一种适用于中低热值燃料的低氮气体燃烧器的制作方法

本实用新型属于超低氮清洁燃烧技术领域，涉及一种适用于中低热值燃料的低氮气体燃烧器。

背景技术：

近年来，能源的需求量和价格都不断攀升，而能源供给却相对紧张，能源缺口问题日趋显著，同时全球环境问题不断凸显，譬如气候变暖、酸雨和光化学烟雾问题，使得环境问题日益受到社会关注，目前，世界能源供给主要依赖于化石能源，燃烧是其能源转换的主要方式，它将燃料的化学能转换为热能，通过燃烧矿物燃料所获得的能量占世界总能量消耗的90％以上，节能减排任务艰巨。

气体燃料具有较高的燃烧效率和低污染排放等特点，所以气体燃料作为清洁能源广泛应用于电力、化工、冶金、建材等行业的工业炉(窑)及锅炉中。而作为其关键设备的气体燃烧器，研究不断取得进展。但对它的研究主要集中在对燃烧器的性能改进方面。而对污染物控制方面关注的还远远不够。

自从2015年4月1日出台标准，所有燃气锅炉(包括中低热值燃气锅炉)的nox排放质量浓度控制标准降为30mg/m³(标态，3.5％o2)。单靠传统的中低热值气体燃烧器已经不能满足排放要求。因此急需开发出中低热值低nox气体燃烧器以满足最新的环保标准。

目前，中低热值低氮气体燃烧器的研究甚少，随着环保标准的日趋严格，燃气锅炉节能环保改造迫在眉睫，因此，急需要一种高燃烧效率、低氮氧化物排放的中低热值气体燃烧器。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种适用于中低热值燃料的低氮气体燃烧器，该燃烧器具有高燃烧效率及低氮氧化物排放的特点。

为达到上述目的，本实用新型所述的适用于中低热值燃料的低氮气体燃烧器包括由内到外依次分布的中心燃料筒、旋流风筒、主燃料外筒及燃烧器箱壳，其中，中心燃料筒内形成中心燃料通道，中心燃料筒与旋流风筒之间形成环形的内旋流风区域，旋流风筒与主燃料外筒之间形成环形的主燃料集气环，主燃料外筒与燃烧器箱壳之间形成环形的外直流风区域，中心燃料筒的一端设置有中心燃料入口，中心燃料筒的另一端设置有若干中心燃料枪喷口；

内旋流风区域的出口处布置有旋流盘，主燃料集气环的一端设置有主燃料入口，主燃料集气环的另一端设置有若干主燃料喷口；

燃烧器箱壳的侧面设有助燃空气入口，其中，中低热值气体燃料管道的出口与中心燃料入口及主燃料入口相连通，助燃风道与旋流盘和外直流风区域相连通。

助燃风道与旋流盘之间布置有第一调节装置。

助燃风道与外直流风区域之间布置有第二调节装置。

各中心燃料枪喷口分别设置于中心燃料筒的端面及侧面上，其中，设置于中心燃料筒端面上的各中心燃料枪喷口为椭圆型结构，设置于中心燃料筒侧面上的各中心燃料枪喷口为矩形喷口。

主燃料喷口的数目为两个，其中，第一个主燃料喷口的尺寸小于第二个主燃料喷口的尺寸，且两个主燃料喷口均为矩形结构，其中，第二个主燃料喷口与主燃料集气环轴线之间的距离小于第一个主燃料喷口与主燃料集气环轴线之间的距离。

第一个主燃料喷口的尺寸为第二个主燃料喷口的尺寸的1/2。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的适用于中低热值燃料的低氮气体燃烧器在具体操作时，助燃空气经旋流风筒及燃烧器箱壳分二级喷出，中低热值气体燃料经中心燃料筒及主燃料外筒分二级与助燃气体混合，从而使中低热值气体燃料与助燃空气实现均匀混合，以控制nox的生成，同时中低热值气体燃料布置在中心燃料通道与旋流风和直流风之间，各中心燃料枪喷口沿径向及轴向设置，实现中心燃料扩散混合燃烧，以增强稳燃能力，使得该燃烧器具有高燃烧效率及低氮氧化物排放的特点，结构简单，成本低。

进一步，主燃料喷口的数目为两个，其中，一个主燃料喷口喷出的燃料与旋流风混合燃烧，另一个主燃料喷口喷出的燃料与外圈直流风混合燃烧，实现燃料分级，以提高燃烧效率，降低氮氧化物的排放。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为本实用新型中中心燃料枪喷口1的结构示意图；

图4为本实用新型中主燃料喷口3的结构示意图。

其中，1为中心燃料枪喷口、2为旋流盘、3为主燃料喷口、4为外直流风区域、5为主燃料入口、6为中心燃料入口、7为第二调节装置、8为第一调节装置、9为中心燃料筒、10为主燃料外筒、11为旋流风筒、12为燃烧器箱壳、13为助燃风道。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参考图1、图2、图3及图4，本实用新型所述的适用于中低热值燃料的低氮气体燃烧器包括由内到外依次分布的中心燃料筒9、旋流风筒11、主燃料外筒10及燃烧器箱壳12，其中，中心燃料筒9内形成中心燃料通道，中心燃料筒9与旋流风筒11之间形成环形的内旋流风区域，旋流风筒11与主燃料外筒10之间形成环形的主燃料集气环，主燃料外筒10与燃烧器箱壳12之间形成环形的外直流风区域4，中心燃料筒9的一端设置有中心燃料入口6，中心燃料筒9的另一端设置有若干中心燃料枪喷口1；内旋流风区域的出口处布置有旋流盘2，主燃料集气环的一端设置有主燃料入口5，主燃料集气环的另一端设置有若干主燃料喷口3；燃烧器箱壳12的侧面设有助燃空气入口，其中，中低热值气体燃料管道的出口与中心燃料入口6及主燃料入口5相连通，助燃风道13与旋流盘2和外直流风区域4相连通。

