CN212108382U - 一种多喷嘴配风低氮燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多喷嘴配风低氮燃烧器，1％～7％的燃气通过喷嘴切向喷到中心烧嘴砖上形成值班火焰，10％～30％的燃气在助燃风进炉膛之前100～500mm之间预混形成稀薄预混气喷入炉膛，约70％～90％的燃气通过5～25个燃气喷枪喷入炉膛。绝大部分助燃风被分为5～25份，通过收缩形喷嘴喷入炉膛，收缩形喷口伸入炉膛的方向为矢量，使助燃风拥有轴向速度、切向速度和径向速度。本实用新型火焰稳定，即使不使用烟气外循环，燃烧天然气时也能将NOx排放量控制在20mg/Nm³左右。

Description

一种多喷嘴配风低氮燃烧器

技术领域

本实用新型涉及低氮燃烧器技术领域，特别是涉及一种多喷嘴配风低氮燃烧器。

背景技术

近几年随着经济的持续稳定发展，环境问题越来越受到人们的关注。随着环境问题的日渐突出，国家和地方政府对污染物排放的要求将更加严格。对于燃气锅炉NOx排放浓度的要求逐渐从50mg/Nm³降低到30mg/Nm³。研发符合我国国情的燃气低氮燃烧器已经迫在眉睫。与煤粉燃烧器不同，燃气燃烧器产生的氮氧化物主要为热力型NOx。因此，从NOx的生成机理考虑，对于燃气燃烧器应合理的组织燃气与助燃空气的混合过程，避免炉内出现局部高温区，降低炉内火焰的平均温度。同时增强火焰的对流换热量及辐射换热量。目前，降低NOx的主要手段有分级燃烧、浓淡燃烧、预混燃烧和烟气再循环等。其中烟气外循环技术能有效的降低NOx的排放值，也是绝大多数设备厂家最常用的方法。但是加入烟气外循环后会使锅炉效率下降、燃气耗量上升、锅炉振动、烟气中水蒸汽在燃烧器内腐蚀、火焰不稳、锅炉出力下降等问题。因此，不使用烟气外循环技术的条件下，进一步的降低NOx排放是技术人员需要克服的难题。

实用新型内容

技术问题：为了克服现有技术中存在的不足之处，本实用新型提供了一种多喷嘴配风低氮燃烧器，可以在不使用烟气外循环的情况下降低燃气在燃烧时产生的氮氧化物，达到节能环保的要求。

技术方案：一种多喷嘴配风低氮燃烧器，它包括燃烧器壳体，燃烧器壳体上设有助燃风入口和助燃风喷口，所述助燃风喷口为多个小喷嘴；燃烧器壳体内设有主燃气室、值班燃气室和中心风筒；主燃气室上设有主燃气进气管和若干个主燃气枪，主燃气枪在助燃风喷口内侧开有若干预混燃气喷气孔，主燃气枪的出口设有主燃气枪头；值班燃气室上设有值班燃气进气管和若干个值班燃气枪；中心风筒出口设置有旋流稳燃罩，中心风筒在燃烧器壳体内部的部分开有若干进风口。

进一步的，助燃风喷口为5～25个分布在同一分度圆上的小喷口，助燃风喷口的出口处为收缩形喷嘴，收缩角度为20～45°，优选的为22～33°。

进一步的，助燃风喷口伸入炉膛的方向为矢量，使助燃风拥有轴向速度、切向速度和径向速度；助燃风喷口外扩与燃烧器中心轴夹角α为10～30°；助燃风喷口相对于自身入口中心轴的旋转角度β为15～45°。

进一步的，主燃气枪在距离助燃风进入炉膛交界面之前100～500mm之间开有若干个预混燃气喷气孔，将部分燃气作为预混燃气喷射到燃烧器壳体内，与助燃风混合后送入炉膛；预混燃气量为总燃气量的10％～30％，预混燃气与助燃风混合后燃气浓度在爆炸下限之下。

进一步的，值班燃气枪末端开有若干个值班燃气喷气孔；1％～7％的燃气通过值班燃气喷气孔喷出后，一部分切向喷射到烧嘴砖上将烧嘴砖烧热后稳定火焰燃烧，一部分向外喷射到燃烧器四周，使值班火焰直径变大，长度变短，增强燃烧器出口处的炉内换热，降低火焰的平均温度。

进一步的，中心风筒一部分在燃烧器壳体内部，一部分伸出燃烧器壳体；中心风筒在燃烧器壳体内部的部分开有若干进风口，5％～30％的助燃风从进风口进入到中心风筒内，经旋流稳燃罩将中心风由直流风变成旋流风后送入炉膛，加强助燃风与燃气之间的掺混；中心风筒伸出燃烧器壳体外部的部分外面套有烧嘴砖用于稳燃。

