扩散式全预混燃烧器的制作方法

本实用新型涉及一种燃烧器，具体来说，本实用新型涉及一种扩散式全预混燃烧器，其能够应用于各种类型的工业燃气锅炉、发电以及化工生产等。

背景技术：

燃烧器，是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃烧的装置统称，其根据应用环境不同可以区分为工业燃烧器、民用燃烧器等。以工业燃烧器为例，以是否预混合为标准，可以分为完全预混式燃烧器以及扩散式燃烧器等。

完全预混式燃烧器是按照完全预混燃烧方法设计的燃烧器，在燃烧之前，供给完成燃烧所需的全部空气，并使燃气与空气充分混合，再经过燃烧器的喷气管(或金属纤维燃烧头)喷出进行燃烧。这种燃烧器，由于预先混合均匀，所以能够在最佳的过剩空气系数下实现完全燃烧。因此，燃烧时温度比较均匀，不容易出现局部高温。所以氮氧化物的排放不会很高。但是，如果采用金属纤维表面燃烧就容易发生回火现象。

扩散式燃烧器是按照扩散式燃烧方法设计的燃烧器，燃烧所需的空气在燃烧过程中供给。这种燃烧器空气和燃气很难非常均匀的混合，容易出现局部高温，炉膛内温度分配不均匀，容易造成氮氧化物排放升高。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术中完全预混式燃烧器以及扩散式燃烧器所存在的不足，提供了一种扩散式全预混燃烧器，其能够解决完全预混式燃烧器所存在的容易回火、不安全的问题以及扩散式燃烧器所存在的氮氧化物排放难以降低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案在于：一种扩散式全预混燃烧器，其包括顺次连接的风机、过渡段、混合段和机头，所述过渡段、混合段、机头内形成有连通的空腔，所述空腔内设置有中心枪，其中：

所述中心枪由所述过渡段延伸至所述机头，所述过渡段上设置有第一燃气进口，所述中心枪通过第一输送通道与所述第一燃气进口连通，所述中心枪位于所述机头的一端设置有烧嘴；

所述混合段上设置有第二燃气进口，所述混合段内设置有通过第二输送通道与所述第二燃气进口连通的气环，所述气环套设于所述中心枪之外，所述风机送入的空气与所述气环送入的燃气在所述混合段混合；

所述中心枪由所述机头的端部穿出，所述机头在端部位置设置有多个喷口。

作为优选方案，所述风机的进风口设置有混合器。

作为优选方案，所述气环沿其周向设置有多个支管，所述支管上开设有用于将来自所述第二燃气进口的燃气送入至所述混合段的分配孔。

作为优选方案，多个所述支管沿着所述气环的周向均匀分布，所述支管上开设有多个所述分配孔。

作为优选方案，多个所述支管在所述气环上呈“米”字形布置。

作为优选方案，所述混合段和/或所述机头内设置有套设于所述中心枪之外、用于混合燃气和空气的旋流器。

作为优选方案，所述旋流器在所述混合段和/或所述机头内逆向布置。

作为优选方案，所述机头的端部内固定有稳焰盘，所述稳焰盘套设于所述中心枪之外，多个所述喷口设置于所述稳焰盘上。

作为优选方案，所述稳焰盘包括圆筒段以及位于所述圆筒段靠近所述混合段一端的锥筒段，所述锥筒段远离所述圆筒段的一端的直径大于靠近所述圆筒段的一端的直径，所述圆筒段的端部设置有端盖，所述喷口包括设置在所述锥筒段上的外圈喷射口以及设置在所述端盖上的内圈喷射口。

作为优选方案，所述外圈喷射口为圆形，所述外圈喷射口以其中心线垂直于所述锥筒段的锥面的方式设置。

作为优选方案，所述内圈喷射口为圆形，所述内圈喷射口以其中心线平行于所述中心枪的中心线的方式设置。

作为优选方案，所述机头在端部的位置设置有圆形盖板，所述圆形盖板包括圆形外面板以及由所述圆形外面板的中间位置突出的圆形内面板，所述喷口包括设置在所述圆形内面板的第一分度圆位置的第一圆孔、布置在相邻的两个所述第一圆孔之间的条形孔以及设置在所述圆形内面板的第二分度圆位置的第二圆孔。

