叶片可调型旋流燃烧器及烟气脱硝系统的制作方法

1.本实用新型涉及低热值燃烧设备技术领域，尤其涉及一种叶片可调型旋流燃烧器及烟气脱硝系统，属于低热值燃气燃烧设备，适用于发电厂、热电厂、冶金、化工、饲料等行业的燃气燃烧领域。


背景技术：

2.大气污染的治理是环境治理的重要组成部分，随着工业发展和生活水平的提高，人们愈来愈注重环境问题和大气环保问题。氮氧化物(nox)是一类主要的大气污染物，是形成酸雨、光化学烟雾以及pm2.5污染的主要因素之一。
3.在锅炉燃烧过程中生成的no和no2气体合称为nox。根据nox的生成机理，可将其分为热力型nox、燃料型nox和快速型nox。热力型nox是燃烧过程中空气中的氮气在炉膛温度高于1350℃时被大量氧化生成的，因此对于低热值的燃气来说其生成量很小，一般可以忽略不计；燃料型nox是燃料中的氮化合物在燃烧过程中氧化生成的，占整个燃烧过程中nox、生成量的90％以上；快速型nox是在燃烧初期燃料中的碳氢化合物和空气中的氮气预混燃烧生成的，它的生成时间极短，生成量不足5％，通常可以忽略不计。
4.目前我国工业源nox排放占nox排放总量的70％以上，工业烟气中nox的控制排放技术主要包括燃烧控制技术和燃烧后控制技术。燃烧控制技术包括低氮燃烧技术、再燃烧技术和烟气再循环技术。在燃烧后控制技术中，选择性催化还原(scr)、选择性非催化还原(sncr)和scr－sncr混合技术是主要技术。燃烧控制技术具有适用范围广、经济效益好、脱氮效率高且设备简单等优势；燃烧控制技术中虽然能够大幅度降低nox排放量，但设备昂贵，运行费用高、布置要求高。
5.目前，常采用的低no
x
燃烧技术主要有三种。第一，空气分级技术，使助燃空气分流进入炉膛，建立贫氧的第一燃烧区，燃料在贫氧条件下，产生co、h2等还原性气体，抑制了no
x
的生成，在第二燃烧区通入过量空气，使燃料完全燃烧，从而控制整个燃烧过程的no
x
生成量。第二，燃料分级技术，在第一燃烧区通入部分燃料，第二燃烧区或第三燃烧区依次通入剩余燃料，使燃料在整个燃烧区分布均匀，降低火焰峰值温度，从而减少热力型no
x
生成量。第三，烟气再循环技术，利用助燃空气、燃料高速射流产生低压区，或借助外力使烟气再循环到火焰区，既降低了火焰的峰值温度，又降低了燃烧区的氧分压，从而减少no
x
生成。
6.旋流气流可以通过控制物质与气流的相互作用来促进混合，同时形成回流区，在工业燃烧器、混合器、燃气轮机等装置上有着广泛的应用。
7.旋流的基本原理通过运用一个旋流盘或者切向气流进口来生成一个有切向速度的气流，旋转过程即产生了旋流，旋流的强度可以用一个无量纲数旋流度s表示：
8.s＝g
θ
/g
x
r；
9.其中g
θ
为切向动量矩，g
x
为轴向动量，r为定性尺寸，一般为旋流盘出口直径。当旋流度超过一定数值(一般为0.6)，气流中将会产生足够的径向和轴向压力梯度，这会导致气流反转，在火焰中心产生一个环形的再循环区域，这个区域一般被称为中心回流区
(central toroidal recirculation zone，ctrz)。回流区边界上的气流与周围气流产生强烈的剪切作用，混合作用强烈，在回流区尾部产生大量的涡，也能促进混合。
10.此外，由于在钢铁行业的工业设备中，通常会产生大量的高炉煤气，该类型燃气具有着火温度高、着火浓度范围窄，燃烧稳定性差，容易熄火等缺陷，其适用范围受限，造成大量热能浪费。
