一种新型低氮氧化物燃烧器结构的制作方法

本发明涉及一种燃烧器结构，具体为一种新型低氮氧化物燃烧器结构，属于天然气洁净燃烧应用技术领域。

背景技术：

NOx是一种重要的大气污染物，是引发酸雨、雾霾的重要因素。随着环保要求的日益提高，对于NOx排放量的限制也日趋严格。近些年，以天然气等气体作为燃料的清洁型燃气燃烧器得到了大力发展。燃气燃烧器具有安全高效、操作简便等优点。但燃气燃烧器的NOx污染物排放仍有很大的改善空间，人们仍在努力寻找着降低污染物排放的各种技术手段。因此，一种新型低氮氧化物燃烧器结构的设计对于组织燃烧、降低污染物排放尤为重要。

燃气燃烧器通过将天然气和空气进行混合并组织燃烧来达到释放热量的目的。通过合理的设计燃烧器结构，在保证燃烧可靠、高效的基础上，尽可能减少局部高温区的产生，使天然气和空气混合均匀，从而抑制燃烧过程中NOx的生成、减少NOx的排放量。

对比专利：中国专利：CN105135432A”和“CN103842724B”中涉及到的燃气燃烧器已经在设计理念和结构形式上进行改善和提升，但是这些发明生成的污染物尤其是氮氧化物还不能满足日益提高的环保要求。因此，仍然需要更加合理有效的一种低氮氧化物燃气燃烧器结构形式来组织燃烧和控制污染物排放。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决现有燃气燃烧器中天然气和空气的掺混效果差，影响组织燃烧和降低污染物生成的问题而提供一种新型低氮氧化物燃烧器结构。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种新型低氮氧化物燃烧器结构，包括内部天然气通道和助燃气通道，所述内部天然气通道前端设有天然气气室，且天然气气室顶端布置有径向天然气喷射孔；所述内部天然气通道的外壁面布置有多个外围天然气支管，且外围天然气支管顶端开有径向天然气射流孔和轴向天然气射流孔；所述外围天然气支管包含向中心倾斜的内侧旋流支管和向外围倾斜的外侧旋流支管，内侧旋流支管和外侧旋流支管交错布置；所述助燃气通道分为内层轴向助燃气通道、中间层旋流助燃气通道、外层轴向助燃气通道，且中间层旋流助燃气通道包含空气旋流装置。

优选的，所述空气旋流装置的叶片个数为6～12个。

优选的，所述空气旋流装置的旋流角度为25°～60°。

优选的，所述外围天然气支管的个数为6～12个。

优选的，所述径向天然气喷射孔的直径为4～10mm。

优选的，所述径向天然气喷射孔的个数为6～10个。

优选的，所述径向天然气射流孔和轴向天然气射流孔的直径为1～4.5mm。

优选的，所述每个外围天然气支管上的径向天然气射流孔和轴向天然气射流孔的个数为16～32个。

本发明的有益效果是：该种新型低氮氧化物燃烧器结构通过内部天然气通道以及助燃气通道，将燃料分为内、外两级，空气分成三级，形成分级燃烧。通过内侧旋流支管、外侧旋流支管、空气旋流装置的共同作用，使天然气在燃烧器的径向方向上达到最优的均匀分布效果，保证燃烧器出口处速度分布合理，燃料气和助燃空气配比合理、掺混均匀，合理控制燃烧区域，从而保证燃烧的稳定性和良好的NOx减排效果。

