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CN111964048A - 一种旋流超低nox燃气燃烧器 - Google Patents

一种旋流超低nox燃气燃烧器 Download PDF

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CN111964048A
CN111964048A CN202010842649.3A CN202010842649A CN111964048A CN 111964048 A CN111964048 A CN 111964048A CN 202010842649 A CN202010842649 A CN 202010842649A CN 111964048 A CN111964048 A CN 111964048A
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Abstract

本发明提供了一种旋流超低NOX燃气燃烧器，包括燃烧器壳体、一次进气部件、烟气与空气混合进气部件以及点火器，所述燃烧器壳体为圆柱形筒体结构，其一端为燃气进口而另一端为燃气出口；所述一次进气部件包括与燃烧器壳体同轴设置的一次燃气管道以及沿燃气输送方向依次设置在一次燃气管道上的旋风叶片、稳燃挡板和一次燃气喷嘴，所述一次燃气喷嘴设置在一次燃气管道插入端的端部，用于将一次燃气喷射至燃气锅炉内，所述旋风叶片和稳燃挡板的数量均为多个且均沿一次燃气管道插入端的外侧壁环向倾斜设置。本发明结构简单且设计巧妙，能够有效降低燃烧中火焰局部高温处的温度，有效降低NOX的生成，从而能有效降低氮氧化物排放量。

Description

一种旋流超低NOX燃气燃烧器
技术领域
本发明涉及燃烧设备技术领域，具体涉及一种旋流超低NOX燃气燃烧器。
背景技术
氮氧化物是大气污染的一种重要来源，也是引发雾霾和酸雨的重要因素之一。随环保要求标准的不断提高，对于氮氧化物排放量的限制也是日趋严格。天然气燃烧器以天然气为燃料，因其清洁、高效和安全的特点，近年来得到大力的发展。合理设计燃烧器的结构，可以使天然气和空气混合均匀，在保证高效燃烧的基础上，降低局部高温，从而在源头上抑制燃烧过程中氮氧化物的生成，降低氮氧化物排放量。
现有的燃烧器大多存在以下缺陷：结构复杂、燃烧不充分且氮氧化物排放量高。因此，急需提供一种结构简单、燃烧效率高且能有效降低氮氧化物排放量的旋流超低NOX燃气燃烧器。
发明内容
本发明目的在于提供一种旋流超低NOX燃气燃烧器，具体技术方案如下：
一种旋流超低NOX燃气燃烧器，包括燃烧器壳体、一次进气部件、烟气与空气混合进气部件以及点火器，所述燃烧器壳体为圆柱形筒体结构，其一端为燃气进口而另一端为燃气出口；
所述一次进气部件包括与燃烧器壳体同轴设置的一次燃气管道以及沿燃气输送方向依次设置在一次燃气管道上的旋风叶片、稳燃挡板和一次燃气喷嘴，所述一次燃气管道的一端上设有一次燃气进气口且位于燃烧器壳体外部，用于外接一次燃气，而另一端从燃气进口位置插入燃烧器壳体内，所述一次燃气喷嘴设置在一次燃气管道插入端的端部，用于将一次燃气喷射至燃气锅炉内，所述旋风叶片和稳燃挡板的数量均为多个且均沿一次燃气管道插入端的外侧壁环向倾斜设置；
所述烟气与空气混合进气部件设置在燃烧器壳体上，用于输送烟气与空气混合气体；
所述点火器设置在旋风叶片外周边位置处，用于点燃燃气。
优选的，所述稳燃挡板的数量为8个且间隔均匀设置；所述稳燃挡板倾斜设置的角度为45°。
优选的，所述稳燃挡板为梯形结构，其材质为陶瓷。
优选的，所述旋风叶片的数量为16个且间隔均匀设置；所述旋风叶片倾斜设置的角度为30°，所述旋风叶片为扇形结构。