作为优选方案，所述圆形外面板上设置有突出于所述圆形外面板的分配器，所述喷口还包括设置在所述分配器的侧面条形孔以及设置在所述分配器的正面的第三圆孔，所述分配器上穿设有燃气喷枪，所述燃气喷枪通过所述气环供应燃气。

作为优选方案，所述机头的端部设置有圆形堵板，所述喷口包括设置在所述圆形堵板上的喷气孔以及设置在所述机头的侧面的环向条形缝，所述环向条形缝靠近所述机头的端部。

作为优选方案，在所述机头的侧面的中间位置设置有平衡排气孔。

作为优选方案，所述机头在端部的位置设置有圆形盖板，所述圆形盖板包括圆形外面板以及由所述圆形外面板的中间位置凹入的圆形内面板，所述喷口包括设置在所述圆形内面板的第一分度圆位置的第一圆孔、设置在第二分度圆位置的第二圆孔、设置在第三分度圆位置的第三圆孔以及设置在相邻的两个所述第二圆孔之间的条形孔，所述第二圆孔的孔径大于所述第一圆孔以及所述第三圆孔的孔径，所述喷口还包括设置在所述圆形外面板的多个分度圆位置的第四圆孔以及设置在所述机头的侧面的环向条形缝。

作为优选方案，所述圆形外面板上还设置腰型孔，所述腰型孔上穿设燃气喷枪。

实施本实用新型的扩散式全预混燃烧器，具有以下有益效果：其中，中心枪的枪管内供给燃气，枪管外供风的方式，使得本实用新型的燃烧器保持了扩散式燃烧器的部分功能。喷口所采用的外圈喷射口与内圈喷射口的方式，能够将混合气体送至炉膛不同位置，使得火焰得以充分的展开，避免火焰过于集中，降低火焰的平均温度。中心枪与喷口采用错层布置的方式，即外圈喷射口距喉口前段最近、内圈喷射口次之，中心枪距离喉口最远，这种错层、错位布置的燃烧器形成不同的压力场区域，能够使得气流产生回旋流，形成内循环，充分燃烧，降低氮氧化物。当选择两级旋流器逆向布置时，能够加强空气与燃气的混合效果，混合气体送入炉膛内即刻完全燃烧，降低氮氧化物。支管在气环上呈米字型布置，能够达到均匀分配燃气的目的。第二种方式的机头，设置多个燃气喷枪，能够扩大扩散式燃烧的占有比例，此外，稳定了维持炉膛的永久火焰，避免燃烧器运行时可能出现的断火、熄火现象。第三种方式的机头，设置喷气孔以及平衡排气孔，当头部压力过高时，可以通过排气孔排出一定的混合器，保证炉内压力平稳。第四种方式的机头，结构更简单、加工更容易，成本更低，而且外圈是一个大的圆环，气体分配不受分配器形状的限制，分配的区域更宽广。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型的扩散式全预混燃烧器的一个实施例的剖视结构示意图，其示出了第一种机头；

图2为图1的左视图；

图3为图1的A部局部放大图；

图4为图1的B部局部放大图；

图5是本实用新型的第二种机头的示意图；

图6为图5的右视图；

图7是本实用新型的第三种机头的示意图；

图8是本实用新型的第四种机头的示意图；

图9是图8的右视图；

图10为本实用新型中，混合器的结构示意图。

其中，1-壳体；2-稳焰盘；3-内圈喷射口；4-外圈喷射口；5-中心枪；501-烧嘴；6-旋流器；7-气环；8-支管；801-分配孔；9-第一燃气进口；10-第二燃气进口；11-套管；12-混合器；13、13’-圆形盖板；14、14’-圆形外面板；15、15’-圆形内面板；16、16’-第一圆孔；17、17’-条形孔；18、18’-第二圆孔；19-分配器；20、20’-第三圆孔；21-燃气喷枪；22-圆形堵板；23-喷气孔；24-环向条形缝；25-平衡排气孔；26’-第四圆孔；27’-腰型孔；100-机头；200-混合段；300-过渡段；400-风机；500-进风口。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型进一步详细说明。