进一步的，主燃气枪头的末端设有多个主燃气喷气孔，使主燃气也实现小范围内的分级燃烧，主燃气喷气孔与燃烧器中心轴线之间的夹角从0度到30度不等。

有益效果：本实用新型的一种多喷嘴配风低氮燃烧器引入了部分预混的概念，将10％-30％的燃气提前喷射到助燃风中与助燃风充分混合后送入炉膛，这部分燃气燃烧时的过量空气系数较大，燃气和助燃风混合燃气浓度在爆炸下限之下，不能形成可见火焰，在高温时缓慢氧化，降低了烟气中的含氧量。

本实用新型创造性的将助燃风分级配送方式由现有技术的环状分级配送改为围绕燃烧器一周布置多个小喷嘴的形式，小喷口的数量为5-25个，所述小喷口能够实现变出口截面积，从而达到在低负荷时提高助燃风风速，加强助燃风与燃气的掺混。

通过燃气喷枪和助燃风喷口位置的巧妙设计使燃气和助燃风分别形成对烟气的射流卷吸，从而实现了高温低氧燃烧。

本实用新型的一种多喷嘴配风低氮燃烧器通过以上手段，在不使用烟气外循环技术的情况下有效的降低燃气在燃烧时所产生的氮氧化物。与市面上现有的燃气低氮燃烧器相比，既消除了烟气外循环所带来的不利因素，又实现了氮氧化物的超低排放。在本技术领域内具有广泛的实用性。

附图说明

图1为本实用新型一种多喷嘴配风低氮燃烧器的一个实例的剖视图；

图2为图1的右视图；

图3为图1的A处的放大结构示意图；

图4为本实用新型的值班燃气枪出口的结构示意图；

图5为主燃气枪头的结构示意图；

其中：1—燃烧器壳体，2—助燃风入口，3—值班燃气进气管，4—主燃气进气管，5—助燃风喷口，501—弯头部件，502—缩口部件，6—烧嘴砖，7—值班燃气室，8—主燃气室，9—中心风筒，901—进风口，10—旋流稳燃罩，11—值班燃气枪，1101—值班燃气喷气孔，12—主燃气枪，1200—预混燃气喷气孔，13—主燃气枪头，1300—主燃气喷气孔。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，一种多喷嘴配风低氮燃烧器，包括燃烧器壳体1、助燃风入口2、值班燃气进气管3、主燃气进气管4、助燃风喷口5、烧嘴砖6，以及设置在燃烧器壳体内1的值班燃气室7、主燃气室8、中心风筒9；中心风筒9出口内部设置有旋流稳燃罩10；值班燃气室7、主燃气室8和中心风筒9沿燃烧器中心线布置；值班燃气室7通过若干布置在燃烧器壳体内部的值班燃气枪11将值班燃气引致燃烧器壳体1外侧燃烧；主燃气室8通过若干布置在燃烧器壳体1内部的主燃气枪12将主燃气引致燃烧器壳体1外侧并由主燃气枪头13分流后喷入炉膛燃烧。

如图1所示，助燃风分为两级，分别为中心风和助燃风，实现了助燃风的初步分级配送；中心风筒9在燃烧器壳体1内部的部分开有若干进风口901，5％～30％的助燃风从进风口901进入到中心风筒9内，经旋流稳燃罩10将中心风由直流风变成旋流风后送入炉膛，加强助燃风与燃气的掺混。

如图1和图2所示，助燃风喷口5为5～25个分布在同一分度圆上的小喷嘴，实现了助燃风进一步的分级配送，从而达到降低NOx的效果；助燃风喷口5的出口处为收缩形喷嘴，提高了助燃风风速，使燃气与空气的掺混更加均匀；助燃风喷口5伸入炉膛的方向为矢量，使助燃风拥有轴向速度、切向速度和径向速度；助燃风喷口外扩与燃烧器中心轴的夹角10～30°，优选的为15°，使火焰空心化，将火焰高温区引离燃烧器轴线，降低了火焰的峰值温度，从而降低了NOx的生成；通过夹角的设计延缓了助燃风与二级燃气的接触，使助燃风和燃气能够与烟气充分混合，达到了增强烟气内循环的作用；助燃风喷口5相对于以自身入口中心轴旋转15～45°，使助燃风整体产生旋流。

