一种尾气喷管组件及低氮燃烧器的制作方法

本实用新型涉及黄磷化工技术领域，具体涉及一种尾气喷管组件及低氮燃烧器。

背景技术：

电热法生产黄磷过程中会副产出大量的黄磷尾气，黄磷尾气属于可燃工业尾气，尾气成份复杂，具体有85％～95％的co，以及磷、硫、氟、砷、co2、n2、h2等杂质。黄磷尾气作为热能回收利用和绿色制造的燃料气，与传统的燃料气相比，具有不同的特点和燃烧方式，需要使用专门的燃烧设备。

烟气脱除氮氧化物技术分为燃烧过程中脱氮和燃烧后脱氮两大类型，燃烧中脱氮的技术性能和经济性更显著，燃烧器即属于燃烧中脱氮。

gb13271-2014中，锅炉大气污染物排放标准中的氮氧化物指标最低要求为200mg/nm³。现有的黄磷尾气燃烧器均为常规且非低氮环保型的燃烧器，使得锅炉尾部烟道烟气出口处的氮氧化物含量高达400～600mg/nm³，距离标准相差较大。

虽然现有的燃烧器作为锅炉、加热炉等特种工业设备的一个部件，可实现较高的黄磷尾气燃烧效率，但在燃烧过程中，并没有解决以热力型氮氧化物为高浓度占比的烟气排放问题，更没有高效解决排放烟气中氮氧化物浓度超标的环保问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种尾气喷管组件及低氮燃烧器，有助于黄磷尾气与助燃空气更好的相互掺混，提高低氮燃烧效果，降低低氮氧化物浓度。

本实用新型第一方面提供一种尾气喷管组件，设置于低氮燃烧器内，其包括尾气进气管，上述尾气进气管的外侧壁沿周向连接有多个尾气喷管，上述尾气喷管包括：

第一管体，其一端连接上述尾气进气管；

第二管体，其与上述第一管体连接，且第二管体与上述尾气进气管平行设置，上述第二管体远离第一管体的端部设有尾气喷嘴，相邻尾气喷管的尾气喷嘴交错设置，每个尾气喷嘴的轴线与上述尾气进气管轴线之间的锐角α在20°～40°之间；

当一个尾气喷嘴朝向尾气进气管的轴线设置，则相邻的尾气喷管朝向尾气进气管轴线的反向设置。

基于第一方面，在可能的实施例中，相邻两个尾气喷嘴的轴线与上述尾气进气管轴线之间的锐角不同。

本实用新型第二方面提供一种具有上述尾气喷管组件的低氮燃烧器，其包括：

燃烧器本体，其相对两端分别为进气端和燃烧端，上述燃烧器本体内设有尾气喷管组件，上述尾气喷管组件的尾气进气管一端穿出上述进气端，另一端位于上述燃烧端，上述尾气喷管组件的尾气喷管未与尾气进气管连接的一端位于上述燃烧端内；

收口锥管，其设置于上述燃烧端内，上述收口锥管为向内收缩的锥形结构；

烟气进气管，其设置于上述燃烧器本体靠近燃烧端的侧壁；上述燃烧器本体内设有与烟气进气管连通的腔体；

烟气喷管，其设有多个，多个上述烟气喷管沿周向设置于上述燃烧器本体位于燃烧端的一端，上述烟气喷管一端与上述腔体连通，另一端与上述燃烧端连通。

基于第二方面，在可能的实施例中，上述烟气喷管包括相连的喷管导流段和喷射段，上述喷管导流段远离喷射段的一端与烟气进气管连通，上述喷射段朝向上述燃烧端的轴线倾斜设置。

基于第二方面，在可能的实施例中，上述喷管导流段和喷射段之间夹角γ为20°～40°。

基于第二方面，在可能的实施例中，上述收口锥管的锥角β为10°～30°。

基于第二方面，在可能的实施例中，上述烟气进气管内设有用于调节进气量大小的调节挡板。

基于第二方面，在可能的实施例中，上述燃烧器本体内还设有空气进气管，上述空气进气管包括依次在上述尾气进气管上层叠套设的多个空气导向管，每个空气导向管均与一个空气进口连通，上述空气进口位于上述燃烧器本体侧壁。

基于第二方面，在可能的实施例中，多个空气导向管包括内层导向管、中层导向管和外层导向管，上述内层导向管套设于尾气进气管，上述中层导向管套设于内层导向管，上述外层导向管套设于中层导向管，上述尾气喷管的第一管体穿设于上述内层导向管，其第二管体位于上述内层导向管和中层导向管之间。

基于第二方面，在可能的实施例中，每个空气导向管内均设有一个配风器。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型中的尾气喷管组件，通过将相邻尾气喷管的尾气喷嘴交错设置，朝向尾气进气管轴线设置的尾气喷嘴可将黄磷尾气向内聚拢喷射，朝向尾气进气管轴线的反向设置的尾气喷嘴可将黄磷尾气向外发散喷射，可防止黄磷尾气的可燃成分过度集中，使黄磷尾气在燃烧器出口的浓度均匀分布，并与助燃空气更好的相互掺混，进而使火焰温度均匀，不会出现局部高温区，以便于最大程度地减少热力型氮氧化物的生成，提高低氮燃烧效果，降低氮氧化物浓度。

