CN220205766U - 一种多级废气复焰式低氮燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多级废气复焰式低氮燃烧器，包括燃烧器主体，燃烧器主体的前部设有烧嘴砖，后部设有助燃空气腔；烧嘴砖的中心部位设有中心火焰区，中心火焰区的外周环绕一圈烟气回流通道，烟气回流通道的外周环绕一圈二级助燃空气通道，所述烟气回流通道的后端与所述中心火焰区的后部连通，中心火焰区的后端连接有一级助燃空气通道。在保证燃料充分燃烧的条件下，降低了氧浓度和火焰温度，使火焰区域温度分布均匀，避免了局部高温，减少氮氧化物的生成，适用于高热值有机废气燃料。

Description

一种多级废气复焰式低氮燃烧器

技术领域

本实用新型涉及一种废气处理装置，尤其涉及一种多级废气复焰式低氮燃烧器。

背景技术

氮氧化物是大气环境的重要污染源，导致酸雨、光化学烟雾和雾霾，对生态环境和人类的健康产生严重危害。随着对环境问题的日益关注，对污染物尤其是氮氧化物排放的要求日益严格。

在各大石油化工厂和油气运输码头的卸货终端均存在着大量的可燃液体储罐，如石油、甲醇储罐等，这些可燃液体的部分轻组份会挥发，成为可以燃烧的高热值有机废气。

现有技术中的燃烧器，如图1所示，由于废气的成份和热值有波动，且部分废气的含氢量较高，目前常用的燃烧器在燃烧此类废气时存在着燃烧不充分、氮氧化物排放不满足国家和地方排放要求等问题。

因此，需要全面深入的研究燃料燃烧的过程，分析氮氧化物的产生机理，通过优良的结构设计达到燃烧阶段减排的要求，在保证燃料燃烧充分的基础上实现低NOx排放的目的。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供了一种多级废气复焰式低氮燃烧器，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的多级废气复焰式低氮燃烧器，包括燃烧器主体，所述燃烧器主体的前部设有烧嘴砖9，后部设有助燃空气腔12；

所述烧嘴砖9的中心部位设有中心火焰区8，所述中心火焰区8的外周环绕一圈烟气回流通道7，所述烟气回流通道7的外周环绕一圈二级助燃空气通道6，所述烟气回流通道7的后端与所述中心火焰区8的后部连通，所述中心火焰区8的后端连接有一级助燃空气通道11；

所述燃烧器主体的中心位置设有稳火枪1和一级废气枪2，数量均为1支，且所述一级废气枪2环绕在稳火枪1的外环，并穿过所述一级助燃空气通道11；

所述燃烧器主体的圆周方向均布多支二级废气枪4，分别穿过所述二级助燃空气通道6。

与现有技术相比，本实用新型所提供的多级废气复焰式低氮燃烧器，在保证燃料充分燃烧的条件下，降低了氧浓度和火焰温度，使火焰区域温度分布均匀，避免了局部高温，减少氮氧化物的生成，从而将氮氧化物的排放浓度降至80mg/m³以下。

附图说明

图1为现有技术中氮燃烧器的侧面剖视结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的多级废气复焰式低氮燃烧器的侧面剖视结构示意图；

图3为本实用新型多级废气复焰式低氮燃烧器的端面结构示意图。

图中：

21.稳火枪，22.废气枪，23.助燃空气进口，24.烧嘴砖，25.根部火焰区，26.空气旋流器，27.助燃空气通道；

1.稳火枪，2.一级废气枪，3.助燃空气调节杆，4.二级废气枪，5.助燃空气进口6.二级助燃空气通道，7.烟气回流通道，8.中心火焰区，9.烧嘴砖，10.一级助燃空气旋流器，11.一级助燃空气通道，12.助燃空气腔。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本实用新型的限制。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：

术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。

术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。

术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。

除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。

本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本实用新型实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本实用新型实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本实用新型的多级废气复焰式低氮燃烧器，包括燃烧器主体，所述燃烧器主体的前部设有烧嘴砖9，后部设有助燃空气腔12；

所述烧嘴砖9的中心部位设有中心火焰区8，所述中心火焰区8的外周环绕一圈烟气回流通道7，所述烟气回流通道7的外周环绕一圈二级助燃空气通道6，所述烟气回流通道7的后端与所述中心火焰区8的后部连通，所述中心火焰区8的后端连接有一级助燃空气通道11；