本实用新型是将预混式燃烧器与扩散式燃烧器的结合，取其各自的优势方面，以解决完全预混式燃烧器所存在的容易回火、不安全的问题以及扩散式燃烧器所存在的氮氧化物排放难以降低的问题。

参照图1、图2所示，本实用新型的一种扩散式全预混燃烧器，其采用第一种实施例的机头。该燃烧器包括顺次连接的风机400、过渡段300、混合段200和机头100。如图所示，过渡段300连接于风机400的出风口处，混合段200与过渡段300相接，机头100与混合段200相接，机头100最终输出可燃气体。过渡段300、混合段200、机头100内形成有连通的空腔(图中未标示)，该空腔可以作为空气与燃气的流动腔，风机400输送空气经过渡段300进入至混合段200，混合段200上送入有燃气，在此处空气与燃气开始接触混合，具体在下文介绍。

如图1示，空腔内设置有中心枪5，该中心枪5保持了扩散式燃烧器的枪管中供气、枪管外供风的结构，并且这只中心枪5兼顾了点火枪的功能，该中心枪5在本实用新型的燃烧器点火成功之后，即转为燃烧器的中心枪5，并承担着燃烧器1％－30％的负荷。进一步，该中心枪5还有一个重要的作用就是维持着炉膛的永久火焰，在燃烧器运行当中始终保持工作的状态，这就解决了全预混燃烧器容易回火、不安全的问题。

如图1示，中心枪5由过渡段300延伸至机头100，过渡段300上设置有第一燃气进口9，中心枪5通过第一输送通道(图中未标)与第一燃气进口9连通，中心枪5位于机头100的一端设置有烧嘴501。中心枪5大致为筒状，第一输送通道位于中心枪5的侧面，燃气能由第一燃气进口9、第一输送通道输入至中心枪5内，之后，供给到烧嘴501。第一燃气进口9上旋拧有盲盖(图中未标)，打开盲盖后，可以将该第一燃气进口9与燃气供给装置连接。

参照图3所示，混合段200上设置有第二燃气进口10，混合段200内设置有通过第二输送通道(图中未标)与第二燃气进口10连通的气环7，气环7套设于中心枪5之外，风机400送入的空气与气环7送入的燃气在混合段200混合。气环7为燃烧器领域的常用件，其用于分配燃气，结合该图所示，外部燃气经由第二燃气进口10与第二输送通道进入至气环7内，气环7通过其自身设置的分配通道将该燃气分配至混合段200内，从而与风机400送入的空气进行初步混合。进一步结合图1所示，在本实用新型中，中心枪5之外套设有套管11，前述的中心枪5固定于该套管11内，稳焰盘2、旋流器6以及气环7均套设于该套管11之外。

如图3示，本实用新型中，气环7沿其周向设置有多个支管8，支管8上开设有用于将来自第二燃气进口10的燃气送入至混合段200的分配孔801。易于理解的是，支管8与气环7是连通的，从而能够将气环7的燃气输送经由分配孔801送入混合段200。作为一种优选方案，多个支管8沿着气环7的周向均匀分布，支管8上开设有多个分配孔801，如图中所示的，该多个分配孔801沿着支管8的长度方向布置，该分配孔801可以以3-6mm不同直径、不同倾斜角度进行设置。进一步优选，多个支管8在气环7上呈“米”字形布置，具体是指，气环7本身构成米字的中间交点，而支管8数量为八个，从而形成米字。采用米字形布置，气环7与机头100同轴，位于混合段200的尾部，环绕气环7布置的N个带有小孔的支管8，能够确保每个支管8上喷出的气体基本一致，达到均匀分配的目的。