优选的，所述的旋流超低NOX燃气燃烧器，还包括二次进气部件，所述二次进气部件包括二次进气转接筒、二次燃气管道和二次燃气喷嘴，所述二次进气转接筒为圆柱形筒体结构并与燃烧器壳体同轴设置，所述二次进气转接筒位于燃气进口位置并套设在一次燃气管道的外部，所述二次进气转接筒的内壁和外壁之间为空心结构，在二次进气转接筒的一端上设有二次燃气进气口且位于燃烧器壳体外部，用于外接二次燃气，而另一端环向间隔设有多个安装口并从燃气进口位置插入燃烧器壳体内，所述二次燃气管道设置在安装口上且二次燃气管道的数量与安装口的数量相同，所述二次燃气喷嘴设置在二次燃气管道远离安装口的一端端部，二次燃气由二次燃气进气口进入，依次通过二次进气转接筒、二次燃气管道并经二次燃气喷嘴喷射至燃气锅炉内。
优选的，所述二次燃气管道的数量为四个且环向等间隔设置在二次进气转接筒上；每个所述二次燃气管道均包括第一管道和第二管道，所述第一管道垂直安装在二次进气转接筒的安装口上，所述第二管道与第一管道垂直连接，所述二次燃气喷嘴设置在第二管道上。
优选的，还包括火焰探测器，所述火焰探测器设置在一次燃气喷嘴和二次燃气喷嘴之间的任意位置上，用以检测燃料燃烧情况和火焰温度，便于操作人员及时调整燃烧器的运行状态。
优选的，所述烟气与空气混合进气部件包括混合进气口和混合进气管道，所述混合进气口设置在燃烧器壳体上靠近燃气进口的一端，所述混合进气管道为燃烧器壳体内除一次进气部件和二次进气部件所占空间之外的所有空间，烟气与空气混合气体通过混合进气口经混合进气管道输送至燃气锅炉内。
优选的，在一次燃气管道、二次燃气管道和混合进气管道上均设有用于调节气体流量的阀门。
优选的，在所述旋风叶片的外周边上还设有一个辅助筒体，所述辅助筒体与燃烧器壳体同轴设置，其远离旋风叶片的一端与燃气锅炉通过法兰连接；
在所述辅助筒体与第二管道之间以及第二管道与燃烧器壳体内表面之间均设有耐火材料，所述耐火材料包括陶瓷材料。
本发明中的一次燃气和二次燃气均为天然气，烟气为未充分燃烧的天然气。
本发明中所述稳燃挡板倾斜设置的角度为45°是指稳燃挡板与一次燃气管道插入方向(即一次燃气管道从燃气进口位置插入燃烧器壳体内的方向)间的夹角；所述旋风叶片倾斜设置的角度为30°是指旋风叶片与一次燃气管道插入方向间的夹角。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明中所述旋流超低NOX燃气燃烧器，通过在燃烧器壳体内设置一次进气部件、二次进气部件和所述烟气与空气混合进气部件，所述一次进气部件包括一次燃气管道、旋风叶片、稳燃挡板和一次燃气喷嘴，所述一次燃气管道用于输送一次燃气，一次燃气对燃气锅炉的燃烧起主导作用；所述一次燃气喷嘴用于将一次燃气喷射至燃气锅炉内；所述旋风叶片的数量为16个且倾斜设置的角度为30°，所述旋风叶片为扇形结构，旋风叶片能够扰动烟气流场以破坏烟气流场的边界层，使烟气与空气的混合气体更加均匀的喷入燃气锅炉；所述稳燃挡板的数量为8个且沿一次燃气管道插入端的外周边环向等间距倾斜设置；所述稳燃挡板倾斜设置的角度为45°，所述稳燃挡板为梯形结构，其材质为陶瓷，稳燃挡板的作用是阻挡一次燃气喷嘴附近的烟气与空气的混合气体，防止一次燃气喷嘴附近的火焰发生扰动，使燃烧更加稳定；所述二次进气部件包括二次进气转接筒、二次燃气管道和二次燃气喷嘴，二次燃气由二次燃气进气口进入，依次通过二次进气转接筒、二次燃气管道并经二次燃气喷嘴喷射至燃气锅炉内；所述烟气与空气混合进气部件包括混合进气口和混合进气管道，烟气与空气混合气体通过混合进气口经混合进气管道输送至燃气锅炉内，保证空气与一次燃气和二次燃气的充分混合以及烟气的循环利用，从而提高了燃烧效率。本发明所述的旋流超低NOX燃气燃烧器结构简单且设计巧妙，能够有效降低燃烧中火焰局部高温处的温度，有效降低NOX的生成，从而能有效降低氮氧化物排放量。
(2)本发明中所述的旋流超低NOX燃气燃烧器，还包括火焰探测器，所述火焰探测器设置在一次燃气喷嘴和二次燃气喷嘴之间的任意位置上，用以检测燃料燃烧情况和火焰温度，便于操作人员及时调整燃烧器的运行状态。
(3)本发明中所述的旋流超低NOX燃气燃烧器与燃气锅炉通过法兰连接，可随时拆装、更换。
(4)本发明在一次燃气管道、二次燃气管道和混合进气管道上均设有用于调节气体流量的阀门，以达到调整锅炉负荷的目的。