11.高炉煤气由于其着火温度比焦炉煤气高，着火温度范围窄，一旦出现压力波动会使得燃烧器脱火，造成炉内熄火，煤气外泄。高炉煤气虽然热值低，但由于其在绝热烟道中进行燃烧，其产生的高温烟气温度可达1200-1400℃，且在点火过程中，如采用天然气或者油枪点火，燃烧温度会更高，可达到1500-1700℃，而普通的耐火浇注料使用温度是1300℃左右，因此容易造成点火风道浇注料的脱落，然后风筒钢板受高温变形，寿命缩短；如使用性能更好的耐火浇注料如氧化铝空心球浇注料，则会因其价格昂贵，造成制造成本大幅增加；此外，还有一些厂家采用大的过剩空气系数来使燃烧烟温降低，但这种方式会大量增加额外所需空气进行加热，从而导致需要增加更多的燃气，致使经济性变差。
12.现有技术中，有一种低压力低浓度瓦斯气体的燃烧方法及装置(cn 101713538 a)，该装置包括燃烧室、与燃烧室连通的内管和外管；所述内管与外管之间形成环形的空气通道，在外管上设有空气进气口；所述内管内为燃气通道，在内管上设有燃气进气口；所述燃烧室靠近外管端设有点火枪；该方法采用与燃烧室连通的内管和外管作为进气管，内管内为燃气通道，内管与外管之间的通道为空气通道；空气通道内的空气高速进入燃烧室时，在燃气通道的出口形成负压，将燃气通道内的低压力低浓度瓦斯气体吸进燃烧室内，并在燃烧室内混合燃烧。
13.还有一种焦炉烟道内加热烟气升温装置(cn 209205044 u)，包括焦炉烟气燃烧器，焦炉烟气燃烧器包括水平燃烧室、煤气管、点火燃气管以及点火枪，水平燃烧室安装在烟道的水平段内，水平燃烧室的左端安装有燃烧头，燃烧头伸出烟道外与煤气管的一端连通，煤气管的另一端与点火燃气管的一端连通，点火燃气管的另一端布置在燃烧头内与点火枪连接。
14.前述的现有技术存在以下问题：
15.1、直燃炉的结构设计存在燃料和助燃气体燃烧过程中局部温度过高，部分可燃气体生成了氮氧化物，无法实现超低氮氧化物的控制；
16.2、现有结构中无法针对燃烧过程中火焰中心高温区进行温度的有效控制，无法降低最高火焰温度、减少氮氧化物的生成；
17.3、无法实现喷射火焰的旋流喷射效果，无法调节火焰喷射流股的直径。
18.目前燃气燃烧器大多数未采用旋流燃烧器，部分采用旋流燃烧技术的都是采用固定旋流叶片，无法调节旋流强度及旋流角度，不能满足不同负荷条件下的工艺要求。
19.现有技术中，有一种低阻力可调节旋流盘(cn 105716081 a)，旋流盘旋流盘内环、旋流盘外环、旋流叶片和中心钝体；旋流叶片呈流线型，通过可调节角度的方式固定在旋流盘内环和旋流盘外环之间；中心钝体呈台状，通过支撑杆以可调节中心钝体和旋流盘内环之间缝隙宽度的方式固定。
20.还有一种可调型旋流叶片(cn 207999827 u)，包括第七叶片、连接杆和第一螺栓，第七叶片的右侧设有细杆，细杆的左下侧焊接有连接板，第七叶片通过第一螺栓与连接板
螺接，第七叶片的左下侧设有第一小孔，第七叶片的左上侧设有第二小孔，第七叶片的上侧通过连接杆连接有第六叶片，第六叶片的右侧通过连接杆连接有第五叶片，该结构能够通过拨动把手实现调节第一叶片的角度，并且第一叶片通过连接杆使得其他的叶片角度也跟着变动。
21.前述的现有技术存在以下问题：
22.1、旋流叶片调节方式属于手动调节，无法准确控制旋流叶片的倾斜角度；
23.2、传动过程多连杆机构容易发生卡滞和运行不畅的现象，无法准确控制旋流叶片的倾斜角度。
24.由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种叶片可调型旋流燃烧器及烟气脱硝系统，以克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

