CN219414749U - 多气体燃料低氮燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多气体燃料低氮燃烧器，其包括中心风组件、一次风组件、二次风组件、三次风组件，一次风组件包括一次风风管和一次风风管靠前一端且可沿中心轴线前后移动的旋流盘，二次风组件包括二次风风管和其端部的卷吸孔板，三次风组件包括三次风风管和三次风旋流器，一次风风管中，可布置两种燃料气枪，二次风风管中，可再布置一种燃料气枪，三次风风管中，又再布置一圈燃料气枪，用于再一种燃料的燃烧或者已接入的其中一种燃料的分级燃烧，各气枪的位置均可前后调节，还可在旋流盘的内侧布置有喷嘴的气环，用于已接入燃料的分级燃料或另一种燃料的燃烧。该燃烧器允许同时使用至少两类气体燃料，且能实现低氮燃烧。

Description

多气体燃料低氮燃烧器

技术领域

本实用新型涉及一种气体燃料燃烧器，尤其是一种可燃用多种气体燃料的低氮燃烧器。

背景技术

能源是一个国家得以发展、人民生活水平得以提高必不可少的重要物质基础，人类的生存与发展既需要充足的能源供应, 又需要良好的环境。因此，能源的有效利用与燃烧污染物的排放控制一直都受到公众广泛的关注。化工、石化、钢铁等行业由于工艺系统不同，产生的气体燃料复杂，如高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、POX气、碳三、碳四等，不同工艺阶段产生的气体还有变化，每种气量也不稳定，这些可燃气体种类繁杂，不同燃气在燃烧特性方面也存在较大区别，面对我国越来越严苛的排放限制要求，如何高效燃烧利用这些化工气体并控制其产生的NOx仍面临巨大的挑战。

目前常见的气体燃料燃烧器一般仅能燃用单一气体，能同时满足多种气体燃料燃用的燃烧器还较少。即使能同时燃用多种气体燃料，但真正能实现超低NOx排放的燃烧器还很少，许多燃烧器在国内的应用效果也并不理想，燃烧不稳定、燃烧振动以及无法带负荷等问题也屡见不鲜。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可同时燃用两种以上气体燃料且保证低氮燃烧的燃烧器，即多气体燃料低氮燃烧器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：多气体燃料低氮燃烧器，包括中心风组件、中心风组件布置在燃烧器的中心位置，其内设置有点火气枪和点火器，其外围依次向外布置有一次风组件、二次风组件、三次风组件，一次风组件包括一次风风管和一次风风管靠前一端且可沿中心轴线前后移动的旋流盘，二次风组件包括二次风风管和二次风风管端部的卷吸孔板，三次风组件包括三次风风管和三次风旋流器，燃烧器允许同时使用两类气体燃料，燃料一的气枪均布在一次风风管和/或三次风风管中，分别为燃料一的一次风气枪、燃料一的三次风气枪，燃料二的气枪均布在二次风风管中，称为燃料二的二次风气枪，各气枪的位置均可前后调节。

多气体燃料低氮燃烧器，包括中心风组件、中心风组件布置在燃烧器的中心位置，其内设置有点火气枪和点火器，其外围依次向外布置有一次风组件、二次风组件、三次风组件，一次风组件包括一次风风管和一次风风管靠前一端且可沿中心轴线前后移动的旋流盘，二次风组件包括二次风风管和二次风风管端部的卷吸孔板，三次风组件包括三次风风管和三次风旋流器，燃烧器允许同时使用三类气体燃料，燃料一的气枪均布在一次风风管和三次风风管中，分别为燃料一的一次风气枪和燃料一的三次风气枪，燃料二的气枪均布在二次风风管中，称为燃料二的二次风气枪，此外，在一次风风管中也均布有燃料三的气枪，称为燃料三的一次风气枪并与燃料一的一次风气枪均匀间隔布置，各气枪的位置均可前后调节，还另有燃料三的喷嘴布置在气环上，所述气环随旋流盘移动并位于旋流盘的内侧。

多气体燃料低氮燃烧器，包括中心风组件、中心风组件布置在燃烧器的中心位置，其内设置有点火气枪和点火器，其外围依次向外布置有一次风组件、二次风组件、三次风组件，一次风组件包括一次风风管和一次风风管靠前一端且可沿中心轴线前后移动的旋流盘，二次风组件包括二次风风管和二次风风管端部的卷吸孔板，三次风组件包括三次风风管和三次风旋流器，燃烧器允许同时使用四类气体燃料，燃料一的气枪均布在三次风风管中，称为燃料一的三次风气枪，燃料二的气枪均布在二次风风管中，称为燃料二的二次风气枪，还有燃料三的喷嘴布置在气环上，所述气环随旋流盘移动并位于旋流盘的内侧，且在一次风风管中均匀间隔布置有燃料三的一次风气枪和燃料四的一次风气枪，各气枪的位置均可前后调节。