(5)本发明在所述辅助筒体与第二管道之间以及第二管道与燃烧器壳体内表面之间均设有耐火材料，所述耐火材料包括陶瓷材料，能够延长所述旋流超低NOX燃气燃烧器的使用寿命。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例1的旋流超低NOX燃气燃烧器的立体结构示意图；
图2是图1中的一次进气部件的结构示意图；
图3是图1的主视剖面图；
图4是图1的A向视图；
其中，1、燃烧器壳体，2、点火器，3、一次燃气管道，4、旋风叶片，5、稳燃挡板，6、一次燃气喷嘴，7、二次进气转接筒，8、二次燃气管道，9、二次燃气喷嘴，10、火焰探测器，11、混合进气口，12、混合进气管道，13、辅助筒体。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
参见图1-4，一种旋流超低NOX燃气燃烧器，包括燃烧器壳体1、一次进气部件、二次进气部件、烟气与空气混合进气部件以及点火器2，所述燃烧器壳体1为圆柱形筒体结构，其一端为燃气进口而另一端为燃气出口；
所述一次进气部件包括与燃烧器壳体1同轴设置的一次燃气管道3以及沿燃气输送方向依次设置在一次燃气管道3上的旋风叶片4、稳燃挡板5和一次燃气喷嘴6，所述一次燃气管道3的一端上设有一次燃气进气口且位于燃烧器壳体1外部，用于外接一次燃气，而另一端从燃气进口位置插入燃烧器壳体1内，所述旋风叶片4和稳燃挡板5的数量均为多个且均沿一次燃气管道3插入端的外侧壁环向倾斜设置，所述一次燃气喷嘴6设置在一次燃气管道3插入端的端部，用于将一次燃气喷射至燃气锅炉内；
所述烟气与空气混合进气部件设置在燃烧器壳体1上，用于输送烟气与空气混合气体；
所述点火器2设置在旋风叶片4外周边位置处，用于点燃燃气。
参见图1-2，所述稳燃挡板5的数量为8个且间隔均匀设置；所述稳燃挡板5倾斜设置的角度为45°。
所述稳燃挡板5为梯形结构，其材质为陶瓷。
参见图1-2，所述旋风叶片4的数量为16个且间隔均匀设置；所述旋风叶片4倾斜设置的角度为30°，所述旋风叶4为扇形结构。
参见图1和图3，所述旋流超低NOX燃气燃烧器，还包括二次进气部件，所述二次进气部件包括二次进气转接筒7、二次燃气管道8和二次燃气喷嘴9，所述二次进气转接筒7为圆柱形筒体结构并与燃烧器壳体1同轴设置，所述二次进气转接筒7位于燃气进口位置并套设在一次燃气管道3的外部，所述二次进气转接筒7的内壁和外壁之间为空心结构，在二次进气转接筒7的一端上设有二次燃气进气口且位于燃烧器壳体外部，用于外接二次燃气，而另一端环向间隔设有多个安装口并从燃气进口位置插入燃烧器壳体内，所述二次燃气管道8设置在安装口上且二次燃气管道8的数量与安装口的数量相同，所述二次燃气喷嘴9设置在二次燃气管道8远离安装口的一端端部，二次燃气由二次燃气进气口进入，依次通过二次进气转接筒7、二次燃气管道8并经二次燃气喷嘴9喷射至燃气锅炉内。
所述二次燃气管8的数量为四个且环向等间隔设置在二次进气转接筒7上；每个所述二次燃气管道8均包括第一管道和第二管道，所述第一管道垂直安装在二次进气转接筒7的安装口上，所述第二管道与第一管道垂直连接，所述二次燃气喷嘴9设置在第二管道上。
参见图4，所述旋流超低NOX燃气燃烧器，还包括火焰探测器10，所述火焰探测器10设置在一次燃气喷嘴6和二次燃气喷嘴9之间的任意位置上，用以检测燃料燃烧情况和火焰温度，便于操作人员及时调整燃烧器的运行状态。
所述烟气与空气混合进气部件包括混合进气口11和混合进气管道12，所述混合进气口11设置在燃烧器壳体1上靠近燃气进口的一端，所述混合进气管道12为燃烧器壳体1内除一次进气部件和二次进气部件所占空间之外的所有空间，烟气与空气混合气体通过混合进气口11经混合进气管道12输送至燃气锅炉内。
在一次燃气管道6、二次燃气管道9和混合进气管道上12均设有用于调节气体流量的阀门(图中未示出)。
参见图1和图4，在所述旋风叶片4的外周边上还有一个辅助筒体13，所述辅助筒体13与燃烧器壳体1同轴设置，其远离旋风叶片4的一端与燃气锅炉(图中未示出)通过法兰(图中未示出)连接；
参见图3，在所述辅助筒体与第二管道之间以及第二管道与燃烧器壳体内表面之间均设有耐火材料，所述耐火材料为陶瓷材料。