25.本实用新型的目的在于提供一种叶片可调型旋流燃烧器及烟气脱硝系统，其旋流结构能够对稳燃烟道结构的出口端的高温烟气产生旋流作用，实现高温烟气的螺旋流动喷射，增加高温烟气的湍流程度，促进高温烟气与脱硝烟道内原有烟气进行快速高效的热量交换，有效解决低热值燃气燃烧稳定性差、易熄火等问题，同时能够有效地降低氮氧化物的排放。
26.本实用新型的目的是这样实现的，一种叶片可调型旋流燃烧器，包括稳燃烟道结构、燃烧器本体和控制部，稳燃烟道结构的入口端与燃烧器本体的出口端密封连通；所述燃烧器本体用于连接可燃气体供给设备和助燃气体供给设备，所述稳燃烟道结构用于为可燃气体和助燃气体混合燃烧生成高温烟气提供空间；所述燃烧器本体位于脱硝烟道的外部，所述稳燃烟道结构能密封穿设通过脱硝烟道的侧壁且其出口端位于脱硝烟道的内部；稳燃烟道结构的出口端连通有同轴设置的旋流结构，所述旋流结构包括同轴设置的旋流盘外环和旋流盘内环，所述旋流盘外环和所述旋流盘内环之间构成叶片环形空间，所述叶片环形空间内沿周向依次相邻设置多个旋流叶片，各所述旋流叶片与稳燃烟道结构的径向截面之间夹角呈能调整的设置；各所述旋流叶片能同步摆动以改变稳燃烟道结构的出口端的烟气喷射横截面积和烟气旋流方向；所述旋流结构与所述控制部电连接。
27.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述燃烧器本体连接于滑动及转动结构上，所述滑动及转动结构用于调整稳燃烟道结构插入脱硝烟道的深度和倾斜角度，所述滑动及转动结构与所述控制部电连接。
28.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述稳燃烟道结构的外壁上设置驱动结构，所述驱动结构上连接传动结构，所述驱动结构通过所述传动结构驱动各所述旋流叶片摆动，所述驱动结构与所述控制部电连接。
29.在本实用新型的一较佳实施方式中，各所述旋流叶片呈扇面形设置，各所述旋流叶片的圆心位于旋流盘外环的中心轴上，各所述旋流叶片的径向外侧分别连接第一旋转轴，各所述第一旋转轴沿旋流盘外环的径向设置，各所述旋流叶片的径向内侧分别连接第二旋转轴，各所述第二旋转轴与对应的第一旋转轴同轴设置，各所述第二旋转轴沿旋流盘外环的径向设置，各所述第二旋转轴转动连接于所述旋流盘内环上；各所述第一旋转轴转动穿过所述旋流盘外环后与所述传动结构连接，所述驱动结构通过所述传动结构和各所述
第一旋转轴驱动各所述旋流叶片摆动。
30.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述传动结构包括顺序连接的第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴与所述驱动结构连接，所述第二传动轴远离第一传动轴的一端连接有主动齿轮，所述第一旋转轴位于所述旋流盘外环外侧的一端连接有叶片齿轮；所述主动齿轮和所述叶片齿轮之间设置齿条环，所述齿条环套设于所述旋流盘外环的外侧，所述齿条环靠近所述主动齿轮的一侧设置第一啮合部，所述齿条环靠近所述叶片齿轮的一侧设置第二啮合部，所述第一啮合部与所述主动齿轮啮合，各所述叶片齿轮均与所述第二啮合部啮合，所述驱动结构通过所述第一传动轴、所述第二传动轴、所述主动齿轮、所述第一啮合部、所述第二啮合部、所述叶片齿轮和所述第一旋转轴驱动各所述旋流叶片摆动。
31.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述齿条环和所述旋流盘外环的外壁之间设置滚轮。
