低热值煤气燃烧器的制作方法

本申请属于清洁燃烧技术领域，具体涉及一种低热值煤气燃烧器。

背景技术：

低热值煤气是煤或焦炭等固体燃料气化所得热值较低的气体燃料，其中可燃成分主要为co，并含有大量的co2和n2等惰性气体成分。低热值煤气作为一种工业燃料被广泛应用于各种工业锅炉中，由于其热值较低(通常为600～2000kcal/nm³)，燃烧不稳定，燃烧温度低，烟气中的氮氧化物排放值一般在50～150mg/m³范围内，因此采用传统的低氮燃烧器和fgr烟气外循环技术的联合方式已无法同时满足低热值煤气燃烧的稳定性和氮氧化物排放强制标准要求。

技术实现要素：

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种低热值煤气燃烧器。

根据本申请实施例，本申请提供了一种低热值煤气燃烧器，其包括煤气筒、配风体、稳火筒和点火枪；所述煤气筒与配风体的一端连接，所述配风体的另一端与稳火筒连接；所述煤气筒的内腔与所述配风体的内腔和所述稳火筒的内腔依次连通，形成连通内腔；

所述煤气筒上设置有一级煤气进口和二级煤气进口，所述配风体上设置有空气进口，进入所述连通内腔的一级煤气和二级煤气进行分级喷射，进入所述连通内腔的空气进行分级；

所述煤气筒与配风体连接端的相对端安装有后盖板，所述后盖板上连接有点火枪，所述点火枪的一端伸入所述连通内腔中；所述点火枪对一级煤气、二级煤气和空气进行点火。

上述低热值煤气燃烧器中，所述煤气筒内部为煤气腔，所述煤气腔包括一级煤气腔和二级煤气腔，所述一级煤气腔与一级煤气进口连通，所述二级煤气腔与二级煤气进口连通；所述一级煤气腔设置在所述连通内腔长度方向的中轴线上，所述二级煤气腔设置在所述一级煤气腔的外周。

进一步地，所述连通内腔中还设置有一次煤气喷枪组、二次煤气喷枪组和三次煤气喷枪组；所述一次煤气喷枪组设置在所述点火枪的外周，所述一次煤气喷枪组中的各一次煤气喷枪均与所述一级煤气腔连通；所述二次煤气喷枪组设置在所述一次煤气喷枪组的外周，所述二次煤气喷枪组中的各二次煤气喷枪均所述与二级煤气腔连通；所述三次煤气喷枪组设置在所述二次煤气喷枪组的外周，所述三次煤气喷枪组中的各三次煤气喷枪与所述二级煤气腔连通。

