一种火焰形状可调节的低热值气体低氮旋流燃烧器的制作方法

本发明属于气体低氮清洁燃烧技术领域，涉及一种火焰形状可调节的低热值气体低氮旋流燃烧器。

背景技术：

近年来，随着能源需求逐年猛增，同时大气环境污染问题不断凸显，社会对之前被随意弃烧的低热值气体开始逐渐关注重视起来。

低热值气体燃料主要产生于化工、冶金等行业的工艺流程中，主要种类有高炉煤气、甲醛气、corex煤气和秸秆气化气等。不同于天然气，低热值气体燃料的主要成分常为惰性气体，如氮气、二氧化碳或水蒸汽。其中，可燃成分(例如一氧化碳或氢气)的体积百分比浓度通常仅为约25％，热值很低，一般少部分进入工业窑炉燃烧，剩余的作为尾气直接点火炬燃烧排入大气，两种方式产生的氮氧化物浓度较高。

作为充分利用低热值气体燃料的关键设备，国内低热值气体燃烧器的研究大多集中在对燃烧器的性能改进方面，对大气污染物控制方面关注较少。随着全国各地最新大气污染物排放标准的相继出台，单靠传统的低热值气体燃烧器已经不能满足最新排放要求，且对现有炉型的改造必然涉及新燃烧器与旧炉膛尺寸匹配问题，因此有必要开发出新型低热值气体低氮燃烧器，以同时满足最新排放要求及锅炉性能要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种火焰形状可调节的低热值气体低氮旋流燃烧器，该燃烧器能够满足排放要求及锅炉性能要求。

为达到上述目的，本发明所述的火焰形状可调节的低热值气体低氮旋流燃烧器包括可调连杆结构以及由内向外逐级布置的点火枪组件、中心燃料筒、中心助燃风筒、外层燃料筒及燃烧器外壳，中心燃料筒与中心助燃风筒之间形成环形的内旋流风区域，中心助燃风筒与外层燃料筒之间形成环形的旋流气区域，外层燃料筒与燃烧器外壳之间形成环形的外旋流风区域，中心燃料筒上设置有中心燃料入口，中心助燃风筒上设置有中心助燃风入口；

中心燃料筒与中心助燃风筒之间布置有环形旋流板，中心助燃风筒与外层燃料筒之间布置有角度可调燃料旋流盘，外层燃料筒与燃烧器外壳之间布置有角度可调助燃风旋流盘；

燃烧器外壳上设置有助燃风入口，助燃风入口与燃烧器外壳相连通；燃烧器外壳上设置有低热值气体燃料入口，低热值气体燃料入口与中心燃料筒及外层燃料筒相连通；

可调连杆结构的一端位于燃烧器外壳外，可调连杆结构的另一端与角度可调燃料旋流盘及角度可调助燃风旋流盘相连接。

环形旋流板的旋向角度为15°-75°。

角度可调燃料旋流盘及角度可调助燃风旋流盘中旋流叶片的调节范围为5°-175°。

可调连杆结构包括第一移动环形导轨、第二移动环形导轨、第一活动连杆、第二活动连杆、空心连接杆及实心连接杆，其中，空心连接杆的一端插入于燃烧器外壳内后与角度可调助燃风旋流盘中的旋流叶片相连接；实心连接杆的一端沿轴向穿过空心连接杆及外层燃料筒后与角度可调燃料旋流盘中的旋流叶片相连接，第一活动连杆的一端与空心连接杆的另一端相连接，第一活动连杆的另一端与第一移动环形导轨相连接，第二活动连杆的一端与实心连接杆的另一端相连接，第二活动连杆的另一端与第二移动环形导轨相连接，第一控制手柄与所述第一移动环形导轨相连接，第二控制手柄与所述第二移动环形导轨相连接。

第一控制手柄及第二控制手柄上均设置有调节角度指示装置。

中心燃料筒的轴线与点火枪组件的轴线相重合，点火枪组件的出口处设置有圆形布风盘。

中心燃料入口处及中心助燃风入口处均设有手动调节法兰。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的火焰形状可调节的低热值气体低氮旋流燃烧器在具体操作时，低热值气体燃料经中心燃料筒及外层燃料筒分二级喷出，助燃风经中心助燃风筒及燃烧器外壳分二级旋流喷出进入炉膛，在旋流作用下与气体燃料剧烈混合均匀燃烧，降低炉内峰值温度，减少局部高温区，以降低氮氧化物的生成，使其满足排放要求。另外，低热值气体燃料布置于内旋流风与外旋流风之间，不容易出现灭火等危害锅炉安全稳定运行的现象。通过可调连杆结构调节角度可调燃料旋流盘及角度可调助燃风旋流盘中旋流叶片的角度，保证燃烧器火焰形状与不同炉型唯一匹配，确保锅炉的最优性能，满足排放及锅炉性能要求。