32.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述旋流盘外环的外壁上与所述主动齿轮周向间隔地设置从动齿轮，所述从动齿轮与所述第一啮合部啮合。
33.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一传动轴、所述第二传动轴、所述主动齿轮、所述齿条环和所述叶片齿轮的外侧罩设有保护壳体，所述保护壳体的内壁上设置隔热层。
34.在本实用新型的一较佳实施方式中，各所述旋流叶片和各所述叶片齿轮上均设有位置传感器，所述位置传感器用于检测旋流叶片的摆动角度，所述位置传感器与所述控制部电连接。
35.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述驱动结构包括驱动电机，所述驱动电机通过减速机与所述第一传动轴连接。
36.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述旋流叶片和稳燃烟道结构的径向截面的夹角范围为-90
°
～90
°
。
37.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述旋流盘内环通过多个固定连杆结构与所述稳燃烟道结构连接。
38.在本实用新型的一较佳实施方式中，设定旋流盘外环的内壁和旋流盘内环的外壁之间的径向距离为d，稳燃烟道结构的出口端的半径为r，则d：r的范围为1:3～1:5。
39.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述滑动及转动结构包括滑动部和转动部，所述滑动部用于驱动所述稳燃烟道结构和所述燃烧器本体沿其轴向往复移动以调整稳燃烟道结构插入脱硝烟道的深度，所述转动部用于驱动所述稳燃烟道结构和所述燃烧器本体在竖直面内摆动以调整稳燃烟道结构的倾斜角度；所述滑动部和所述转动部均与所述控制部电连接。
40.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述滑动部包括滑动平台，所述滑动平台的顶部能与所述燃烧器本体连接，所述滑动平台的下方设置滑道，所述滑道的长度方向与稳燃烟道结构的轴向呈平行设置，所述滑动平台上连接有第一动力部，所述第一动力部用于驱动所述滑动平台沿所述滑道往复移动；所述转动部包括转动平台，所述转动平台的顶部能与所述滑道连接，所述转动平台的第一端设置摆动铰接点，所述转动平台的第二端连接第二动力部，所述第二动力部用于驱动所述转动平台绕摆动铰接点在竖直平面内摆动；所述第一动力部和所述第二动力部均与所述控制部电连接。
41.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述滑动平台的顶部固定连接于所述燃烧器本体，所述滑动平台的底面设置滑块，所述滑块的底面内凹设置滑槽，所述滑槽能滑动套设于所述滑道上；
42.所述滑动平台远离脱硝烟道的一端连接所述第一动力部；所述转动平台的顶部设置所述滑道，且所述转动平台远离脱硝烟道的一端设置第一铰接座，所述第一动力部铰接于所述第一铰接座上；
43.所述转动平台的下方设置固定平台，所述固定平台上靠近脱硝烟道的一端设置第二铰接座，所述转动平台的底部设置第二耳座，所述第二耳座通过第二销轴铰接于第二铰接座，所述第二铰接座、所述第二销轴和所述第二耳座构成所述摆动铰接点；所述固定平台上远离脱硝烟道的一端设置第三铰接座，所述第三铰接座低于所述第二铰接座设置，所述第三铰接座与所述第二动力部的一端铰接，所述转动平台的底部设置第三耳座，所述第二动力部的另一端铰接于所述第三耳座上。