设于三次风组件中的三次风气枪优选分别以α1和α2的角度喷射入炉膛，α1≠α2，且喷射角度分别为α1、α2的三次风气枪在三次风组件中彼此间隔并均匀布置。

设于一次风组件中的一次风气枪，则是设置有端部径向喷口和侧喷口，端部径向喷口以角度α3使燃料喷射向二次风与卷吸烟气的混合区域，α3为侧喷口轴线与一次风风管轴线的锐角夹角，侧喷口使燃料喷射向一次风和卷吸烟气的混合区域。

设于二次风风管中的二次风气枪则设置有顶孔和侧孔，顶孔和侧孔均用于向炉内喷射燃料，顶孔轴线平行于二次风风管轴线，侧孔轴线与二次风风管轴线有锐角夹角α4并朝向炉膛内。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用燃料分区分级可调技术、多级精准配风可调技术、宽尺度烟气卷吸技术和燃料混合控制技术来控制炉膛内的燃烧温度，这些燃烧技术的结合可充分降低燃烧的火焰峰值温度，从而降低锅炉的NOx排放。通过大量的分析计算，该新型燃烧器比现有应用的多种气体燃料燃烧器NOx排放降低50%以上，并且该新型燃烧器还可以有效避免燃烧不稳定、燃烧振动问题的产生。同时，本实用新型中，不同气枪喷嘴以较高的速度多角度向炉内喷射，形成燃料分区分级燃烧，可最大幅度地降低氮氧化物的生成；不同气枪在燃烧器内呈周向均匀布置，使得燃料与配风能更好地接触和混合，燃料着火后温度会更加地均匀，避免出现局部高温区，也有利于控制氮氧化物的生成；燃烧器的二次风端部布置有孔板结构，可强化空气分级燃烧，并促进二次风对周围烟气的混合及卷吸，降低燃烧火焰温度，进一步降低NOx排放；最后，燃烧器的三次风旋流强度和风量可调，可根据现场实际情况调整获得最优的火焰形态。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的燃料器的纵剖结构示意图。

图2是本实用新型实施例1的燃料器的轴测示意图。

图3是图1中燃料一的三次风气枪的结构示意图。

图4是图1中燃料一的一次风气枪的结构示意图。

图5是图1中燃料二的二次风气枪的结构示意图。

图6是图1中燃料三的一次风气枪的结构示意图。

图7是图1中气环的结构示意图。

图中标记为：1-中心风组件，2-中心风进风口，3-一次风组件，4-旋流盘，5-二次风风管，6-卷吸孔板，7-三次风旋流器，8一次风天然气气枪，9-三次风天然气气枪，10-二次风POX气气枪，11-一级液化石油气气枪，12-气环，81-端部径向喷口，82-侧喷口，101-顶孔，102-侧孔，111-直喷口，121-喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1、图2及图3～图7所示，本实用新型的多气体燃料低氮燃烧器包括中心风组件1、中心风组件1布置在燃烧器的中心位置，其内设置有点火气枪和点火器，其外围依次向外布置有一次风组件3、二次风组件、三次风组件，一次风组件3包括一次风风管和一次风风管靠前一端且可沿中心轴线前后移动的旋流盘4，二次风组件包括二次风风管5和二次风风管端部的卷吸孔板6，三次风组件包括三次风风管和三次风旋流器7，燃烧器允许同时使用至少两类气体燃料，在一次风风管中，可布置两种燃料气枪，两种燃料的一次风气枪均匀间隔布置，在二次风风管中，可再布置一种燃料气枪，在三次风风管中，又再布置一圈燃料气枪，用于再一种燃料的燃烧或者已接入的其中一种燃料的分级燃烧，各气枪的位置均可前后调节，还可在旋流盘4的内侧布置有喷嘴的气环12，所述气环12随旋流盘4移动，用于已接入的其中一种燃料的分级燃料或另一种燃料的燃烧。