所述燃烧器主体的中心位置设有稳火枪1和一级废气枪2，数量均为1支，且所述一级废气枪2环绕在稳火枪1的外环，并穿过所述一级助燃空气通道11；

所述燃烧器主体的圆周方向均布多支二级废气枪4，分别穿过所述二级助燃空气通道6。

所述中心火焰区8的后部设有喇叭扩口，所述烟气回流通道7的后端与该喇叭扩口部位连通。

所述助燃空气腔12设有助燃空气进口5，所述二级助燃空气通道6直接与助燃空气腔12连通，所述一级助燃空气通道11通过助燃空气调节杆3与助燃空气腔12连通。

所述一级助燃空气通道11与所述中心火焰区8之间的部位设有一级助燃空气旋流器10。

所述燃空气进口5与助燃空气源连接，所述稳火枪1的后端与燃气源连接，所述一级废气枪2的后端和二级废气枪4的后端分别与废气源连接。

综上可见，本实用新型实施例的多级废气复焰式低氮燃烧器，燃烧形式为中心稳火燃气、一级废气、二级废气、一级助燃空气、二级助燃空气、回流烟气五股气流相结合形成的低氧低氮燃烧。稳火燃气由稳火枪1通入，废气分别由一级废气枪2、二级废气枪4通入，助燃空气从助燃空气进口5通入，之后分别进入一级助燃空气通道11和二级助燃空气能道6。稳火燃气、一级废气、一次助燃空气、回流烟气混合后燃烧，形成贫氧的中心火焰；二级废气与二级助燃空气混合，在低氧状态下形成环绕烧嘴砖的外环直火焰。该种燃烧形式在保证燃料充分燃烧的条件下，降低了氧浓度和火焰温度，使火焰区域温度分布均匀，避免了局部高温，减少氮氧化物的生成，从而将氮氧化物的排放浓度降至80mg/m³以下。该燃烧器的结构形式适用于高热值有机废气燃料。

为了更加清晰地展现出本实用新型所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本实用新型实施例所提供的进行详细描述。

实施例1

如图2、图3所示：

燃烧器主体部分包括：

稳火枪1、一级废气枪2、二级废气枪4、助燃空气进口5、一级助燃空气通道11、一级助燃空气旋流器10、助燃空气调节杆3、二级助燃空气通道6、烟气回流通道7、中心火焰区8、烧嘴砖9等；

稳火枪1位于燃燃器的中心位置，数量为1支，稳火枪1的燃气为热值和压力均稳定的燃气源，其作用是启炉升温和在工作过程中稳定炉温。

废气分为两级，一级废气和二级废气。一级废气从一级废气枪2通入，一级废气枪位于燃烧器的中心位置，在稳火枪1的外环，数量为1支，一级废气量占总废气量的30-50％。

二级废气从二级废气枪4通入，二级废气枪4为多支，在燃烧器的圆周方向均布，二级废气枪4穿过二级助燃空气通道6将废气喷出。二级废气量占总废气量的50-70％。

助燃空气从助燃空气进口5通入，之后分为两路，第一路为一级助燃空气，进入一级助燃空气通道11；每二路为二级助燃空气,进入二级助燃空气通道6。

一级和二级组燃空气的比例通过助燃空气调节杆3的轴向前后移动进行调节，在一级助燃空气通道11外管壁的圆周方向均匀开有多个长方形孔，通过助燃空气调节杆的轴向前后移动来增加或减少长方形孔的遮盖面积，从而控制一级助燃烧空气流量和分配比例。一次助燃空气的流量约占总流量的60％-80％,二次助燃空气的流量约占总流量的20-40％。

一级助燃空气流经一级助燃空气旋流器10后形成旋转气流喷出，喷入中心火焰区8。

中心火焰区8与烟气回流通道7连通，烟气回流通道7为多个圆孔通道，位于中心火焰区8和二级助燃空气通道之间6，沿烧嘴砖9圆周方向均布。

一级助燃空气与一级废气、稳火燃气在烧嘴砖9的中心火焰区8混合、燃烧，形成中心火焰。中心火焰区8的扩口与直段结构使得中心火焰喷出时产生负压，将燃烧产生的一部分烟气再通过烟气回流通道7吸回后混入中心火焰区8，进行低氧燃烧,产生贫氧烟气。