本发明所述的旋流超低NOX燃气燃烧器结构简单且设计巧妙，燃烧效率高，能够有效降低燃烧中火焰局部高温处的温度，有效降低NOX的生成，从而能有效降低氮氧化物排放量。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋流超低NOX燃气燃烧器，其特征在于，包括燃烧器壳体、一次进气部件、烟气与空气混合进气部件以及点火器，所述燃烧器壳体为圆柱形筒体结构，其一端为燃气进口而另一端为燃气出口；
所述一次进气部件包括与燃烧器壳体同轴设置的一次燃气管道以及沿燃气输送方向依次设置在一次燃气管道上的旋风叶片、稳燃挡板和一次燃气喷嘴，所述一次燃气管道的一端上设有一次燃气进气口且位于燃烧器壳体外部，用于外接一次燃气，而另一端从燃气进口位置插入燃烧器壳体内，所述一次燃气喷嘴设置在一次燃气管道插入端的端部，用于将一次燃气喷射至燃气锅炉内，所述旋风叶片和稳燃挡板的数量均为多个且均沿一次燃气管道插入端的外侧壁环向倾斜设置；
所述烟气与空气混合进气部件设置在燃烧器壳体上，用于输送烟气与空气混合气体；
所述点火器设置在旋风叶片外周边位置处，用于点燃燃气。
2.根据权利要求1所述的旋流超低NOX燃气燃烧器，其特征在于，所述稳燃挡板的数量为8个且间隔均匀设置；所述稳燃挡板倾斜设置的角度为45°。
3.根据权利要求2所述的旋流超低NOX燃气燃烧器，其特征在于，所述稳燃挡板为梯形结构，其材质为陶瓷。
4.根据权利要求3所述的旋流超低NOX燃气燃烧器，其特征在于，所述旋风叶片的数量为16个且间隔均匀设置；所述旋风叶片倾斜设置的角度为30°，所述旋风叶片为扇形结构。
5.根据权利要求1-4任一项所述的旋流超低NOX燃气燃烧器，其特征在于，还包括二次进气部件，所述二次进气部件包括二次进气转接筒、二次燃气管道和二次燃气喷嘴，所述二次进气转接筒为圆柱形筒体结构并与燃烧器壳体同轴设置，所述二次进气转接筒位于燃气进口位置并套设在一次燃气管道的外部，所述二次进气转接筒的内壁和外壁之间为空心结构，在二次进气转接筒的一端上设有二次燃气进气口且位于燃烧器壳体外部，用于外接二次燃气，而另一端环向间隔设有多个安装口并从燃气进口位置插入燃烧器壳体内，所述二次燃气管道设置在安装口上且二次燃气管道的数量与安装口的数量相同，所述二次燃气喷嘴设置在二次燃气管道远离安装口的一端端部，二次燃气由二次燃气进气口进入，依次通过二次进气转接筒、二次燃气管道并经二次燃气喷嘴喷射至燃气锅炉内。
6.根据权利要求5所述的旋流超低NOX燃气燃烧器，其特征在于，所述二次燃气管道的数量为四个且环向等间隔设置在二次进气转接筒上；每个所述二次燃气管道均包括第一管道和第二管道，所述第一管道垂直安装在二次进气转接筒的安装口上，所述第二管道与第一管道垂直连接，所述二次燃气喷嘴设置在第二管道上。
7.根据权利要求6所述的旋流超低NOX燃气燃烧器，其特征在于，还包括火焰探测器，所述火焰探测器设置在一次燃气喷嘴和二次燃气喷嘴之间的任意位置上，用以检测燃料燃烧情况和火焰温度，便于操作人员及时调整燃烧器的运行状态。
8.根据权利要求7任一项所述的旋流超低NOX燃气燃烧器，其特征在于，所述烟气与空气混合进气部件包括混合进气口和混合进气管道，所述混合进气口设置在燃烧器壳体上靠近燃气进口的一端，所述混合进气管道为燃烧器壳体内除一次进气部件和二次进气部件所占空间之外的所有空间，烟气与空气混合气体通过混合进气口经混合进气管道输送至燃气锅炉内。
9.根据权利要求8所述的旋流超低NOX燃气燃烧器，其特征在于，在一次燃气管道、二次燃气管道和混合进气管道上均设有用于调节气体流量的阀门。
10.根据权利要求9所述的旋流超低NOX燃气燃烧器，其特征在于，在所述旋风叶片的外周边上还设有一个辅助筒体，所述辅助筒体与燃烧器壳体同轴设置，其远离旋风叶片的一端与燃气锅炉通过法兰连接；
在所述辅助筒体与第二管道之间以及第二管道与燃烧器壳体内表面之间均设有耐火材料，所述耐火材料包括陶瓷材料。
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