进一步，点火枪组件的出口处设置有圆形布风盘，以增强火焰稳燃能力。

附图说明

图1为本发明的结构示意剖视图；

图2为本发明的结构示意侧视图；

图3为本发明的燃烧器喉口的结构示意图；

图4为本发明的可调连杆结构14示意图。

其中，1为锅炉连接法兰、2为点火枪组件、3为中心燃料筒、4为中心助燃风筒、5为外层燃料筒、6为燃烧器外壳、7为低热值气体燃料入口、8为助燃风入口、9为中心燃料入口、10为中心助燃风入口、11为环形旋流板、12为角度可调燃料旋流盘、13为角度可调助燃风旋流盘、14为可调连杆结构、14-1为第一移动环形导轨、14-2为第二移动环形导轨、14-3为活动连杆、14-4为空心连接杆、14-5为实心连接杆、15为第二控制手柄、16为第一控制手柄、17为火焰监测装置、18为观火镜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1至图4，本发明所述的火焰形状可调节的低热值气体低氮旋流燃烧器包括可调连杆结构14以及由内向外逐级布置的点火枪组件2、中心燃料筒3、中心助燃风筒4、外层燃料筒5及燃烧器外壳6，中心燃料筒3与中心助燃风筒4之间形成环形的内旋流风区域，中心助燃风筒4与外层燃料筒5之间形成环形的旋流气区域，外层燃料筒5与燃烧器外壳6之间形成环形的外旋流风区域，中心燃料筒3上设置有中心燃料入口9，中心助燃风筒4上设置有中心助燃风入口10；中心燃料筒3与中心助燃风筒4之间布置有环形旋流板11，中心助燃风筒4与外层燃料筒5之间布置有角度可调燃料旋流盘12，外层燃料筒5与燃烧器外壳6之间布置有角度可调助燃风旋流盘13；燃烧器外壳6上设置有助燃风入口8，助燃风入口8与燃烧器外壳6相连通；燃烧器外壳6上设置有低热值气体燃料入口7，低热值气体燃料入口7与中心燃料筒3及外层燃料筒5相连通；可调连杆结构14的一端位于燃烧器外壳6外，可调连杆结构14的另一端与角度可调燃料旋流盘12及角度可调助燃风旋流盘13相连接。

环形旋流板11的旋向角度为15°-75°；角度可调燃料旋流盘12及角度可调助燃风旋流盘13中旋流叶片的调节范围为5°-175°。

可调连杆结构14包括第一移动环形导轨14-1、第二移动环形导轨14-2、第一活动连杆14-3、第二活动连杆、空心连接杆14-4及实心连接杆14-5，其中，空心连接杆14-4的一端插入于燃烧器外壳6内后与角度可调助燃风旋流盘13中的旋流叶片相连接；实心连接杆14-5的一端沿轴向穿过空心连接杆14-4及外层燃料筒5后与角度可调燃料旋流盘12中的旋流叶片相连接，第一活动连杆14-3的一端与空心连接杆14-4的另一端相连接，第一活动连杆14-3的另一端与第一移动环形导轨14-1相连接，第二活动连杆的一端与实心连接杆14-5的另一端相连接，第二活动连杆的另一端与第二移动环形导轨14-2相连接，第一控制手柄16与所述第一移动环形导轨14-1相连接，第二控制手柄15与所述第二移动环形导轨14-2相连接。

第一控制手柄16及第二控制手柄15上均设置有调节角度指示装置；中心燃料筒3的轴线与点火枪组件2的轴线相重合，点火枪组件2的出口处设置有圆形布风盘；中心燃料入口9处及中心助燃风入口10处均设有手动调节法兰。

燃烧器外壳6的外侧设置有锅炉连接法兰1，点火枪组件2内通有用于点火的燃料为高热值气体燃料，例如，天然气，点火枪组件2的出口处布置有圆形布风盘，点火枪组件2喷出的燃气经高能点火器点燃，产生的火焰成功引燃中心低热值气体燃料后退出；中心燃气产生的火焰在中心旋流风作用下向外圈扩散，引燃外层旋流气风混合物，最终建立层层支撑的完整燃烧；

在燃烧器运行中，通过沿轴向同时拉动第一控制手柄16及第二控制手柄15，来单独调节角度可调燃料旋流盘12及角度可调助燃风旋流盘13中旋流叶片的角度，具体可根据调节角度指示装置来确定实际的旋流叶片角度；通过手动调节法兰来调节中心气体燃料、外层气体燃料及助燃风的比例。通过调节角度可调燃料旋流盘12及角度可调助燃风旋流盘13中旋流叶片的角度，使得外层气体燃料及助燃风各自以不同旋流射流角度进入炉膛内相互混合，从而实现炉内火焰形状的在线调节。通过锅炉炉后观火孔及燃烧器观火镜18来直观观察炉内火焰形状颜色及火焰充满度，通过烟气监测排放数据来科学判断燃烧状况的好坏，从而达到适应于当前炉型的最佳燃烧状态。

本发明通过低热值气体燃料与助燃空气各分两级，旋流送入炉膛达到均匀混合状态。同时通过调节各级气体燃料量、风量来达到高的负荷调节性、炉膛及燃料适应性，以达到最大程度降低氮氧化物的目的。在具体实施时，本发明为低热值燃气锅炉降低氮氧化物排放浓度提供了一种经济环保的改造技术路线，在不增设任何脱硝装置下，仅靠更换燃烧器便可将锅炉氮氧化物排放浓度降低至50mg/m³(标态，3.5％o2)以下，从而在满足最新环保标准要求的同时实现锅炉的安全稳定运行。

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