此外，为实现空气与燃气的良好混合，混合段200和/或机头100内设置有套设于中心枪5之外、用于混合燃气和空气的旋流器6，旋流器6位于气环7与稳焰盘2之间，在图1所示的本实用新型中，混合段200和机头100内均设置有旋流器6，具体而言，在混合段200的后部以及机头100的后部，位于过渡段300前的旋流器6距离气环7为5-20mm。进一步的，旋流器6在混合段200和机头100内逆向布置。混合气体经过采用两级逆向布置旋流混合器，加强混合效果，混合气体送入炉膛内即刻完全燃烧，降低氮氧化物的排放。另外，混合气体从机头100以高速喷射而出，对机头100部分有极佳的冷却效果，避免机头100温度过高的问题。旋流器6的叶片角度，可以为0-50°全覆盖。

参照图4进一步结合图2示，机头100内固定有稳焰盘2，稳焰盘2套设于中心枪5之外，稳焰盘2上设置有多个喷口，喷口与烧嘴501在机头100的轴向位置可以不同，相错开。稳焰盘2可以通过固定板固定于机头100的壳体1，该壳体1为管状钢制壳体。

如图4示，稳焰盘2包括圆筒段(图中未标)以及位于圆筒段靠近混合段200一端的锥筒段(图中未标)，此处，圆筒段与锥筒段的壁厚均匀。锥筒段远离圆筒段的一端的直径大于靠近圆筒段的一端的直径，圆筒段的端部设置有端盖(图中未标)，喷口包括设置在锥筒段上的外圈喷射口4以及设置在端盖上的内圈喷射口3。外圈喷射口4与内圈喷射口3分布在不同的分度圆上。优选，外圈喷射口4为圆形，外圈喷射口4以其中心线垂直于锥筒段的锥面的方式设置。进一步，内圈喷射口3为圆形，内圈喷射口3以其中心线平行于中心枪5的中心线的方式设置。

喷口采用分层(沿机头100径向)、分段布置将混合气体送至炉膛不同位置，使火焰得以充分展开，避免火焰过于集中，降低火焰的平均温度。内、外层采用不同的分度圆进行燃气的供给，中心枪5采用扩散式燃烧，稳焰盘2及中心枪5采用分段供给燃料的方式进行降排。按照负荷的分配，全预混部分可以(通过混合段完成)承担燃烧器70％-99％的负荷，中心枪5承担燃烧器1％－30％的负荷。中心枪5与喷射口的布置形式为错层布置，外圈喷射口4距离喉口前段最近、内圈喷射口3其次、中心枪5距喉口最远。通过错层、错位布置的燃烧器机头100，形成不同的压力场区域，能够使气流产生回旋流，形成内循环，充分燃烧，降低氮氧化物的排放。

参照图5、图6所示，其示出了第二种实施例的机头，在此仅描述机头部分。

机头100呈圆筒状，机头在端部的位置设置有圆形盖板13，圆形盖板13包括圆形外面板14以及由圆形外面板14的中间位置突出(或者说是隆起)的圆形内面板15，喷口包括设置在圆形内面板15的第一分度圆位置的第一圆孔16、布置在相邻的两个第一圆孔16之间的条形孔17(条形孔17与第一圆孔16交错布置)以及设置在圆形内面板15的第二分度圆位置的第二圆孔18。以机头中心轴为圆心，同轴最中心布置有中心枪5(兼顾点火枪)，同轴第一分度圆布置有多个第一圆孔16及条形孔17，第一圆孔16的直径范围为10—50mm。同轴的第二分度圆布置有多个第二圆孔18，其孔径范围为5—20mm，小于第一圆孔16。并且以上三部分同布在圆形内面板15上，机头的圆形内面板15高出圆形外面板14。