更进一步地，所述一次煤气喷枪包括一次煤气喷管和一次煤气喷头，所述一次煤气喷管的一端与所述一级煤气腔连通，其另一端与所述一次煤气喷头连接；

所述二次煤气喷枪包括二次煤气喷管和二次煤气喷头，所述二次煤气喷管的一端与所述二级煤气腔连通，其另一端与所述二次煤气喷头连接；

所述三次煤气喷枪包括三次煤气喷管和三次煤气喷头，所述三次煤气喷管的一端与所述二级煤气腔连通，其另一端与所述三次煤气喷头连接。

更进一步地，所述一次煤气喷枪组中的一次煤气喷枪的数量为3～24支；各所述一次煤气喷枪绕所述点火枪按圆周均匀设置；

所述二次煤气喷枪组中的二次煤气喷枪的数量为6～36支；各所述二次煤气喷枪绕所述一次煤气喷枪组按圆周均匀设置；

所述三次煤气喷枪组中的三次煤气喷枪的数量为8～48支；各所述三次煤气喷枪绕所述二次煤气喷枪组按圆周均匀设置。

更进一步地，所述一次煤气喷头采用垂直喷射结构的喷头，其喷射方向与所述一次煤气喷枪长度方向的中轴线和连通内腔的中轴线所在的平面之间的夹角为β；

所述二次煤气喷头采用直喷结构的喷头，其喷射方向与所述二次煤气喷枪长度方向的中轴线和连通内腔的中轴线所在的平面之间的夹角为0；

所述三次煤气喷头采用垂直喷射结构的喷头，其喷射方向与所述三次煤气喷枪长度方向的中轴线和连通内腔的中轴线所在的平面之间的夹角为α。

更进一步地，所述夹角α和β均为锐角，且α<β。

进一步地，所述点火枪与一次煤气喷枪组之间的通道为一次空气通道，所述一次煤气喷枪组和二次煤气喷枪组之间的通道为二次空气通道，所述二次煤气喷枪组和三次煤气喷枪组之间的通道为三次空气通道，所述三次煤气喷枪组与稳火筒的侧壁和配风体的侧壁之间的通道为四次空气通道。

更进一步地，所述三次空气通道中设置有空气旋流器，所述空气旋流器用于加速空气与二次煤气和三次煤气的混合。

上述低热值煤气燃烧器中，所述一级煤气进口处设置有第一调节阀，所述二级煤气进口处设置有第二调节阀，通过调节所述第一调节阀和第二调节阀的开度，调节进入所述连通内腔中一级煤气和二级煤气的比例。

根据本申请的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本申请低热值煤气燃烧器通过对进入其中的低热值煤气和空气进行分级，使得空气与低热值煤气混合得更均匀，燃烧得更充分，在保证燃烧稳定性的情况下能够显著降低氮氧化物的排放量。

本申请低热值煤气燃烧器通过设置一次煤气喷头、二次煤气喷头和三次煤气喷头，一次煤气喷头采用垂直喷射结构的喷头，二次煤气喷头采用直喷结构的喷头，三次煤气喷头采用垂直喷射结构的喷头，一次煤气喷头喷出的一次煤气稍微向内侧旋转喷出；二次煤气喷头喷出的二次煤气直接从二次煤气喷头喷出，并向远离二次煤气喷头的方向扩展；三次煤气喷头喷出的三次煤气稍微向外侧旋转喷出；这样的煤气喷射方式使得煤气能够实现立体喷射，进而更好地与空气进行交汇和均匀混合，从而实现更稳定地燃烧和超低地氮氧化物排放。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本申请所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本申请的说明书的一部分，其示出了本申请的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的低热值煤气燃烧器的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的低热值煤气燃烧器的喷头端的立体结构示意图。

图3为本申请实施例提供的低热值煤气燃烧器的喷头端的横剖视图。

图4为本申请实施例提供的低热值煤气燃烧器的煤气喷射方向示意图。

附图标记说明：

1、煤气筒；

11、一级煤气进口；111、第一调节阀；

12、二级煤气进口；121、第二调节阀；

13、一级煤气腔；14、二级煤气腔；

15、一次煤气喷枪组；151、一次煤气喷管；152、一次煤气喷头；

16、二次煤气喷枪组；161、二次煤气喷管；162、二次煤气喷头；

17、三次煤气喷枪组；171、三次煤气喷管；172、三次煤气喷头；

2、配风体；

21、空气进口；22、一次空气通道；23、二次空气通道；24、三次空气通道；25、四次空气通道；26、空气旋流器；

3、稳火筒；4、点火枪；5、后盖板；6、火检探头。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本申请所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本申请内容的实施例后，当可由本申请内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本申请内容的精神与范围。

本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本申请，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以细微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的细微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

现有技术中能够有效降低氮氧化物排放的技术包括空气分级技术、燃料分级技术、烟气循环技术、浓淡燃烧技术和低氧燃烧技术等。本申请利用烟气循环技术来解决常规蓄热式燃烧器1存在的氮氧化物排放高的问题。

图1为本申请实施例提供的低热值煤气燃烧器的结构示意图。

如图1所示，本申请实施例提供的低热值煤气燃烧器包括煤气筒1、配风体2、稳火筒3和点火枪4。其中，煤气筒1通过安装法兰与配风体2的一端连接，并用螺栓紧固。配风体2的另一端通过安装法兰与稳火筒3连接，并用螺栓紧固。

