太极旋流扩散式低氮氧化物排放燃烧头的制作方法

本发明涉及一种燃烧头，特别是一种太极旋流扩散式低氮氧化物排放燃烧头。

背景技术：

气体燃料相对于燃煤、燃油而言是一种更优质、高效、清洁的锅炉燃料，其着火温度相对较低，火焰传播速度快，燃烧速度快，较为容易实现自动输气、混合、燃烧过程，因此在燃气锅炉技术领域具有广泛的应用。但传统的燃气锅炉燃烧器采用的是有焰燃烧途径，存在燃气与空气混合效果较差、炉膛内温度分布不均匀从而导致不完全燃烧产物—氮氧化物的含量较高的问题，不仅燃烧热较低，而且对大气的污染严重。

传统的燃气锅炉燃烧器一般采用金属纤维表面燃烧方式，以及采用二次烟气再循环等措施，安装复杂，制造成本高，锅炉热效率较低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种太极旋流扩散式低氮氧化物排放燃烧头，其安装简单，制造成本低，锅炉热效率高，且氮氧化物排放量低。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种太极旋流扩散式低氮氧化物排放燃烧头，它包括导向火焰筒及与该导向火焰筒连接的旋转法兰，该导向火焰筒与该旋转法兰内部形成连贯的空气通道，该空气通道末端与该旋转法兰的空气接口连通；该空气通道内沿该空气通道轴向设有燃气连接管，该燃气连接管一端连接至该旋转法兰底部的燃气接口，另一端位于该导向火焰筒末端内侧，并连接燃气喷嘴；该燃气喷嘴向外延伸出该导向火焰筒，且呈外径和内径均逐渐缩小的螺旋型；该燃气喷嘴内侧套设有圆环通道板，该圆环通道板沿圆周方向间隔设有若干空气通孔，各空气通孔外侧设有凸起的旋流片；该圆环通道板还穿设有电子点火器，该电子点火器的点火端位于该燃气喷嘴中部。

进一步的，所述旋流片使所述空气通孔的朝向与所述燃气喷嘴的螺旋方向相同。

进一步的，所述圆环通道板与所述燃气喷嘴之间还设有圆环状的稳焰盘。

进一步的，所述燃气连接管设有流量调节阀。

进一步的，所述空气接口设有调节风门。

进一步的，所述流量调节阀和调节风门均连接至伺服控制机构。

进一步的，所述旋流片连接气动元件，该气动元件能调节该旋流片的角度。

进一步的，所述燃气喷嘴设有火焰监测器。

一种太极旋流扩散式低氮氧化物排放燃烧头，包括多个上述的燃烧头，各燃烧头的燃气接口均并联连接至燃气管。

进一步的，多个所述燃烧头排列呈矩形、环形、椭圆形、菱形或正六边形。

本发明的有益效果是：本发明根据太极旋转运动，同向旋转形成阴阳混合的原理，设计出一种旋流扩散混合方式的燃烧、达到低氮氧化物排放的燃烧头，是一种可适应于热值不低于5000kcal/nm³燃气、覆盖不同功率范围的实现全自动控制、负荷、空燃比连续调节及安全联锁燃烧器、氮氧化物(nox)排放低于30mg/nm³的燃烧头。与当今国内、外主流低氮排放燃烧头相比，该燃烧头主要特征是：不采用金属纤维表面燃烧方式，也不采用二次烟气再循环等措施，与普通燃气燃烧头一样进行安装调试，排放物中的氮氧化物(nox)就能低于30mg/nm³。这种燃烧头，不但可适应低位热值不低于5000kcal/nm³的燃气，可覆盖单台输出功率从350kw～50400kw的燃烧器，通过将多个燃烧头进行不同方式组合，还可适用于单台输出功率更大的燃烧器。总体来说具有下列优点：

1、本发明克服了金属纤维表面燃烧的高过剩空气系数的缺点，极大地提高了锅炉热效率；

2、本发明克服了二次烟气再循环带来的系统复杂、燃烧稳定性差和冷凝水腐蚀等缺点，大大简化了组成系统，提高了燃烧的稳定性、操作性和维修性。

附图说明

图1是本发明太极旋流扩散式低氮氧化物排放燃烧头的主视图。

图2是本发明太极旋流扩散式低氮氧化物排放燃烧头的剖视图。

图3是本发明太极旋流扩散式低氮氧化物排放燃烧头的仰视图。

图4是本发明太极旋流扩散式低氮氧化物排放燃烧头的左视图。

图5是本发明太极旋流扩散式低氮氧化物排放燃烧头的右视图。

图6是本发明太极旋流扩散式低氮氧化物排放燃烧头的原理图。

图7是本发明太极旋流扩散式低氮氧化物排放燃烧头的燃气扩散效果图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1-图5所示，本发明提供一种太极旋流扩散式低氮氧化物排放燃烧头，它包括可对火焰进行导向整形的导向火焰筒1及与该导向火焰筒1连接的旋转法兰2。

