一种适用于高燃气压力的低氮气体燃烧器的制作方法

[0001]
本发明属于超低氮清洁燃烧领域，具体涉及一种适用于高燃气压力的低氮气体燃烧器。


背景技术：

[0002]
近年来，能源的需求量和价格都不断攀升，而能源供给却相对紧张，能源缺口问题日趋显著，同时全球环境问题不断凸显，譬如气候变暖、酸雨和光化学烟雾问题，使得环境问题日益受到社会关注，目前，世界能源供给主要依赖于化石能源，燃烧是其能源转换的主要方式，它将燃料的化学能转换为热能，通过燃烧矿物燃料所获得的能量占世界总能量消耗的90％以上，节能减排任务艰巨。
[0003]
气体燃料具有较高的燃烧效率和低污染排放等特点，所以气体燃料作为清洁能源广泛应用于电力、化工、冶金、建材等行业的工业炉(窑)及锅炉中。而作为其关键设备的气体燃烧器，研究不断取得进展。但对它的研究主要集中在对燃烧器的性能改进方面。而对污染物控制方面关注的还远远不够。
[0004]
目前由于工业用气压力较高(燃气压力＞0.5mpa)，此类高燃气压力的燃气锅炉配套的低氮气体燃烧器均进行了强制减压，减压后送入燃烧器，配套烟气外循环，实现低氮，满足环保要求。而直接将此类高燃气压力送入到燃烧器实现低氮设备较少，都需配套烟气外循环，都存在负荷调节性差、燃烧稳定性差、氮氧化物排放高等问题。2018年后各地出台标准，所有燃气锅炉的nox排放质量浓度控制标准降为50mg/m3(标态，3.5％o2)。随着环保标准的日趋严格，此类燃气锅炉环保改造迫在眉睫。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种适用于高燃气压力的低氮气体燃烧器，该燃烧器具有稳定性强、燃烧效率高、低氮氧化物排放的特点。
[0006]
为了达到上述目的，本发明包括中心燃料筒，中心燃料筒一端设置有旋流风筒，心燃料筒与旋流风筒之间形成环形的内旋流风区域，旋流风筒外设置有直流风筒，旋流风筒与直流风筒之间形成直流风通道，直流风通道外设置有燃烧扩口，燃烧扩口内设置有一次圆环形燃料筒，燃烧扩口外设置有二次圆环形燃料筒，燃烧扩口表面沿周向设置了若干烟气卷席孔。
[0007]
中心燃料筒上开设有中心燃料入口。
[0008]
一次圆环形燃料筒连接一次燃料集气环，一次燃料集气环上开设有一次燃料入口。
[0009]
二次圆环形燃料筒连接二次燃料集气环，二次燃料集气环上开设有二次燃料入口。
[0010]
一次圆环形燃料筒沿环形均匀布置轴向喷口及径向喷口轴向喷口直径小于10mm，径向喷口直径小于6mm。
[0011]
一次圆环形燃料筒沿环形均匀布置轴向若干直径小于10mm的喷口。
[0012]
一次圆环形燃料筒上的喷口分为轴向燃气喷口和垂直燃气喷口。
[0013]
二次圆环形燃料筒上开设有燃气喷口。
[0014]
燃烧扩口与轴向夹角为a，15
°
＜a＜65
°
。
[0015]
与现有技术相比，本发明的助燃空气经旋流风筒及燃烧器箱壳分二级喷出，气体燃料经中心燃料筒、一次圆环形燃料筒及二次圆环形燃料筒分三级与助燃气体混合，从而使气体燃料与助燃空气实现均匀混合，以控制nox的生成，同时一方面由于高燃气压力喷射速度较高(ν＞180m/s)，卷席回流烟气能力较强，燃烧喷口未燃尽的烟气从燃烧扩口烟气卷席孔回流到燃烧器内与空气混合，参与燃烧。形成扩口内烟气内循环，降低燃烧根部产生的nox。另一方面高燃气压力会产生高燃气流速，一次燃料与二次燃料沿环形均匀布置若干喷口，实现燃料沿周向高速均匀喷射，拉成火焰长度，形成的“桶装”火焰锋面，从而抑制了局部高温区域，降低了nox排放。中心燃料枪喷口沿径向设置，实现中心燃料扩散混合燃烧，以增强稳燃能力，使得该燃烧器具有高稳定性、高燃烧效率及低氮氧化物排放的特点，本发明不需要烟气外循环、稳定性强、燃烧效率高、低氮氧化物排放的高燃气压力的低氮气体燃烧器，单靠燃烧器就能控制nox排放质量浓度低于50mg/m3。
附图说明
[0016]
图1为本发明的结构示意图；
[0017]
图2为本发明的纵向刨面图；
[0018]
图3为本发明中燃烧扩口的结构示意图；
[0019]
图4为本发明中一次圆环形燃料筒结构示意图。
[0020]
图5为本发明中二次圆环形燃料筒结构示意图；
[0021]
其中，1为助燃风入口、2为燃烧器箱壳、3为二次燃料集气环、4为二次燃料入口、5为一次燃料集气环、6为一次燃料入口、7为中心燃料入口、8为中心燃料筒、9为直流风筒、10为旋流风筒、11为中心燃料喷口、12为烟气卷席孔、13为一次圆环形燃料筒、14为燃烧扩口、15为二次圆环形燃料筒、13-1为轴向燃气喷口、13-2为垂直燃气喷口、15-1为燃气喷口。
具体实施方式
[0022]
下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0023]
参见图1至图5，本发明包括中心燃料筒8，中心燃料筒8上开设有中心燃料入口7，中心燃料筒8一端设置有旋流风筒10，心燃料筒8与旋流风筒10之间形成环形的内旋流风区域，旋流风筒10外设置有直流风筒9，旋流风筒10与直流风筒9之间形成直流风通道，直流风通道外设置有燃烧扩口14，燃烧扩口14内设置有一次圆环形燃料筒13，燃烧扩口14外设置有二次圆环形燃料筒15，燃烧扩口14表面沿周向设置了若干烟气卷席孔12。一次圆环形燃料筒13连接一次燃料集气环5，一次燃料集气环5上开设有一次燃料入口6。二次圆环形燃料筒15连接二次燃料集气环3，二次燃料集气环3上开设有二次燃料入口4。一次圆环形燃料筒13沿环形均匀布置轴向喷口及径向喷口轴向喷口直径小于10mm，径向喷口直径小于6mm。一次圆环形燃料筒13沿环形均匀布置轴向若干直径小于10mm的喷口。一次圆环形燃料筒13上的喷口分为轴向燃气喷口13-1和垂直燃气喷口13-2。二次圆环形燃料筒15上开设有燃气喷
口15-1。燃烧扩口14与轴向夹角为a，15
°
＜a＜65
°
。
[0024]
在具体操作时，助燃空气经旋流风筒及燃烧器箱壳分二级喷出，气体燃料经中心燃料筒、一次圆环形燃料筒及二次圆环形燃料筒分三级与助燃气体混合，从而使气体燃料与助燃空气实现均匀混合，以控制nox的生成，同时一方面由于高燃气压力喷射速度较高(ν＞180m/s)，卷席回流烟气能力较强，燃烧喷口未燃尽的烟气从燃烧扩口烟气卷席孔回流到燃烧器内与空气混合，参与燃烧。形成扩口内烟气内循环，降低燃烧根部产生的nox。

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