件11外侧壁平行设置，该种结构设置一方面可使得空气输送更加平顺，另一方面可使得通入到第一通道112中的空气流向得到改变，第一通道112的空气，以及第一导流件10和第二导流件11之间的空气两者流向不同方向，方便进行二次和三次燃烧操作。

所述二次燃气喷枪8的外壁上包裹有耐高温层83，通过耐高温层83的设置，可避免二次燃气喷枪8产生高温损伤现象，使得二次燃气喷枪8的使用寿命增长，对于燃气的输送效果更好。

如图1所示，所述预燃室9为圆柱体内部中空结构，所述预燃室9上均匀设有多个倾斜通孔，所述蓄热室2中设有穿设至预燃室9内部的点火枪5，该种结构设置，在燃烧器9内部设置预燃室，一部分燃气在燃烧器内就开始燃烧，产生的烟气混合空气后，可有效降低空气的氧含量，抑制燃气遇高温空气后剧烈反应。

如图1所示，所述蓄热室2排出端外壁上烧嘴砖12，所述烧嘴砖12呈喇叭状设置在蓄热室2上；改变传统燃烧器头部设计喇叭口的设计思路，将喇叭口设计在炉墙部分，这样可以增大喇叭铺展面，使平焰效果更加明显，燃烧温度分布更加开阔均匀，有利于降低氮氧化物生成量。

如图1所示，所述蓄热室2输入端内部依次设有陶瓷蜂窝体3和挡板砖4，所述蓄热室2的内部设有耐火砖，提高耐用性和寿命。

本实用新型的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本实用新型技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种采用分级结构的低氮型蓄热式平焰燃烧器，其特征在于：包括蓄热室(2)，所述蓄热室(2)中设有导向空气的预燃室(9)，所述蓄热室(2)上设有通向预燃室(9)内侧燃气以及通向蓄热室(2)排出端燃气的燃气输送管道(6)，所述蓄热室(2)排出端内壁上设有导流空气的第一导流件(10)，所述燃气输送管道(6)上位于蓄热室(2)排出端一侧设有第二导流件(11)；

所述第二导流件(11)包括圆台形固定环(111)和第一通道(112)，所述圆台形固定环(111)大直径端位于蓄热室(2)排出端一侧，所述圆台形固定环(111)中开设有倾斜的第一通道(112)；

所述燃气输送管道(6)上连通有通向预燃室(9)的一次燃气喷枪(7)，所述燃气输送管道(6)上连通有通向蓄热室(2)排出端的二次燃气喷枪(8)。

2.根据权利要求1所述的一种采用分级结构的低氮型蓄热式平焰燃烧器，其特征在于：所述圆台形固定环(111)与二次燃气喷枪(8)之间形成第二通道(113)。

3.根据权利要求2所述的一种采用分级结构的低氮型蓄热式平焰燃烧器，其特征在于：所述二次燃气喷枪(8)端部设有燃气通向第二通道(113)的二次燃气喷头(81)，所述二次燃气喷枪(8)端部设有燃气通向蓄热室(2)外侧的三次燃气喷头(82)。

4.根据权利要求1所述的一种采用分级结构的低氮型蓄热式平焰燃烧器，其特征在于：所述第一导流件(10)为圆环形结构，所述第一导流件(10)内壁倾斜设置，所述第一导流件(10)和第二导流件(11)外侧壁平行设置。

5.根据权利要求1所述的一种采用分级结构的低氮型蓄热式平焰燃烧器，其特征在于：所述二次燃气喷枪(8)的外壁上包裹有耐高温层(83)。

6.根据权利要求1所述的一种采用分级结构的低氮型蓄热式平焰燃烧器，其特征在于：所述预燃室(9)为圆柱体内部中空结构，所述预燃室(9)上均匀设有多个倾斜通孔，所述蓄热室(2)中设有穿设至预燃室(9)内部的点火枪(5)。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种采用分级结构的低氮型蓄热式平焰燃烧器，其特征在于：所述蓄热室(2)排出端外壁上烧嘴砖(12)，所述烧嘴砖(12)呈喇叭状设置在蓄热室(2)上。

8.根据权利要求1所述的一种采用分级结构的低氮型蓄热式平焰燃烧器，其特征在于：所述蓄热室(2)输入端内部依次设有陶瓷蜂窝体(3)和挡板砖(4)，所述蓄热室(2)的内部设有耐火砖。

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