(2)本实用新型中的低氮燃烧器，通过在燃烧端内设置收口锥管，利用收口锥管在空气进气管和尾气进气管的出口处形成微负压，卷吸该出口处外围的烟气，并回流燃烧器外围的烟气，以实现小范围的烟气再循环过程，对燃烧初期快速型和热力型氮氧化物的生成起到抑制作用。

(3)本实用新型中的低氮燃烧器，黄磷尾气燃烧后产生的高温烟气可通过烟气进气管进入腔体，然后再通过烟气喷管进入燃烧端，由烟气进气管和烟气喷管形成的独立的烟气再循环通道，加强低氮燃烧效果。

(4)本实用新型中的低氮燃烧器，烟气喷管包括相连的喷管导流段和喷射段，将多个烟气管的喷射段朝向燃烧端的轴线倾斜设置，使黄磷尾气燃烧后产生的高温烟气以一定角度喷入燃烧端，可进一步加强低氮燃烧效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例中尾气喷管组件的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中多个第二管体与尾气喷嘴的排列示意图；

图3为本实用新型实施例中单个第二管体与尾气喷嘴的连接示意图；

图4为本实用新型实施例中低氮燃烧器的结构示意图；

图5为图4中a的放大示意图；

图6为本实用新型实施例中多个烟气喷管的排列示意图；

图7为本实用新型实施例中单个烟气喷管的结构示意图。

附图标记：

1-尾气进气管；

2-尾气喷管，21-第一管体，22-第二管体，23-尾气喷嘴；

3-燃烧器本体，31-进气端，32-燃烧端，33-腔体；

4-收口锥管；

5-烟气进气管，51-调节挡板；

6-烟气喷管，61-喷管导流段，62-喷射段；

7-空气进气管，71-内层导向管，72-中层导向管，73-外层导向管；

8-空气进口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。

参见图1所示，本实用新型实施例提供一种尾气喷管组件，该尾气喷管组件设置于低氮燃烧器内。该尾气喷管组件包括尾气进气管。上述尾气进气管1的外侧壁沿周向连接由多个尾气喷管2，上述尾气喷管2包括第一管体21和第二管体22。

其中，第一管体21的一端连接上述尾气进气管1，第一管体21的另一端与第二管体22连接，第二管体22与上述尾气进气管1平行设置。可选地，尾气喷管2呈l形，第一管体21与第二管体22相互垂直连接。

参见图2和图3所示，上述第二管体22远离第一管体21的端部设有尾气喷嘴23，相邻尾气喷管2的尾气喷嘴23交错设置，每个尾气喷嘴23的轴线与上述尾气进气管1轴线之间的锐角α在20°～40°之间。

当一个尾气喷嘴23朝向尾气进气管1的轴线设置，则相邻的尾气喷管2朝向尾气进气管1轴线的反向设置。

本实施例的尾气喷管组件，通过将相邻尾气喷管2的尾气喷嘴23朝相反方向设置，朝向尾气进气管1轴线设置的尾气喷嘴23可将黄磷尾气向内聚拢喷射，朝向尾气进气管1轴线的反向设置的尾气喷嘴23可将黄磷尾气向外发散喷射，可防止黄磷尾气的可燃成分过度集中，使黄磷尾气在燃烧器出口的浓度均匀分布，并与助燃空气更好的相互掺混，进而使火焰温度均匀，不会出现局部高温区，以便于最大程度地减少热力型氮氧化物的生成，提高低氮燃烧效果，降低氮氧化物浓度。

可选地，相邻两个尾气喷嘴23的轴线与上述尾气进气管1轴线之间的锐角α可相同或不同。本实施例中，相邻两个尾气喷嘴23的轴线与尾气进气管1轴线之间的锐角不同。

本实施例中，尾气喷管2的数量可根据燃烧器的喷燃流量确定。

本实用新型实施例还提供一种具有上述尾气喷管组件的低氮燃烧器，低氮燃烧器属于可燃工业废气专用环保燃烧设备，主要用于黄磷尾气和其他尾气的燃烧。

参见图4和图5所示，该低氮燃烧器包括燃烧器本体3、收口锥管4、烟气进气管5和烟气喷管6。

燃烧器本体3呈筒状结构，燃烧器本体3的相对两端分别为进气端31和燃烧端32，上述燃烧器本体3内设有上述尾气喷管组件。上述尾气喷管组件的尾气进气管1一端穿出上述进气端31，另一端位于上述燃烧端32处。尾气喷管组件的尾气喷管2未与尾气进气管1连接的一端位于上述燃烧端32内，即第二管体22的端部位于上述燃烧端32内。

收口锥管4设置在上述燃烧端32内，上述收口锥管4为向内收缩的锥形结构，且为自进气端31向燃烧端32方向收缩。相应的，燃烧端端部为向外扩张的锥形结构。本实施例中，收口锥管4的锥角β为10°～30°。可选地，收口锥管4的锥角β为20°。