煤气筒1的内腔与配风体2的内腔和稳火筒3的内腔依次连通，形成连通内腔。

煤气筒1上设置有一级煤气进口11和二级煤气进口12，一级煤气进口11处设置有第一调节阀111，二级煤气进口12处设置有第二调节阀121。通过调节第一调节阀111和第二调节阀121的开度，可以方便地调节一级煤气和二级煤气的分配比例，从而控制一级煤气的燃烧量和二级煤气的燃烧量，达到降低氮氧化物排放量的目的。

煤气筒1内部为煤气腔，煤气腔包括一级煤气腔13和二级煤气腔14。其中，一级煤气进口11与一级煤气腔13连通，二级煤气进口12与二级煤气腔14连通。一级煤气腔13设置在连通内腔长度方向的中轴线上，二级煤气腔14设置在一级煤气腔13的外周。

煤气筒1与配风体2连接端的相对端安装有后盖板5。后盖板5上连接有点火枪4，点火枪4位于一级煤气腔13长度方向的中轴线上，点火枪4的一端位于后盖板5外侧，另一端伸入连通内腔中。

后盖板5上设置有火检探头6，火检探头6用于对燃烧器内的燃烧工况进行实时检测。

图2为本申请实施例提供的低热值煤气燃烧器的喷头端的立体结构示意图。图3为本申请实施例提供的低热值煤气燃烧器的喷头端的横剖视图。

如图1～3所示，连通内腔中还设置有一次煤气喷枪组15、二次煤气喷枪组16和三次煤气喷枪组17。一次煤气喷枪组15、二次煤气喷枪组16和三次煤气喷枪组17呈同心环形设置。其中，一次煤气喷枪组15设置在点火枪4的外周，一次煤气喷枪组15中的各一次煤气喷枪均与一级煤气腔13连通。二次煤气喷枪组16设置在一次煤气喷枪组15的外周，二次煤气喷枪组16中的各二次煤气喷枪均与二级煤气腔14连通。三次煤气喷枪组17设置在二次煤气喷枪组16的外周，三次煤气喷枪组17中的各三次煤气喷枪与二级煤气腔14连通。

配风体2上设置有空气进口21，以便于空气进入配风体2内。

在一个具体的实施例中，如图1所示，一次煤气喷枪包括一次煤气喷管151和一次煤气喷头152，一次煤气喷管151的一端与一级煤气腔13连通，其另一端与一次煤气喷头152连接。具体地，一次煤气喷头152与一次煤气喷管151通过螺纹连接，在一次煤气喷头152的侧壁上设置有调节螺丝，调节螺丝用于调节一次煤气喷头152的朝向，并将一次煤气喷头152与一次煤气喷管151进行固定连接。

二次煤气喷枪包括二次煤气喷管161和二次煤气喷头162，二次煤气喷管161的一端与二级煤气腔14连通，其另一端与二次煤气喷头162连接。具体地，二次煤气喷头162与二次煤气喷管161通过螺纹连接，在二次煤气喷头162的侧壁上设置有调节螺丝，调节螺丝用于调节二次煤气喷头162的朝向，并将二次煤气喷头162与二次煤气喷管161进行固定连接。

三次煤气喷枪包括三次煤气喷管171和三次煤气喷头172，三次煤气喷管171的一端与二级煤气腔14连通，其另一端与三次煤气喷头172连接。具体地，三次煤气喷头172与三次煤气喷管171通过螺纹连接，在三次煤气喷头172的侧壁上设置有调节螺丝，调节螺丝用于调节三次煤气喷头172的朝向，并将三次煤气喷头172与三次煤气喷管171进行固定连接。

一级煤气从一级煤气进口11进入一级煤气腔13，经过一次煤气喷管151，从一次煤气喷头152喷出，称为一次煤气。二级煤气从二级煤气进口12进入二级煤气腔14；经过二次煤气喷管161，从二次煤气喷头162喷出，称为二次煤气；经过三次煤气喷管171，从三次煤气喷头172喷出，称为三次煤气。