助燃风道13与旋流盘2之间布置有第一调节装置8，助燃风道13与外直流风区域4之间布置有第二调节装置7。

各中心燃料枪喷口1分别设置于中心燃料筒9的端面及侧面上，其中，设置于中心燃料筒9端面上的各中心燃料枪喷口1为椭圆型结构，设置于中心燃料筒9侧面上的各中心燃料枪喷口1为矩形喷口。

主燃料喷口3的数目为两个，其中，第一个主燃料喷口3的尺寸小于第二个主燃料喷口3的尺寸，且两个主燃料喷口3均为矩形结构，其中，第二个主燃料喷口3与主燃料集气环轴线之间的距离小于第一个主燃料喷口3与主燃料集气环轴线之间的距离，第一个主燃料喷口3的尺寸为第二个主燃料喷口3的尺寸的1/2。

旋流盘2轴向位置、旋流叶片角度均可调，轴向位置距离燃烧器喉口外边沿50-200mm，旋流叶片角度调节范围为15°-90°，燃料分两级，助燃空气分两级，均可进行定量调节。

通过中低热值气体燃料与助燃空气分级达到超混合状态，以达到最大程度降低氮氧化物的目的，同时通过调节各级气体燃料量、风量来达到高的负荷调节性、炉膛及燃料适应性，在具体实施时，本实用新型为中低热值燃气锅炉脱销提供了一种经济改造技术路线，依靠燃烧器就能够将低热值燃气锅炉氮氧化物排放降低到30mg/m³(标态，3.5％o2)以下，中等热值气体燃料燃气锅炉配合烟气再循环技术，将氮氧化物控制在30mg/m³以下，满足最新的环保标准要求。

技术特征：

1.一种适用于中低热值燃料的低氮气体燃烧器，其特征在于，包括由内到外依次分布的中心燃料筒(9)、旋流风筒(11)、主燃料外筒(10)及燃烧器箱壳(12)，其中，中心燃料筒(9)内形成中心燃料通道，中心燃料筒(9)与旋流风筒(11)之间形成环形的内旋流风区域，旋流风筒(11)与主燃料外筒(10)之间形成环形的主燃料集气环，主燃料外筒(10)与燃烧器箱壳(12)之间形成环形的外直流风区域(4)，中心燃料筒(9)的一端设置有中心燃料入口(6)，中心燃料筒(9)的另一端设置有若干中心燃料枪喷口(1)；

内旋流风区域的出口处布置有旋流盘(2)，主燃料集气环的一端设置有主燃料入口(5)，主燃料集气环的另一端设置有若干主燃料喷口(3)；

燃烧器箱壳(12)的侧面设有助燃空气入口，其中，中低热值气体燃料管道的出口与中心燃料入口(6)及主燃料入口(5)相连通，助燃风道(13)与旋流盘(2)和外直流风区域(4)相连通。

2.根据权利要求1所述的适用于中低热值燃料的低氮气体燃烧器，其特征在于，助燃风道(13)与旋流盘(2)之间布置有第一调节装置(8)。

3.根据权利要求2所述的适用于中低热值燃料的低氮气体燃烧器，其特征在于，助燃风道(13)与外直流风区域(4)之间布置有第二调节装置(7)。

4.根据权利要求1所述的适用于中低热值燃料的低氮气体燃烧器，其特征在于，各中心燃料枪喷口(1)分别设置于中心燃料筒(9)的端面及侧面上，其中，设置于中心燃料筒(9)端面上的各中心燃料枪喷口(1)为椭圆型结构，设置于中心燃料筒(9)侧面上的各中心燃料枪喷口(1)为矩形喷口。

5.根据权利要求1所述的适用于中低热值燃料的低氮气体燃烧器，其特征在于，主燃料喷口(3)的数目为两个，其中，第一个主燃料喷口(3)的尺寸小于第二个主燃料喷口(3)的尺寸，且两个主燃料喷口(3)均为矩形结构，其中，第二个主燃料喷口(3)与主燃料集气环轴线之间的距离小于第一个主燃料喷口(3)与主燃料集气环轴线之间的距离。

6.根据权利要求5所述的适用于中低热值燃料的低氮气体燃烧器，其特征在于，第一个主燃料喷口(3)的尺寸为第二个主燃料喷口(3)的尺寸的1/2。

技术总结
本实用新型公开了一种适用于中低热值燃料的低氮气体燃烧器，包括由内到外依次分布的中心燃料筒、旋流风筒、主燃料外筒及燃烧器箱壳；内旋流风区域的出口处布置有旋流盘，主燃料集气环的一端设置有主燃料入口，主燃料集气环的另一端设置有若干主燃料喷口；燃烧器箱壳的侧面设有助燃空气入口，其中，中低热值气体燃料管道的出口与中心燃料入口及主燃料入口相连通，助燃风道与旋流盘和外直流风区域相连通，该燃烧器具有高燃烧效率及低氮氧化物排放的特点。

技术研发人员：姬海民;申冀康;李文锋;徐党旗;周飞;吴鑫华
受保护的技术使用者：西安西热锅炉环保工程有限公司
技术研发日：2020.02.27
技术公布日：2020.10.16