44.本实用新型的目的还可以这样实现，一种烟气脱硝系统，包括脱硝烟道，所述脱硝烟道上设有烟气入口，所述脱硝烟道上设置偶数个前述的叶片可调型旋流燃烧器，且每两个所述叶片可调型旋流燃烧器对冲布置在脱硝烟道相对的两侧壁上；所述烟气入口和所述叶片可调型旋流燃烧器之间顺序设置导流装置和分流装置，所述导流装置将自烟气入口进入的原始烟气分流为第一烟气流和第二烟气流，第一烟气流经对冲布置的两个所述叶片可调型旋流燃烧器之间流向下游，第二烟气流在所述分流装置的作用下经过各稳燃烟道结构的外壁流向下游。
45.在本实用新型的一较佳实施方式中，脱硝烟道侧壁上设置燃烧器过孔，所述稳燃烟道结构穿设通过所述燃烧器过孔，所述燃烧器过孔的直径尺寸大于所述稳燃烟道结构的外径尺寸；所述稳燃烟道结构的侧壁上套设第一法兰，所述第一法兰上连接波纹管的一端，波纹管的另一端连接第二法兰，所述第二法兰与燃烧器过孔外侧的脱硝烟道侧壁密封连接，所述第一法兰、所述波纹管和所述第二法兰构成燃烧器弹性连接密封罩。
46.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述燃烧器本体内设置助燃气腔，所述助燃气腔上连通设置助燃气进口，所述助燃气进口与助燃风系统连接，所述助燃风系统包括助燃风机，所述助燃风机能与叶片可调型旋流燃烧器下游的烟道连通，且所述助燃风系统设有单独的空气入口。
47.由上所述，本实用新型提供的叶片可调型旋流燃烧器及烟气脱硝系统具有如下有益效果：
48.本实用新型的叶片可调型旋流燃烧器中，旋流结构能够对稳燃烟道结构的出口端的高温烟气产生旋流作用，实现高温烟气的螺旋流动喷射，增加高温烟气的湍流程度，促进高温烟气与脱硝烟道内原有烟气进行快速高效的热量交换；旋流结构的多个旋流叶片同时摆动，改变高温烟气从稳燃烟道结构内喷射高温烟气流股的旋流方向和旋流强度，实现动态调节高温烟气喷射流股的喷射长度、喷射区直径和旋流强度，实现高温烟气喷射的动态调节，从而控制高温烟气与脱硝烟气的混合条件，实现烟气的快速混合和热量交换；
49.本实用新型的叶片可调型旋流燃烧器，通过滑动及转动结构调整燃烧器插入脱硝烟道的深度和倾斜角度，满足燃烧器动态可调的控制火焰燃烧区域的工艺要求，不同烟气条件下燃烧器均能满足要求；
50.本实用新型提供的烟气脱硝系统中，将叶片可调型旋流燃烧器直接安装在脱硝烟道上，利用燃烧器燃烧产生的高温烟气直接对脱硝烟道内烟气进行加热升温，实现热量的高效利用，减少了热量损失，采用导流装置和分流装置实现烟气流股的动态控制，不需要设置单独的加热炉和热风输送管道，大幅度减少热量损耗，节约燃料，降低运行成本；
51.本实用新型提供的烟气脱硝系统中利用叶片可调型旋流燃烧器下游的烟气和少量混合空气作为助燃风，利用了烟气的自身潜热，相比于常规冷空气助燃的方式，进一步减少了燃料的消耗，降低了烟气总量，降低后续脱硝设备的投资及运行成本；
52.本实用新型提供的烟气脱硝系统采用冷空气和烟气混合助燃的方式，降低了助燃风的氧气含量，降低了燃烧器火焰燃烧区的温度，减低氮氧化物的生成，减小后续脱硝设备的负荷，有助于实现超低排放。
附图说明
53.以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：
54.图1：为本实用新型的叶片可调型旋流燃烧器的主视图。
55.图2：为本实用新型的旋流叶片位于旋流盘外环的径向截面时的俯视图。
56.图3：为图2中a向示意图。