助燃风喷口5焊接在燃烧器出口面板上，助燃风经由助燃风入口，燃烧器壳体后，均匀分配到若干个助燃放喷口5喷入炉膛。

如图1和图3所示，燃气分为三级，分别为预混燃气、值班燃气和主燃气，有效的进行了燃料的分级配送；主燃气枪12在距离助燃风进入炉膛交界面之前100～500mm之间开有若干个预混燃气喷气孔1200，将部分燃气作为预混燃气喷射到燃烧器壳体1内，与助燃风混合后送入炉膛；预混燃气量为总燃气量的10％～30％，预混燃气与助燃风混合后燃气浓度在爆炸范围下限之下；这部分燃气燃烧时的过量空气系数较大，不能形成可见火焰，在高温时缓慢氧化，降低了烟气中的含氧量。

如图1和图4所示，值班燃气枪11末端开有若干个值班燃气喷气孔1101；1％～7％的燃气通过值班燃气喷气孔1101喷出后，一部分切向喷射到烧嘴砖6上稳定火焰燃烧，一部分向外喷射到燃烧器四周，使值班火焰直径变大，长度变短，增强燃烧器出口处的炉内换热，降低火焰的平均温度；本燃烧器未对值班燃气提供单独配风，依靠回流烟气中残存的氧进行低速低氧燃烧，进一步降低了NOx的生成。

如图5所示，主燃气枪头13的末端设有主燃气喷气孔1300，使主燃气也实现小范围内的分级燃烧，进一步降低了NOx的生成。

本实用新型的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本实用新型的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本实用新型的精神，都在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种多喷嘴配风低氮燃烧器，其特征在于，包括燃烧器壳体(1)，燃烧器壳体(1)上设有助燃风入口(2)和助燃风喷口(5)；燃烧器壳体(1)内设有主燃气室(8)、值班燃气室(7)和中心风筒(9)；主燃气室(8)上设有主燃气进气管(4)和若干个主燃气枪(12)，主燃气枪(12)在燃烧器壳体(1)内助燃风喷口前开有若干预混燃气喷气孔(1200)，主燃气枪(12)的出口设有主燃气枪头(13)；值班燃气室(7)上设有值班燃气进气管(3)和若干个值班燃气枪(11)；中心风筒(9)出口设置有旋流稳燃罩(10)，中心风筒(9)在燃烧器壳体(1)内部的部分开有若干进风口(901)。

2.根据权利要求1所述的一种多喷嘴配风低氮燃烧器，其特征在于，所述助燃风喷口(5)包括5～25个布置在同一分度圆上的小喷口；所述助燃风喷口(5)的出口处为收缩形喷嘴，收缩角度为20～45°。

3.根据权利要求2所述的一种多喷嘴配风低氮燃烧器，其特征在于，所述助燃风喷口(5)伸入炉膛的方向为矢量，使助燃风拥有轴向速度、切向速度和径向速度；助燃风喷口(5)外扩且与燃烧器中心轴之间的夹角α为10～30°；助燃风喷口(5)相对于自身入口中心轴的旋转角度β为15～45°。

4.根据权利要求1所述的一种多喷嘴配风低氮燃烧器，其特征在于，所述主燃气枪(12)在燃烧器壳体(1)内距离助燃风进入炉膛交界面之前100～500mm之间开有若干个预混燃气喷气孔(1200)，将部分燃气作为预混燃气喷射到燃烧器壳体(1)内，与助燃风混合后送入炉膛；所述预混燃气量为总燃气量的10％～30％，预混燃气与助燃风混合后燃气浓度在爆炸下限之下。

5.根据权利要求1所述的一种多喷嘴配风低氮燃烧器，其特征在于，所述中心风筒(9)的一端延伸至燃烧器壳体(1)外，中心风筒(9)伸出燃烧器壳体外部的部分外面套有烧嘴砖(6)，所述进风口(901)进入的助燃风占总助燃风的5％～30％。

6.根据权利要求1所述的一种多喷嘴配风低氮燃烧器，其特征在于，所述值班燃气枪(11)末端开有若干个值班燃气喷气孔(1101)，部分燃气通过值班燃气喷气孔(1101)喷出后，一部分切向喷射到烧嘴砖(6)上加热烧嘴砖，一部分向外喷射到燃烧器四周，所述值班燃气量为总燃气量的1％～7％。

7.根据权利要求1所述的一种多喷嘴配风低氮燃烧器，其特征在于，所述主燃气枪头(13)的末端设有若干个主燃气喷气孔(1300)，主燃气喷气孔(1300)与燃烧器中心轴线之间的夹角从0度到30度不等。

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