进一步，圆形外面板14上设置有突出于圆形外面板14的分配器19，喷口还包括设置在分配器19的侧面条形孔(图中未示出)以及设置在分配器19的正面的第三圆孔20，分配器19上穿设有燃气喷枪21，燃气喷枪21通过气环供应燃气。同轴第三分度圆布置多个混合气分配器19，分配器19数量根据燃烧器容量确定，覆盖范围为2—12个。分配器19的正面开有直径范围为3—50mm圆形(或多边形)孔，分配器19的侧面开有长条孔(即长方形)，覆盖范围：长边10—200mm，宽边3—50mm。在每个分配器19中布置1—4只燃气喷枪21，喷枪的顶端高出分配器19顶板，且分配器19顶板又高出机头外面板。分配器19内布置多只燃气喷枪21。其目的有两个：一是扩大扩散式燃烧的占有比例，保证扩散式燃烧占总燃烧器的比例覆盖范围为1－50％的负荷；二是由于增加燃气喷枪的数量，更加稳定了维持炉膛的永久火焰，避免燃烧器运行时可能出现的断火、熄火现象，运行的安全性更高。

参照图7所示，其示出了第三种实施例的机头，在此仅描述机头部分。

机头100的端部设置有圆形堵板22，喷口包括设置在圆形堵板22上的喷气孔23以及设置在机头的侧面的环向条形缝24(例如，多个宽度尺寸较小的环形孔)，环向条形缝24靠近机头的端部。进一步，在机头的侧面的中间位置设置有平衡排气孔25。机头为筒状壳体，后部与混合段相连。机头前部顶端为圆形堵板22，在堵板上布置有N个圆形(或多边形)尺寸相等(或不等)的喷气孔23，孔洞的直径覆盖3—20mm。沿筒状壳体环向且距离堵板5—20mm出布置有环向条形缝24，缝隙宽度3—30mm。在燃烧头的中部布置有平衡排气孔25，当头部压力过高时，可以通过中部的平衡孔排出一定量的混合气，保证炉内压力平稳。

参照图8、图9，其示出了第四种实施例的机头，在此仅描述机头部分。

如图8、图9，机头在端部的位置设置有圆形盖板13’，圆形盖板13’包括圆形外面板14’以及由圆形外面板14’的中间位置凹入的圆形内面板15’，喷口包括设置在圆形内面板15’的第一分度圆位置的第一圆孔16’、设置在第二分度圆位置的第二圆孔18’、设置在第三分度圆位置的第三圆孔20’以及设置在相邻的两个第二圆孔18’之间的条形孔17’，第二圆孔18’的孔径大于第一圆孔16’以及第三圆孔20’的孔径。

进一步，喷口还包括设置在圆形外面板14’的多个分度圆位置的第四圆孔26’以及设置在机头的侧面的环向条形缝(图中未示)。另外，圆形外面板14’上还设置腰型孔27’，腰型孔27’上穿设燃气喷枪(图中未示)。该实施例将第二种实施例机头上的多个分配器19，合并为一个大圆环，圆环的侧面开有3～20mm的条形缝，采用这种机头与第二种实施例机头相比：结构更简单、加工更容易，成本更低，而且外圈是一个大的圆环，气体分配不受分配器形状的限制，分配的区域更宽广。

参照图10所示，本实用新型的扩散式全预混燃烧器还包括一个混合器12，其安装于风机的进风口500位置，该混合器可以采用诸如螺栓连接等方式连接在风机的进风口500处。

这种燃烧器的排放指标可以在不加烟气再循环技术的条件下，氮氧化物可以稳定控制在50mg/Nm3以下，如果采用烟气再循环技术(FGR)，氮氧化物可以稳定控制在30mg/Nm3以下。由于这种燃烧器结构简单、生产成本低，使用中采用多种综合技术降排，运行中操作简单、安全可靠、运行成本低。所以会有很高的使用及推广价值，将在市场上广泛运用，是目前国内外低氮排放的前沿产品，符合国家倡导的安全、环保、节能设备要求，将会广泛使用于各种不同的生产领域。本实用新型的这种扩散式全预混燃烧器，解决了金属纤维表面式全预混燃烧器容易回火、不安全的问题；解决了扩散式燃烧器空气和燃气很难非常均匀的混合，容易出现局部高温，炉膛内温度分配不均匀，容易造成氮氧化物排放升高的问题；解决了扩散式燃烧风燃比混合较差的问题；解决了金属纤维表面式全预混燃烧器日常维护工作量较大的问题；解决了金属纤维表面式全预混燃烧器混合器及燃烧头堵塞问题。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。