其中，中心风组件1用于布置点火气枪和高能点火器，并为点火初期供风。中心风进风口2布置在燃烧器内部，可以减少中心风取风管路布置在燃烧器后端所占用的空间。旋流盘4可形成中心回流区，卷吸周围烟气稳定燃烧，并使得根部风的混合更加均匀，以满足燃烧初期的要求。二次风组件主要由二次风风管5和二次风的卷吸孔板6组成。卷吸孔板6位于二次风出口，一方面可以延迟一次风与二次风的混合，进一步强化空气分级燃烧，另一方面卷吸孔板6可促进对周围烟气的卷吸及烟气与二次风混合，这样可以降低燃烧火焰温度，进一步降低NOx排放。燃烧器三次风采用切向调节叶片，可通过调节三次风旋流器7的旋流强度调整燃烧火焰形态。

实施例1：

如图1～图7所示，多气体燃料低氮燃烧器包括中心风组件1、中心风组件1布置在燃烧器的中心位置，其内设置有点火气枪和点火器，其外围依次向外布置有一次风组件3、二次风组件、三次风组件，一次风组件3包括一次风风管和一次风风管靠前一端且可沿中心轴线前后移动的旋流盘4，旋流盘结构可促进对周围烟气的卷吸，降低一次风内氧浓度。二次风组件包括二次风风管5和二次风风管端部的卷吸孔板6，卷吸孔板6可加强二次风对燃烧器周围烟气的卷吸和混合，降低二次风内氧浓度，三次风组件包括三次风风管和三次风旋流器7，可通过调节三次风旋流强度调整火焰形态，燃烧器允许同时使用三类气体燃料，燃料一为天然气，燃料二为POX气，燃料三为液化石油气。天然气的气枪呈环形均布在一次风风管和三次风风管中，分别为一次风天然气气枪8和三次风天然气气枪9，二次风POX气气枪10均布在二次风风管5中，此外，在一次风风管中也均布有一级液化石油气气枪11，它与一次风天然气气枪8均匀间隔布置，各气枪的位置均可前后调节，二级液化石油气的喷嘴13布置在气环12上，所述气环12随旋流盘4移动并位于旋流盘4的内侧。

参考图1、图2、图3和图4，一次风天然气气枪8的出力占总天然气量的5～30%，一次风天然气气枪8设置有端部径向喷口81，端部径向喷口81以角度α3使燃料喷射向一次风与卷吸烟气的混合区域，α3为侧喷口轴线与二次风风管轴线的锐角夹角，使燃气在低氧量下实现低温燃烧；一次风天然气气枪8还设置有侧喷口82，侧喷口82使燃料喷射向一次风和卷吸烟气的混合区域，形成根部燃气的提前预混，促进燃烧器根部稳定燃烧。三次风天然气气枪9以α1和α2不同的角度喷射入炉膛，实现天然气的多层分级燃烧，最大幅度降低NOx的生成。三次风天然气气枪9在三次风组件中呈环状布置，其中角度α1和α2的气枪间隔均匀布置。以上设置实现了天然气的多区分级燃烧，最大幅度降低NOx的生成。

参考图1、图2和图5，二次风POX气气枪10设置有顶孔101和侧孔102，一部分POX气通过顶孔101直喷入炉内，一部分POX气通过侧孔102以角度α4喷射入三次风和烟气的卷吸混合区域，形成POX气分级燃烧，有利于控制燃烧峰值温度，进而减少NOx生成。

参考图1、图2和图6、图7，一级液化石油气气枪11位于一次风组件3中，液化石油气通过直喷口111直喷入炉内；二级液化石油气气环12位于中心风管组件1和旋流盘4之间，气环12上均匀间隔地布置有喷嘴121，由于旋流盘4对高温烟气的卷吸作用，能使液化石油气更好的着火和稳燃，液化石油气分成两级燃烧，更有利于燃尽和控制氮氧化物的生成。

综上，不同燃料气气枪喷嘴以较高的速度多角度向炉内喷射，形成燃料分区分级燃烧，可最大幅度地降低氮氧化物的生成。不同气枪在燃烧器内呈周向均匀布置，使得燃料与配风能更好地接触和混合，燃料着火后温度会更加地均匀，避免出现局部高温区，也有利于控制氮氧化物的生成。旋流盘连接于中心风风管上，可通过前后移动中心风组件调节旋流盘位置，这样不仅可以保证燃料和风的最佳混合，而且能够避免燃烧脉动现象的产生。各气枪、气环的具体结构除以上特别强调的喷口角度以外，均可参考现有的气枪、气环的结构。

