CN220689063U - 一种低氧低氮燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的目的是提供一种低氧低氮燃烧器，用来解决现有技术中的缺点，在实现超低氮的同时降低过量空气系数，提高热效率；采用的技术方案如下：一种低氧低氮燃烧器，包括供风系统、主燃气喷嘴、辅燃气系统及出火头；供风系统包括内风筒和外风筒，外风筒同轴套设在内风筒外；内风筒内的通道为中心燃气道，内风筒和外风筒之间的环形的预混通道；主燃气喷嘴设置在外风筒入口处且进气端开口设置在外风筒外，另一端设置在内风筒的进气口处，主燃气喷嘴开设有多个用于向预混通道内喷射燃气的周向通孔，以及多个向内风筒内喷射燃气的通孔；辅燃气系统包括集气包、支管及喷嘴，且集气包与喷嘴之间通过支管相连通；出火头设置在供风系统的出气端。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种工业燃气预混燃烧器，具体涉及一种低氧低氮燃烧器。
背景技术
国家环保政策日趋严格，对锅炉氮氧化物排放要求也越来越高。对于燃气的燃烧来说，NOx的生成机理主要是热力型,即当火焰温度足够高，会破坏N2共价键得到游离的N离子，与氧原子结合形成NOx。针对燃气燃烧生成NOx的热力型机理，现有燃烧器采用的降氮技术主要为分级扩散燃烧技术、烟气内循环技术、预混燃烧技术。
分级扩散燃烧技术，是通过将空气或燃料分成多路供给，将火焰燃烧区域分成多个来降低火焰温度，从而达到降低NOX的目的。该技术的缺点是降氮效果有限，一般很难将NOX控制在30mg/m3以下。
烟气内循环技术，是通过合理的内部流场设计形成特定的负压区，卷吸部分烟气参与燃烧，可以降低火焰温度以实现降低NOX的目的。其缺点是参与燃烧的烟气量可控性较差，容易发生喘振，且由于烟气参与燃烧，氧分子与料接触几率降低导致燃程长、火焰尺寸增加，不利于换热。
预混燃烧技术，是将空气与燃料预混合均匀后进行燃烧，因混合气燃烧反应时间短，可以有效抑制NOX生成。其缺点是为保证燃烧的燃程短、温度低且避免发生回火，需要供应过量的助燃空气，烟气中氧含量一般控制在6％～8％之间，过量的空气会带走大量的热量，会降低换热效率。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种低氧低氮燃烧器，用来解决现有技术中的缺点，在实现超低氮的同时降低过量空气系数，提高热效率。
本实用新型的技术方案如下：
一种低氧低氮燃烧器，包括：供风系统、主燃气喷嘴、辅燃气系统及出火头；
供风系统包括内风筒和外风筒，外风筒同轴套设在内风筒外；内风筒内的通道为中心燃气道，内风筒和外风筒之间的环形的预混通道，助燃风从外风筒进入预混通道，燃气与空气在预混通道内完成掺混；
主燃气喷嘴设置在外风筒入口处，主燃气喷嘴的进气端开口设置在外风筒外，主燃气喷嘴的另一端设置在内风筒的进气口处，所述主燃气喷嘴开设有多个用于向预混通道内喷射燃气的周向通孔，以及多个向内风筒内喷射燃气的通孔；
辅燃气系统，包括集气包、支管及喷嘴，且集气包与喷嘴之间通过支管相连通；
出火头设置在供风系统的出气端，与预混通道出口连接。
进一步优化的方案，所述预混通道内设置旋片。
进一步优化的方案，所述出火头为防回火结构出火头。优选所述出火头为多个环圈和多个止火圈互相套设组成。
进一步优化的方案，所述喷嘴出口端设置引射管。
进一步优化的方案，所述内风筒出口设置有中心出火板，出火板上开设多个通气孔。
进一步优化的方案，所述外风筒入口为缩口。
本实用新型的一种低氧低氮燃烧器的工作方法，包括如下步骤：供给助燃风，喷射燃气，风、燃混合，预混燃烧，中心稳焰，引射烟气以及补充燃烧，具体过程为：
步骤A供给助燃风：向供风系统内供给助燃风(助燃空气)，全部助燃风进入预混通道；
步骤B喷射燃气：通过主燃气喷嘴的多个周向通孔向预混通道内喷射燃气；
步骤C风、燃混合：助燃风与燃气在预混通道内混合，其过量空气系数α＞1.2；
步骤D预混燃烧：在出火头表面燃烧，由于空气相对过量，为贫燃预混燃烧，燃烧温度低、燃程短，利于抑制NOX生成；
步骤E中心稳焰：内风筒的燃气从中心出火板的通气孔射出进行扩散燃烧，利于提高预混燃烧的稳定性；
步骤F引射烟气：通过辅燃气系统的多个喷嘴射出的高速射流燃气进入引射管内，烟气跟随进入引射管内混合；
步骤G补充燃烧：在出火头完成表面燃烧的烟气,与引射管流出的混合气进行补充燃烧，消耗掉烟气中多余的空气。
进一步的，所述风、燃混合，优选的，主燃气喷嘴供给的燃气量占总燃气供给量＜70％，过量空气系数α＞1.6；
更进一步优选，主燃气喷嘴供给的气量占总燃气供给量＜60％，过量空气系数α＞1.8。
本实用新型的工作原理及有益效果为：
1、本实用新型燃烧器火焰中心为贫燃预混燃烧，外圈惰性烟气参与燃烧，相比于采用扩散燃烧技术的燃烧器，降低了燃烧温度，能够有效抑制NOx的生成。
2、相比于采用全预混燃烧技术的燃烧器，总过量空气系数低，过量空气系数可低于1.1，烟气中氧含量可低于3％，减少烟气热损失、提高换热效率。
