一种自身预热式低氮燃烧器的制作方法

本实用新型属于燃烧器技术领域，具体涉及一种自身预热式低氮燃烧器。

背景技术：

随着社会和经济的发展，人们对于环境保护的意识也逐渐增强，降低燃烧污染物生成问题越来越受到关注。广泛应用于冶金、机械、化工、建材等工业生产部门的各种间接加热式中高温炉窑，在通过燃气的燃烧获取热能的过程中，降低燃烧生成物中的nox的燃烧技术不断推出。目前应用于各种间接加热式中高温炉窑上的低氮燃烧器普遍存在如下几个问题：

1.nox排放水平普遍高于较严格的国家及地方标准的排放限值；

2.降低nox的过程中存在较为严重的不完全燃烧，增加燃料消耗；

3.为达到低氮燃烧的目的而牺牲炉窑其他指标；

4.对燃料、助燃空气特性参数以及炉窑操作的适应性不强。

造成以上问题的原因归结于对炉窑特性及燃烧机理的了解欠缺、研究不充分，燃烧器在结构设计上不尽合理，燃烧组织没有达到预定目标。

技术实现要素：

为了适应间接加热式中高温炉窑降低nox排放的实际需求，本实用新型提供了一种自身预热式低氮燃烧器。该燃烧器以可燃气体作为燃料，空气作为助燃介质，可燃气体与空气在燃烧器混合室内部分混合并燃烧，其余大部分可燃气体与空气在辐射管内组织燃烧，热量以热辐射的形式传导给预加热物料，燃烧生成物不与物料直接接触，特别适用于需要特殊的加热气氛以及对物料有较高纯净度要求的加热场所。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种自身预热式低氮燃烧器，包括燃烧器和辐射管组件，所述燃烧器套装在辐射管组件上，且通过其上的连接法兰与辐射管组件上的连接法兰通过螺栓连接。

所述辐射管组件包括辐射管，所述辐射管内设置有初级火焰管和次级火焰管，初级火焰管的出口端与次级火焰管入口端连接，且次级火焰管位于辐射管远离连接法兰一端。

所述燃烧器包括外壳体和内壳体，所述内壳体外圆同轴套装有外壳体和换热器，外壳体出气端与换热器入气端连接，内壳体一侧端部设置有一级燃料气喷口，一级燃料气喷口通过旋流器与燃烧室入口连接，燃烧室出口与二级燃料气喷口连接，二级燃料气喷口与初级火焰管正对，所述内壳体另一侧端部设置有一级助燃空气入口，所述外壳体上设置有排烟口和二级助燃空气入口，所述内壳体内设置有一级燃料气供气管和二级燃料气供气管，且一级燃料气供气管和二级燃料气供气管的进气端分别与供燃料气装置连接，一级燃料气供气管出气端延伸至一级燃料气喷口，二级燃料气供气管出气端延伸至二级燃料气喷口。

一种自身预热式低氮燃烧器的使用方法，包括以下步骤：

供燃料气装置内的燃料气在进入燃烧器前被分成两路，一路经过一级燃料气供气管被送往一级燃料气喷口，另一路经过二级燃料气供气管被送往二级燃料气喷口，形成一级燃料气与二级燃料气的燃料分级格局；助燃空气在进入燃烧器前也被分成两路，一路经过一级助燃空气入口不经换热器直接进入燃烧室与一级燃料气混合形成一级火焰，另一路经过二级助燃空气入口进入换热器与烟气进行热量交换后与二级燃料气在辐射管内进行混合形成二级火焰；一级助燃空气与一级燃料气混合后由自动电子点火电嘴引燃，形成稳定的一级火焰，依次进入初级火焰管和次级火焰管内，在一级火焰稳定后，开启二级助燃空气入口与二级燃料气供气管，二级助燃空气与二级燃料气在辐射管混合形成引燃，形成稳定的二级火焰，通过燃料分级与空气分级技术，一级燃烧区与二级燃烧区都会偏离最易生成nox的空燃配比区间，人为形成浓淡燃烧区，抑制nox的生成。