附图说明

图1为本发明的一种新型低氮氧化物燃烧器结构内部结构示意图；

图2为本发明的一种新型低氮氧化物燃烧器结构的整体结构示意图；

图3为本发明的一种新型低氮氧化物燃烧器结构的A处结构剖视图。

图中：1、内部天然气通道；2、助燃气通道；3、天然气气室；4、径向天然气喷射孔；5、外围天然气支管；6、径向天然气射流孔；7、轴向天然气射流孔；8、内侧旋流支管；9、外侧旋流支管；10、内层轴向助燃气通道；11、中间层旋流助燃气通道；12、外层轴向助燃气通道；13、空气旋流装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3所示，一种新型低氮氧化物燃烧器结构，包括内部天然气通道1以及助燃气通道2，进入内部天然气通道1的天然气分为两部分，一部分进入前端的天然气气室3，从气室顶端的径向天然气喷射孔4喷出；另一部分天然气进入周向均匀分布的外围天然气支管5，通过外围天然气支管5顶端的径向天然气射流孔6和轴向天然气射流孔7喷出；其中，根据外围天然气支管5顶端端面的倾斜方向分为向中心倾斜的内侧旋流支管8和向外围倾斜的外侧旋流支管9两种，两种支管交错间隔布置；助燃空气进入助燃气通道2后分成三部分，分别进入内层轴向助燃气通道10、中间层旋流助燃气通道11、外层轴向助燃气通道12；其中，进入内层轴向助燃气通道10的助燃空气同来自天然气喷射孔4的天然气相互掺混，形成稳定的中心燃烧区域；进入中间层旋流助燃气通道11的空气，经过空气旋流装置13的作用形成强旋流气体，同来自径向天然气射流孔6和轴向天然气射流孔7的天然气均匀混合，形成中间的过渡燃烧区域；进入外层轴向助燃气通道12的空气，形成高速度轴向空气环，同来自径向天然气射流孔6和轴向天然气射流孔7的天然气均匀混合，使天然气在径向方向上均匀分布，并通过较高的气流速度控制燃烧器下游火焰的形状和范围；通过内、外层天然气分配方式以及相应的三层空气分配方式的共同作用，在燃烧器下游形成高效、可靠的燃烧场；通过将天然气合理均匀的进行分布，有效降低局部高温区的范围，抑制NOx的生成。

作为本发明的一种技术优化方案，空气旋流装置13的叶片个数为6～12个，使其工作效率高。

作为本发明的一种技术优化方案，空气旋流装置13的旋流角度为25°～60°，整体更加合理。

作为本发明的一种技术优化方案，外围天然气支管5的个数为6～12个。

作为本发明的一种技术优化方案，径向天然气喷射孔4的直径为4～10mm。

作为本发明的一种技术优化方案，径向天然气喷射孔4的个数为6-10个。

作为本发明的一种技术优化方案，径向天然气射流孔6和轴向天然气射流孔7的直径为1～4.5mm，制造成本低。

作为本发明的一种技术优化方案，每个外围天然气支管5上的径向天然气射流孔6和轴向天然气射流孔7的个数为16-32个，保证燃烧器出口处速度分布合理。

本发明在使用时：天然气通过内部天然气通道1进入后分为两部分，一部分进入前端的天然气气室3，从气室顶端的径向天然气喷射孔4喷出；另一部分天然气进入外围天然气支管5，通过天然气支管5顶端的径向天然气射流孔6和轴向天然气射流孔7喷出。助燃空气进入助燃气通道2后分成三部分，分别进入内层轴向助燃气通道10、中间层旋流助燃气通道11、外层轴向助燃气通道12。进入内层轴向助燃气通道10的助燃空气同来自天然气喷射孔4的天然气相互掺混；进入中间层旋流助燃气通道11的空气，经过空气旋流装置13的作用形成强旋流气体，同来自径向天然气射流孔6和轴向天然气射流孔7的天然气均匀混合；进入外层轴向助燃气通道12的空气，形成高速度轴向空气环，同来自径向天然气射流孔6和轴向天然气射流孔7的天然气进行均匀掺混。受各级旋流装置产生的混合效果和剪切作用，燃烧区域内天然气和助燃空气进行剧烈的物质和热量传递，共同形成稳定、高效的燃烧区域。通过内、外层天然气分配方式以及相应的三层空气分配方式的共同作用，在燃烧器下游形成高效、可靠的燃烧场。通过将天然气合理均匀的进行分布，有效降低局部高温区的范围，抑制NOx的生成。

其中，整个燃烧区分为富燃料中心燃烧区域、贫燃料过渡燃烧区域和贫燃料外围燃烧区域三部分。中心燃烧区通过局部的富燃料抑制NOx的生成；过渡燃烧区和外围燃烧区为贫燃料预混合气体，燃烧温度低，同样起到减少NOx排放的效果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。