烟气进气管5设置在上述燃烧器本体3靠近燃烧端的侧壁上。上述燃烧器本体3内设有与烟气进气管5连通的腔体33。

参见图6所示，烟气喷管6设有多个，多个上述烟气喷管6沿周向设置在上述燃烧器本体3位于燃烧端32的一端，且烟气喷管6一端与上述燃烧端32连通，烟气喷管6的另一端与上述腔体33连通，进而与烟气进气管5连通。

本实施例的低氮燃烧器，通过在燃烧端32内设置收口锥管4，气流从收口锥管4内贴壁流动过程中，会在收口锥管4的出口处形成微负压，卷吸出口处外围的烟气，回流燃烧器外围的烟气，以实现小范围的烟气再循环过程，对燃烧初期快速型和热力型氮氧化物的生成起到抑制作用。

另外，还可将黄磷尾气燃烧后产生的高温烟气通过烟气进气管5进入腔体33，然后再通过烟气喷管6进入燃烧端32，由烟气进气管5和烟气喷管6形成的独立的烟气再循环通道，加强低氮燃烧效果。

进一步地，上述烟气喷管6包括相连的喷管导流段61和喷射段62，上述喷管导流段61远离喷射段62的一端与烟气进气管5连通，上述喷射段62朝向上述燃烧端32的轴线倾斜设置，且各喷射段62的轴线交点位于燃烧端32的轴线上。

本实施例中，黄磷尾气燃烧后产生的高温烟气经过各换热管换热后，在锅炉出口末端的温度约300～400℃范围内，此温度范围内的烟气由于含有硫、磷、氟的化合物，腐蚀性很强，若直接与常温空气混合，烟气中含有的酸性蒸汽会凝结聚集成酸液，进而腐蚀燃烧器本体3及其内部所有零部件。

因此，需要采用独立流通通道对高温烟气进行处理，即高温烟气依次经过烟气进气管5和烟气喷管6的大尺度再循环后，喷入燃烧的一级火焰区域，且喷入方向与燃烧器本体3的中心轴线具有一定角度，以便于进一步加强低氮燃烧效果。

参见图7所示，可选地，上述喷管导流段61和喷射段62之间夹角γ为20°～40°。本实施例中，喷管导流段61和喷射段62之间夹角γ为30°。

进一步地，上述烟气进气管5内设有用于调节进气量大小的调节挡板51。通过旋转调节挡板51，可控制进入烟气进气管5内高温烟气的流量，以避免烟气流量过大造成的局部温度过高，或燃烧不稳定。

本实施例中，上述燃烧器本体3内还设有空气进气管7，上述空气进气管7包括依次在上述尾气进气管1上层叠套设的多个空气导向管，每个空气导向管均与一个空气进口8连通，多个空气进口8均设置于上述燃烧器本体3侧壁上。

本实施例中，利用收口锥管4在空气进气管7和尾气进气管1的出口处形成微负压，卷吸空气进气管7和尾气进气管1的出口处外围的烟气，回流燃烧器外围的烟气，进而实现局部烟气回流的作用。

进一步地，多个空气导向管包括内层导向管71、中层导向管72和外层导向管73，因此，空气进口8也对应设有三个。上述内层导向管71套设在尾气进气管1的外侧，上述中层导向管72套设在内层导向管71的外侧，上述外层导向管73套设在中层导向管72的外侧。本实施例中，上述腔体33呈筒状，且位在外层导向管73的外侧。

由内层导向管71向燃烧端32导入一部分空气，尾气燃烧形成一级火焰，由中层导向管72向燃烧端32导入一部分空气，尾气燃烧形成二级火焰，由外层导向管73向燃烧端32导入一部分空气，尾气燃烧形成三级火焰，进而实现尾气的分级燃烧，有效控制尾气燃烧时的温度梯度。

进一步地，上述尾气喷管2的第一管体21穿设于上述内层导向管71，上述第二管体22位于上述和中层导向管72之间。通过朝向尾气进气管1轴线设置的尾气喷嘴23可将黄磷尾气向内层导向管71的出口处喷射，朝向尾气进气管1轴线的反向设置的尾气喷嘴23可将黄磷尾气向外层导向管73的出口处喷射，以便于黄磷尾气与助燃空气良好的相互掺混，形成稳定着火和燃烧的各种运行工况。

可选地，每个空气导向管内均设有一个配风器。

本实施例的低氮燃烧器，通过烟气喷管6、配风器和尾气喷管2的尾气喷嘴23之间的相配合，共同组织燃烧介质(黄磷尾气和空气)的流动，使燃烧器出口内部断面喷出的燃气浓度均匀，轴线方向断面分级燃烧。同时，利用收口锥管4实现局部小尺度烟气再循环的同时，进一步形成尾气的分级燃烧，从而降低氮氧化物的形成，减少后期烟气脱硝成本，具有更好的经济性。

本实用新型不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本实用新型相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。