本实用新型的有益效果为：

1、一方面通过提高喷嘴位置的火焰及未完全燃烧的可燃气体混合物的喷射速度，另一方面通过扩大烟气滞留区体积，完成烟气动静压转换，并使烟气滞留区正好位于燃烧器喷嘴大动量喷射形成的负压区内，以此来卷吸周围烟气掺混进未完全燃烧的可燃气体混合物内，进一步降低二级燃烧区的燃烧强度。通过上述措施，整个燃烧区温度趋于均匀，燃烧器前端整个燃烧区已消除局部高温区，nox被充分抑制。

2、相对于目前市面所见其他低氮燃烧器，nox排放水平更低，nox排放水平如下：以使用焦炉气为燃料的热处理炉为例，在8％干基氧含量下nox≤100mg/m³,小时平均值最低可达50mg/m³以下；如果辅以烟气外循环技术，8％干基氧含量下nox≤60mg/m³,小时平均值最低可达30mg/m³以下。

3、co排放水平如下：整个燃烧过程co排放水平始终低于40mg/m3，80％以上时间低于20mg/m³。

4、在降低nox排放的同时不降低炉窑效率，不增加燃料消耗，不降低炉窑的其他性能指标，对燃气、助燃空气特性参数以及炉窑操作的适应性较强。

附图说明

图1为本实用新型自身预热式低氮燃烧器结构示意图；

1-二级燃料气供气管，2-一级燃料气供气管，3-二级助燃空气入口，4-排烟口，5-连接法兰，6-换热器，7-一级燃料气喷口，8-旋流器，9-燃烧室，10-二级燃料气喷口，11-初级火焰管，12-辐射管，13-次级火焰管，14-一级助燃空气入口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，一种自身预热式低氮燃烧器，包括燃烧器和辐射管组件，所述燃烧器套装在辐射管组件上，且通过其上的连接法兰5与辐射管组件上的连接法兰5通过螺栓连接。

所述辐射管组件包括辐射管12，所述辐射管12内设置有初级火焰管11和次级火焰管13，初级火焰管11的出口端与次级火焰管13入口端连接，且次级火焰管13位于辐射管12远离连接法兰5一端。

所述燃烧器包括外壳体和内壳体，所述内壳体外圆同轴套装有外壳体和换热器6，外壳体出气端与换热器6入气端连接，内壳体一侧端部设置有一级燃料气喷口7，一级燃料气喷口7通过旋流器8与燃烧室9入口连接，燃烧室9出口与二级燃料气喷口10连接，二级燃料气喷口10与初级火焰管11正对，所述内壳体另一侧端部设置有一级助燃空气入口14，所述外壳体上设置有排烟口4和二级助燃空气入口3，所述内壳体内设置有一级燃料气供气管2和二级燃料气供气管1，且一级燃料气供气管2和二级燃料气供气管1的进气端分别与供燃料气装置连接，一级燃料气供气管2出气端延伸至一级燃料气喷口7，二级燃料气供气管1出气端延伸至二级燃料气喷口10。

一种自身预热式低氮燃烧器的使用方法，包括以下步骤：

供燃料气装置内的燃料气在进入燃烧器前被分成两路，一路经过一级燃料气供气管2被送往一级燃料气喷口7，另一路经过二级燃料气供气管1被送往二级燃料气喷口10，形成一级燃料气与二级燃料气的燃料分级格局；助燃空气在进入燃烧器前也被分成两路，一路经过一级助燃空气入口14不经换热器6直接进入燃烧室9与一级燃料气混合形成一级火焰，另一路经过二级助燃空气入口3进入换热器6与烟气进行热量交换后与二级燃料气在辐射管12内进行混合形成二级火焰；一级助燃空气与一级燃料气混合后由自动电子点火电嘴引燃，形成稳定的一级火焰，依次进入初级火焰管11和次级火焰管13内，在一级火焰稳定后，开启二级助燃空气入口3与二级燃料气供气管1，二级助燃空气与二级燃料气在辐射管12混合形成引燃，形成稳定的二级火焰，通过燃料分级与空气分级技术，一级燃烧区与二级燃烧区都会偏离最易生成nox的空燃配比区间，人为形成浓淡燃烧区，抑制nox的生成。

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