实施例2：

本实施例与实施例1相比，只选择燃用两种燃料，即天然气和POX气，POX气二次风气枪9仍然选择安装在二次风风管内，勿须安装气环12，在一次风组件3内只布置一次风天然气气枪8，没有布置一级液化石油气气枪11，其余结构与实施例1相同。

实施例3：

本实施例与实施例1相比，增加到燃用四种燃料，第四种燃料为除天然气、POX气、液化石油气以外的气体燃料，例如为煤气，本实施例是将其中的一次风天然气气枪8替换为第四种燃料的气枪，其余结构与实施例1相同。

具体地，所述燃料一的三次风气枪与天然气供应装置连接，燃料二的二次风气枪与POX气供应装置连接，燃料三的一次风气枪、气环均与液化石油气供应装置连接，燃料四的一次风气枪与一种其它的可燃用气体供应装置连接。

Claims (9)

1.多气体燃料低氮燃烧器，包括中心风组件（1）、中心风组件（1）布置在燃烧器的中心位置，其内设置有点火气枪和点火器，其外围依次向外布置有一次风组件（3）、二次风组件、三次风组件，一次风组件包括一次风风管和一次风风管靠前一端且可沿中心轴线前后移动的旋流盘（4），二次风组件包括二次风风管（5）和二次风风管端部的卷吸孔板（6），三次风组件包括三次风风管和三次风旋流器（7），其特征是：燃烧器允许同时使用两类气体燃料，燃料一的气枪均布在一次风风管和/或三次风风管中，分别为燃料一的一次风气枪、燃料一的三次风气枪，燃料二的气枪均布在二次风风管（5）中，称为燃料二的二次风气枪，各气枪的位置均可前后调节。

2.如权利要求1所述的多气体燃料低氮燃烧器，其特征是：燃烧器还允许同时使用第三类气体燃料，燃料一的气枪均布在一次风风管和三次风风管中，分别为燃料一的一次风气枪和燃料一的三次风气枪，在一次风风管中也均布有燃料三的气枪，称为燃料三的一次风气枪并与燃料一的一次风气枪均匀间隔布置，各气枪的位置均可前后调节，还另有燃料三的喷嘴布置在气环（12）上，所述气环（12）随旋流盘（4）移动并位于旋流盘（4）的内侧。

3.如权利要求2所述的多气体燃料低氮燃烧器，其特征是：燃烧器还允许同时使用第四类气体燃料，燃料一的气枪均布在三次风风管中，称为燃料一的三次风气枪，在一次风风管中均匀间隔布置有燃料三的一次风气枪和燃料四的一次风气枪，各气枪的位置均可前后调节。

4.如权利要求3所述的多气体燃料低氮燃烧器，其特征是：所述燃料一的三次风气枪与天然气供应装置连接，燃料二的二次风气枪与POX气供应装置连接，燃料三的一次风气枪、气环均与液化石油气供应装置连接，燃料四的一次风气枪与一种其它的可燃用气体供应装置连接。

5.如权利要求2所述的多气体燃料低氮燃烧器，其特征是：所述燃料一的一次风气枪、燃料一的三次风气枪均与天然气供应装置连接，燃料二的二次风气枪与POX气供应装置连接，燃料三的一次风气枪、气环均与液化石油气供应装置连接。

6.如权利要求1、2或3所述的多气体燃料低氮燃烧器，其特征是：燃料一的三次风气枪分别以α1和α2的角度喷射入炉膛，α1≠α2，且喷射角度分别为α1、α2的三次风气枪在三次风组件中彼此间隔并均匀布置。

7.如权利要求1、2或3所述的多气体燃料低氮燃烧器，其特征是：燃料一的一次风气枪或燃料四的一次风气枪设置有端部径向喷口（81）和侧喷口（82），端部径向喷口（81）以角度α3使燃料喷射向二次风与卷吸烟气的混合区域，α3为侧喷口轴线与一次风风管轴线的锐角夹角；侧喷口（82）使燃料喷射向一次风和卷吸烟气的混合区域。

8.如权利要求1、2或3所述的多气体燃料低氮燃烧器，其特征是：燃料二的二次风气枪设置有顶孔（101）和侧孔（102），顶孔（101）和侧孔（102）均用于向炉内喷射燃料二，顶孔轴线平行于二次风风管轴线，侧孔轴线与二次风风管轴线有锐角夹角α4并朝向炉膛内。

9.如权利要求1所述的多气体燃料低氮燃烧器，其特征是：所述燃料一的一次风气枪、燃料一的三次风气枪均与天然气供应装置连接，燃料二的二次风气枪与POX气供应装置连接。