57.图4：为本实用新型的旋流叶片垂直于旋流盘外环的径向截面时的俯视图。
58.图5：为图4中b向示意图。
59.图6：为本实用新型的旋流叶片相对旋流盘外环的径向截面顺时针转动的俯视图。
60.图7：为本实用新型的旋流叶片相对旋流盘外环的径向截面逆时针转动的俯视图。
61.图8：为本实用新型的叶片可调型旋流燃烧器无滑动及转动结构的主视图。
62.图9：为图8中ⅰ处放大图。
63.图10：为本实用新型的滑动及转动结构的主视图。
64.图11：为本实用新型的滑动部的侧视图。
65.图12：为本实用新型的叶片可调型旋流燃烧器无滑动及转动结构的剖视图。
66.图13：为图12中c向示意图。
67.图14：为本实用新型的烟气脱硝系统的主视图。
68.图15：为本实用新型的烟气脱硝系统的俯视图。
69.图16：为本实用新型的叶片可调型旋流燃烧器与脱硝烟道的连接示意图。
70.图中：
71.100、叶片可调型旋流燃烧器；
72.200、烟气脱硝系统；
73.1、稳燃烟道结构；11、燃烧混合室；12、点火器；13、引射器；14、引射通道；15、火焰探测器；16、温度探测器；
74.2、燃烧器本体；21、燃气腔；211、燃气进口；22、助燃气腔；221、助燃气进口；
75.3、旋流结构；31、旋流盘外环；32、旋流盘内环；33、旋流叶片；34、第一旋转轴；35、第二旋转轴；
76.4、滑动及转动结构；41、滑动部；411、滑动平台；412、滑道；413、第一动力部；414、
滑块；415、第一铰接座；42、转动部；421、转动平台；422、第二动力部；423、固定平台；424、第二铰接座；425、第二耳座；426、第三铰接座；427、第三耳座；
77.5、驱动结构；51、驱动电机；52、减速机；
78.6、传动结构；61、第一传动轴；62、第二传动轴；63、万向联轴器；64、主动齿轮；65、叶片齿轮；66、齿条环；661、第一啮合部；662、第二啮合部；67、滚轮；68、从动齿轮；
79.7、导流装置；
80.8、分流装置；
81.9、脱硝烟道；91、烟气入口；92、左侧壁；93、右侧壁；94、前侧壁；95、后侧壁；96、燃烧器过孔；97、第一法兰；98、波纹管；99、第二法兰。
具体实施方式
82.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
83.在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
84.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
85.如图1至图13所示，本实用新型提供一种叶片可调型旋流燃烧器100，包括稳燃烟道结构1、燃烧器本体2和控制部，稳燃烟道结构1的入口端与燃烧器本体2的出口端密封连通；燃烧器本体2用于连接可燃气体供给设备和助燃气体供给设备，稳燃烟道结构1用于为可燃气体和助燃气体混合燃烧生成高温烟气提供空间，可燃气体(燃料气体)与助燃气体经燃烧器本体2进入稳燃烟道结构1，并在稳燃烟道结构1内燃烧生成高温烟气；燃烧器本体2位于脱硝烟道9的外部，稳燃烟道结构1能密封穿设通过脱硝烟道9的侧壁且其出口端位于脱硝烟道9的内部；稳燃烟道结构1的出口端连通有同轴设置的旋流结构3，旋流结构3包括同轴设置的旋流盘外环31和旋流盘内环32，旋流盘外环31和旋流盘内环32之间构成叶片环形空间，叶片环形空间内沿周向依次相邻设置多个旋流叶片33，各旋流叶片33与稳燃烟道结构1的径向截面之间夹角呈能调整的设置；各旋流叶片33能同步摆动以改变稳燃烟道结构1的出口端的烟气喷射横截面积和烟气旋流方向；旋流结构3与控制部电连接，控制部用于控制旋流叶片33的摆动角度。旋流盘内环32的内腔构成高温烟气的中心通道，而叶片环