二级助燃空气从二级助燃空气通道6喷出，二级助燃空气通道6为多个圆孔通道，沿烧嘴砖9圆周方向均布。

二次废气和二级助燃空气喷出后混合燃烧形成直火焰，多股直火焰沿烧嘴砖9外圆均布，形成外环直火焰。外环直火焰的空气配比量低于实际需要量，处于贫氧燃烧状态，且空气和废气均是直流喷出，属于边混合边燃烧的扩散燃烧形式，燃烧温度低，有利于减少氮氧化物的生成。外环直火焰尾部逐渐与根部中心火焰相结合，最终将燃料完合燃烧。

无论是中心火焰还是外环直火焰，均是处于一种低氧燃烧的状态，这使得燃料燃烧减慢，燃烧反应区加大，燃烧温度变低，且在总氧量满足燃烧需求的情况下有效控制了氧气的供给浓度和供给过程，从源头上抑制了氮氧化物的生成；另由于废气分级、助燃空气分级并且每级可调的结构，使燃料与氧气的分布更均匀可控，形成了均匀稳定的温度场，避免了局部剧烈燃烧造成的高温积聚,既保证了燃料的充分燃烧，又降低了氮氧化物的生成。

该燃烧器适用于高热值有机废气燃料，热值范围在800Kcal/Nm³-10000 Kcal/Nm³的有机废气均可适用。燃烧器的燃烧形式为中心稳火燃气、一级废气、二级废气、一级助燃空气、二级助燃空气、回流烟气五股气流相结合形成的低氧低氮燃烧。

具体实施例的原理为：

稳火燃气由稳火枪1通入，一级废气由一级废气枪2通入，一级废气量占总废气量的30-50％,一级助燃空气经由助燃空气进口5通入，经一级助燃空气旋流器10喷出，一级助燃空气量约量总风量的60-80％，稳火燃气、一级废气、一级助燃空气在烧嘴砖的中心火焰区8混合燃烧，形成根部中心火焰，火焰产生的一部分烟气再通过烟气回流通道7混入中心火焰区，进行低氧燃烧；二级废气从多支二级废气枪4通入，二级废气量占总废气量的50-70％,二次助燃空气从助燃空气进口5通入，从二级助燃空气通道6喷出，二级助燃空气通道6位于烧嘴砖9的外环，风量约为总风量的20-40％，喷出的二级废气与二级助燃空气混合，在低氧状态下形成环绕烧嘴砖9的外环直火焰。中心火焰和外环火焰均处于低氧状态下稳定燃烧，该种燃烧形式在保证燃料充分燃烧的条件下，降低了氧浓度和火焰温度，使火焰区域温度分布均匀，避免了局部高温，减少氮氧化物的生成，从而将氮氧化物的排放浓度降至80mg/m³以下。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种多级废气复焰式低氮燃烧器，其特征在于，包括燃烧器主体，所述燃烧器主体的前部设有烧嘴砖(9)，后部设有助燃空气腔(12)，所述助燃空气腔(12)设有助燃空气进口(5)；

所述烧嘴砖(9)的中心部位设有中心火焰区(8)，所述中心火焰区(8)的外周环绕一圈烟气回流通道(7)，所述烟气回流通道(7)的外周环绕一圈二级助燃空气通道(6)，所述烟气回流通道(7)的后端与所述中心火焰区(8)的后部连通，所述中心火焰区(8)的后端连接有一级助燃空气通道(11)；

所述燃烧器主体的中心位置设有稳火枪(1)和一级废气枪(2)，数量均为1支，且所述一级废气枪(2)环绕在稳火枪(1)的外环，并穿过所述一级助燃空气通道(11)；

所述燃烧器主体的圆周方向均布多支二级废气枪(4)，分别穿过所述二级助燃空气通道(6)。

2.根据权利要求1所述的多级废气复焰式低氮燃烧器，其特征在于，所述中心火焰区(8)的后部设有喇叭扩口，所述烟气回流通道(7)的后端与该喇叭扩口部位连通。

3.根据权利要求2所述的多级废气复焰式低氮燃烧器，其特征在于，所述二级助燃空气通道(6)直接与助燃空气腔(12)连通，所述一级助燃空气通道(11)通过助燃空气调节杆(3)与助燃空气腔(12)连通。

4.根据权利要求3所述的多级废气复焰式低氮燃烧器，其特征在于，所述一级助燃空气通道(11)与所述中心火焰区(8)之间的部位设有一级助燃空气旋流器(10)。

5.根据权利要求1至4任一项所述的多级废气复焰式低氮燃烧器，其特征在于，所述助燃空气进口(5)与助燃空气源连接，所述稳火枪(1)的后端与燃气源连接，所述一级废气枪(2)的后端和二级废气枪(4)的后端分别与废气源连接。