沿连通内腔的宽度方向，自点火枪4向外，一次煤气喷枪组15、二次煤气喷枪组16和三次煤气喷枪组17以及稳火筒3的侧壁和配风体2的侧壁将连通内腔中煤气腔之外的空间依次分割成一次空气通道22、二次空气通道23、三次空气通道24和四次空气通道25。具体来说，点火枪4与一次煤气喷枪组15之间的通道为一次空气通道22，一次煤气喷枪组15和二次煤气喷枪组16之间的通道为二次空气通道23，二次煤气喷枪组16和三次煤气喷枪组17之间的通道为三次空气通道24，三次煤气喷枪组17与稳火筒3的侧壁和配风体2的侧壁之间的通道为四次空气通道25。其中，三次空气通道24中设置有空气旋流器26，且空气旋流器26靠近二次煤气喷头162和三次煤气喷头172设置。空气旋流器26用于加速空气与二次煤气和三次煤气的混合。

本申请实施例提供的低热值煤气燃烧器工作时，控制第一调节阀111和第二调节的开度达到各自的预设开度。

一级煤气通过第一调节阀111从一级煤气进口11进入一级煤气腔13，经过一次煤气喷管151，从一次煤气喷头152喷出。

二级煤气通过第二调节阀121从二级煤气进口12进入二级煤气腔14；一部分二级煤气经过二次煤气喷管161，从二次煤气喷头162喷出；另一部分二级煤气经过三次煤气喷管171，从三次煤气喷头172喷出。

空气从配风体2上的空气进口21进入配风体2内，并扩散至一次空气通道22、二次空气通道23、三次空气通道24和四次空气通道25中。

控制点火枪4点火，从一次煤气喷头152喷出的一次煤气燃烧，其燃烧产生的烟气作为一种稀释介质，用来稀释从二次煤气喷头162喷出的二次煤气的浓度和从三次煤气喷头172喷出的三次煤气的浓度，从而在保证燃烧稳定性的情况下实现更低地氮氧化物排放。

图3为本申请实施例提供的低热值煤气燃烧器喷头端横截面的剖视图。

如图3所示，一次煤气喷枪组15中的一次煤气喷枪的数量为3～24支，具体地，可以为8支。各一次煤气喷枪绕点火枪4按圆周均匀设置。

二次煤气喷枪组16中的二次煤气喷枪的数量为6～36支，具体地，可以为16支。各二次煤气喷枪绕一次煤气喷枪组15按圆周均匀设置。

三次煤气喷枪组17中的三次煤气喷枪的数量为8～48支，具体地，可以为24支。各三次煤气喷枪绕二次煤气喷枪组16按圆周均匀设置。

图4为本申请实施例提供的低热值煤气燃烧器的煤气喷射方向示意图。

如图4所示，一次煤气喷头152采用垂直喷射结构的喷头，其喷射方向与一次煤气喷枪长度方向的中轴线和连通内腔的中轴线所在的平面之间的夹角为β。二次煤气喷头162采用直喷结构的喷头，其喷射方向与二次煤气喷枪长度方向的中轴线和连通内腔的中轴线所在的平面之间的夹角为0。三次煤气喷头172采用垂直喷射结构的喷头，其喷射方向与三次煤气喷枪长度方向的中轴线和连通内腔的中轴线所在的平面之间的夹角为α。其中，角α和β均为锐角，且α<β。

一次煤气喷头152、二次煤气喷头162和三次煤气喷头172产生的喷射效果为：一次煤气产生左旋效果，一次煤气稍微向内侧旋转喷出；二次煤气直接从二次煤气喷头162喷出，并向远离二次煤气喷头162的方向扩展；三次煤气产生左旋效果，三次煤气稍微向外侧旋转喷出。这样的喷射效果使得煤气能够实现立体喷射，进而更好地分配煤气，将煤气输送到不同的区域，从而扩大燃烧区域，也能够避免温度过于集中，产生更少的氮氧化物。

随着国家和地方政府对环境保护力度的不断加强，全国很多地方陆续制定了与北京和上海实行的db11139-2015锅炉大气污染物排放标准要求相同的地方标准，即氮氧化物排放要求在30mg/m³以下。本申请实施例提供的低热值煤气燃烧器与风机、管路阀组和控制系统配合使用，能够在保证燃烧稳定性的情况下，满足以上氮氧化物的排放要求。

以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，在不脱离本申请的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本申请保护的范围。

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