形空间则构成能调整的高温烟气的旋流喷射通道，从而实现高温烟气的烟气喷射横截面积和烟气旋流方向可调整的目的。
86.本实用新型的叶片可调型旋流燃烧器中，旋流结构能够对稳燃烟道结构的出口端的高温烟气产生旋流作用，实现高温烟气的螺旋流动喷射，增加高温烟气的湍流程度，促进高温烟气与脱硝烟道内原有烟气进行快速高效的热量交换；旋流结构的多个旋流叶片同时摆动，改变高温烟气从稳燃烟道结构内喷射高温烟气流股的旋流方向和旋流强度，实现动态调节高温烟气喷射流股的喷射长度、喷射区直径和旋流强度，实现高温烟气喷射的动态调节，从而控制高温烟气与脱硝烟气的混合条件，实现烟气的快速混合和热量交换；本实用新型能有效解决低热值燃气燃烧稳定性差、易熄火的问题，同时能够有效地降低氮氧化物的排放。
87.进一步，如图1所示，燃烧器本体2连接于滑动及转动结构4上，滑动及转动结构4用于调整稳燃烟道结构1插入脱硝烟道9的深度和倾斜角度，滑动及转动结构4与控制部电连接。滑动及转动结构4调整稳燃烟道结构1插入脱硝烟道9的深度和倾斜角度，满足燃烧器动态可调的控制火焰燃烧区域的工艺要求，不同烟气条件下燃烧器均能满足要求。
88.进一步，如图8所示，稳燃烟道结构1的外壁上设置驱动结构5，驱动结构5上连接传动结构6，驱动结构5通过传动结构6驱动各旋流叶片33摆动，驱动结构5与控制部电连接。
89.进一步，如图3所示，各旋流叶片33呈扇面形设置(旋流叶片33转动至旋流盘外环31径向截面的状态下，其周向两侧的侧边沿旋流盘外环31的径向设置，其径向两侧的侧边分别为圆弧形)，各旋流叶片33的圆心位于旋流盘外环31的中心轴上，各旋流叶片33的径向外侧分别连接第一旋转轴34，各第一旋转轴34沿旋流盘外环31的径向设置，各旋流叶片33的径向内侧分别连接第二旋转轴35，各第二旋转轴35与对应的第一旋转轴34同轴设置，各第二旋转轴35转动连接于旋流盘内环32上；各第一旋转轴34转动穿过旋流盘外环31后与传动结构6连接，驱动结构5通过传动结构6和各第一旋转轴34驱动各旋流叶片33摆动；各旋流叶片33能转动至旋流盘外环的径向截面上，以最大面积封堵叶片环形空间，使叶片环形空间的烟气过流面积最小。
90.如图6、图7所示，在本实施方式中，各旋流叶片33相对稳燃烟道结构1的径向截面(与稳燃烟道结构1的中心轴垂直的平面)的摆动角度α(各旋流叶片33和稳燃烟道结构1的径向截面之间的夹角)范围为-90
°
～90
°
(本实用新型中，该角度在旋流叶片33逆时针转动时为负，顺时针转动时为正)，使叶片环形空间全封闭或全打开或旋流流通。前述的摆动角度范围可以根据实际需求确定。
91.如图2、图3所示，当旋流叶片33处于旋流盘外环的径向截面上时，叶片环形空间被旋流叶片33最大面积的封堵，阻碍高温烟气流动，旋流叶片33对高温烟气无旋流效果，高温烟气由稳燃烟道结构1的中心区域(旋流盘内环32的内腔)喷射，减小了烟气喷射横截面积，提高了烟气射流的喷射速度。
92.如图4、图5所示，当旋流叶片33与旋流盘外环的径向截面垂直时(旋流叶片33与稳燃烟道结构1的中心轴呈平行状态)，叶片环形空间全开放，高温烟气直线流动，旋流叶片33对高温烟气无旋流效果，高温烟气由稳燃烟道结构1的中心区域(旋流盘内环32的内腔)和叶片环形空间喷射，增加了烟气喷射横截面积，降低了烟气射流的喷射速度。