3、预混通道为夹层通道，在其中进行风、气预混，由于狭缝的自熄效果，可以大大降低回火风险，且由于风、气配比趋近贫燃极限，进一步降低回火风险。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实施例的二维剖视图；
图2为本实施例的三维剖切图；
图3为本实施例俯视图；
图4为本实施例的流场原理示意图；
图5为本实施例出火头俯视图；
图6为本实施例出火头构成图。
图中：110为供风系统、120为主燃气喷嘴、130为辅燃气系统，140为出火头，113为内风筒，112为外风筒，111为旋片，1为中心燃气道，2为预混通道，121为周向通孔，122为通孔，131为集气包，132为支管，133为喷嘴，134为引射管，140为出火头。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。
实施例1
如图1-3所示，本实施例提出了一种低氧低氮燃烧器，包括：供风系统110、主燃气喷嘴120、辅燃气系统130及出火头140；
供风系统110包括内风筒113和外风筒112，外风筒112同轴套设在内风筒113外；内风筒113内的通道为中心燃气道1，内风筒113和外风筒112之间的环形的预混通道2，助燃风从外风筒进入预混通道，燃气与空气在预混通道内完成掺混；
主燃气喷嘴120设置在外风筒112入口处，主燃气喷嘴120的进气端开口设置在外风筒112外，主燃气喷嘴120的另一端设置在内风筒113的进气口处，所述主燃气喷嘴120开设有多个用于向预混通道内喷射燃气的周向通孔121，以及多个向内风筒113内喷射燃气的通孔122；
辅燃气系统130，包括集气包131、支管132及喷嘴133，且集气包131与喷嘴133之间通过支管132相连通；
出火头140设置在供风系统110的出气端，与预混通道出口连接。
如图4所示，本实用新型的一种低氧低氮燃烧器的工作方法，包括如下步骤：供给助燃风，喷射燃气，风、燃混合，预混燃烧，中心稳焰，引射烟气以及补充燃烧，具体过程为：
步骤A供给助燃风：向供风系统内供给助燃风(助燃空气)，全部助燃风进入预混通道；
步骤B喷射燃气：通过主燃气喷嘴的多个周向通孔向预混通道内喷射燃气；
步骤C风、燃混合：助燃风与燃气在预混通道内混合，其过量空气系数α＞1.2；
步骤D预混燃烧：在出火头表面燃烧，由于空气相对过量，为贫燃预混燃烧，燃烧温度低、燃程短，利于抑制NOX生成；
步骤E中心稳焰：内风筒的燃气从中心出火板的通气孔射出进行扩散燃烧，利于提高预混燃烧的稳定性；
步骤F引射烟气：通过辅燃气系统的多个喷嘴射出的高速射流燃气进入引射管内，烟气跟随进入引射管内混合；
步骤G补充燃烧：在出火头完成表面燃烧的烟气,与引射管流出的混合气进行补充燃烧，消耗掉烟气中多余的空气。
实施例2
如图5-6所示，基于与上述实施例1相同的构思，为了进一步防止回火，所述出火头采用防回火结构出火头，优选所述出火头为多个环圈和多个止火圈互相套设组成。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种低氧低氮燃烧器，其特征在于，包括：供风系统(110)、主燃气喷嘴(120)、辅燃气系统(130)及出火头(140)；
供风系统(110)包括内风筒(113)和外风筒(112)，外风筒(112)同轴套设在内风筒(113)外；内风筒(113)内的通道为中心燃气道(1)，内风筒(113)和外风筒(112)之间构成环形的预混通道(2)；
主燃气喷嘴(120)设置在外风筒(112)入口处，主燃气喷嘴(120)的进气端开口设置在外风筒(112)外，主燃气喷嘴(120)的另一端设置在内风筒(113)的进气口处，所述主燃气喷嘴(120)开设有多个用于向预混通道内喷射燃气的周向通孔(121)，以及向内风筒(113)内喷射燃气的多个通孔(122)；
辅燃气系统(130)，包括集气包(131)、支管(132)及喷嘴(133)，且集气包(131)与喷嘴(133)之间通过支管(132)相连通；
出火头(140)设置在供风系统(110)的出气端，与预混通道出口连接。
2.根据权利要求1所述的低氧低氮燃烧器，其特征在于，所述预混通道内设置旋片(111)。
3.根据权利要求1所述的低氧低氮燃烧器，其特征在于，所述出火头(140)为防回火结构出火头。
4.根据权利要求3所述的低氧低氮燃烧器，其特征在于，所述出火头(140)为多个环圈(141)和多个止火圈(142)互相套设组成。
5.根据权利要求1所述的低氧低氮燃烧器，其特征在于，所述喷嘴(133)出口端设置引射管(134)。
6.根据权利要求1所述的低氧低氮燃烧器，其特征在于，所述内风筒(113)出口设置有中心出火板(123)，出火板(123)上开设多个通气孔。
7.根据权利要求1所述的低氧低氮燃烧器，其特征在于，所述外风筒(112)入口为缩口。
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