如图2所示，该导向火焰筒1与该旋转法兰2内部形成连贯的空气通道3，该空气通道3末端与该旋转法兰2的空气接口21连通。该空气通道3内沿该空气通道3轴向设有燃气连接管4，该燃气连接管4一端连接至该旋转法兰2底部的燃气接口22，另一端位于该导向火焰筒1末端内侧，并连接燃气喷嘴5。

如图1、图2、图4所示，该燃气喷嘴5向外延伸出该导向火焰筒1，且呈外径和内径均逐渐缩小的螺旋型。该燃气喷嘴5内侧套设有圆环通道板6，该圆环通道板6沿圆周方向间隔设有若干空气通孔，各空气通孔外侧设有凸起的旋流片61。优选的，该旋流片61使该空气通孔的朝向与该燃气喷嘴5的螺旋方向相同。圆环通道板6既是空气的流通供给通道，又可以固定燃气连接管4。

如图2所示，该圆环通道板6还穿设有电子点火器7，该电子点火器7的点火端位于该燃气喷嘴5中部，可点燃烛火火焰。该圆环通道板6与该燃气喷嘴5之间还设有圆环状的稳焰盘8。

该燃气连接管4可以设置流量调节阀，该空气接口21可以设置调节风门，该流量调节阀和调节风门均连接至伺服控制机构，该燃气喷嘴5设有火焰监测器，这样，就可实现燃烧时的自动控制及燃烧负荷和空/燃比的连续比例调节。另外，本发明的圆环通道板6上的旋流片61的角度(出风方向)可以通过气动元件进行调节，以调节环形平流风的包拢作用，进而可有效地控制燃烧火焰的形状和尺寸。如果对燃烧头进行检修或保养时，可通过旋转法兰2将其摇开。

本发明的原理，如图6、图7所示，中心燃气在压力作用下，通过撞击燃气喷嘴5螺旋上升式分界面后，形成向炉膛扩散的多分界面均匀倒锥形高速旋流(三维)燃气层，助燃空气经多个旋流片切割，以相同的旋流方向高速喷出，形成多头中间空心螺旋环状气流柱，两股气流以不同的速度、相同的旋向、在不同的界面进行均匀扩散混合，形成分级、分区快速混合，使燃气达到充分混合。混合气体被点燃后，在不同位置和层面形成分级燃烧、浓淡燃烧。而两股气流以相同旋向、不同速度高速旋转，加上中间稳焰盘8稳焰作用，形成中心空洞的椭圆球形火焰。这样，由于分级燃烧和浓淡燃烧，加上均匀旋流混合，使燃烧迅速、火焰分散、温度分布均匀，无高温点聚集，氮氧化物(nox)生成就大大减少。通过配置的控制系统对燃气流量和助燃空气流量大小进行比例调节后，就可实现负荷大小自动控制。

本发明的燃烧头与当今主流低氮类型(表面燃烧、烟气再循环)燃烧头有很大区别，其主要特征是：一、中心燃气喷嘴5为空心锥形螺旋燃气喷嘴；中心燃气在压力作用下，通过撞击喷嘴螺旋上升式分界面后，形成向炉膛扩散的多分界面均匀倒锥形高速旋流(三维)燃气层；二、助燃空气通道有多个旋流片61分布在环形通道板上，助燃空气经多个旋流片61切割，以相同的旋流方向高速喷出，形成多头中间空心螺旋圆柱气流；三、在中心螺旋燃气喷嘴5与空气旋流片61之间设置了火焰稳焰盘8，稳焰盘8形成中心负压区，使热气流返回，确保火焰连续。

本发明的太极旋流扩散式低氮氧化物排放燃烧头，还可以多个组合在一起，各燃烧头的燃气接口均并联连接至燃气管。多个该燃烧头排列呈矩形、环形、椭圆形、菱形或正六边形，形成不同功率、适应不同炉膛形状燃烧器。

综上所述，本发明的优点如下：

1)本发明适用于燃烧低位热值不小于5000kcal/nm³(标态)的各类气体燃料(液化气、天然气、沼气)。

2)本发明系列产品单台输出功率范围一般为350kw～50400kw，采用多头组合可使单台燃烧器输出功率达到80000kw甚至更大。

3)本发明可配套一体式、分体式、热风型等不同类型燃烧器上，实现自动程序控制、负荷自动调节和自动安全联锁功能。

4)本发明综合燃烧效率不低于99.3％，烟气中o2≤4.0％，co≤20mg/nm³，nox≤30mg/nm³。

5)本发明燃烧方式为强力旋流扩散、混合燃烧，无回火爆炸危险发生。

6)本发明通过调节圆环通道板处环形平流风的包拢作用可有效地控制燃烧火焰的形状和尺寸。

7)本发明可将多个燃烧头进行不同方式的组合(矩形、环形等)，形成不同功率、适应不同炉膛形状燃烧器。

上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。