93.在本实施方式中，旋流叶片33的数量为12～36个，具体数量可根据燃烧器直径进
行确定。
94.如图4所示，在本实施方式中，设定旋流盘外环的内壁和旋流盘内环的外壁之间的径向距离为d，稳燃烟道结构的出口端的半径为r，则d：r的范围为1:3～1:5。
95.进一步，为了保证旋流结构3的稳定性，减少第一旋转轴34的负荷，旋流盘内环32通过多个固定连杆结构与稳燃烟道结构1连接。固定连杆结构的数量至少为三个，沿旋流盘内环32的圆周方向均匀分布。
96.进一步，如图8所示，传动结构6包括至少两段传动轴，在本实施方式中，传动结构6包括顺序连接的第一传动轴61和第二传动轴62，第一传动轴61和第二传动轴62通过万向联轴器63连接；稳燃烟道结构1的外壁上设置多个固定支座结构，第一传动轴61和第二传动轴62能转动且能滑动地穿设通过固定支座结构；
97.第一传动轴61与驱动结构5连接，第二传动轴62远离第一传动轴61的一端连接有主动齿轮64(主动齿轮64至少为一个)，第一旋转轴34位于旋流盘外环31外侧的一端连接有叶片齿轮65；主动齿轮64和叶片齿轮65之间设置齿条环66，齿条环66套设于旋流盘外环31的外侧，齿条环66靠近主动齿轮64的一侧设置第一啮合部661，齿条环66靠近叶片齿轮65的一侧设置第二啮合部662，第一啮合部661与主动齿轮64啮合，各叶片齿轮65均与第二啮合部662啮合，驱动结构5通过第一传动轴61、第二传动轴62、主动齿轮64、第一啮合部661、第二啮合部662、叶片齿轮65和第一旋转轴34驱动各旋流叶片摆动。
98.如图8、图9所示，在本实施方式中，主动齿轮64的中心轴与旋流盘外环31的中心轴呈平行设置，齿条环66的轴向一侧设置凸环部，凸环部的径向内侧设置第一啮合部661，主动齿轮64通过第一啮合部661驱动齿条环66绕旋流盘外环31的中心轴转动；齿条环66的轴向另一侧的侧面上设置第二啮合部662，叶片齿轮65的中心轴(第一旋转轴34)与旋流盘外环31的中心轴呈垂直设置，齿条环66通过第二啮合部662驱动叶片齿轮65绕第一旋转轴34(旋流盘外环31的径向)旋转。
99.进一步，如图8、图9所示，齿条环66和旋流盘外环31的外壁之间设置滚轮67，以降低齿条环66与旋流盘外环31的摩擦，避免出现齿条环66的磨损和晃动，实现齿条环的顺畅旋转。滚轮67的数量至少为3个，优选的为6～12个。
100.进一步，如图8所示，旋流盘外环31的外壁上与主动齿轮64周向间隔地设置从动齿轮68，从动齿轮68与第一啮合部661啮合。从动齿轮68的数量至少两个，主动齿轮64和从动齿轮68在圆周方向均匀分布。从动齿轮68与主动齿轮64共同与齿条环66(其一侧的第一啮合部661)啮合传动，避免齿条环66的偏心旋转。
101.进一步，第一传动轴61、第二传动轴62、主动齿轮64、齿条环66和叶片齿轮65的外侧罩设有保护壳体，保护壳体的内壁上设置隔热层，避免高温烟气对装置部件的高温氧化和冲刷损伤。
102.进一步，各旋流叶片33和各叶片齿轮65上均设有位置传感器，位置传感器用于检测旋流叶片33的摆动角度，位置传感器与控制部电连接。
103.进一步，如图8所示，驱动结构5包括驱动电机51，驱动电机51通过减速机52与第一传动轴61连接。
104.利用位置传感器判断旋流叶片33的倾斜角度(摆动角度)，控制部利用倾斜角度(摆动角度)进行数据处理和分析，设定旋流叶片的目标角度，控制部(plc控制器)控制驱动
电机51转动，实现旋流叶片33倾斜角度的精确控制。
105.旋流结构3的工作原理如下：控制部(plc控制器)控制驱动电机51的转动方向和转速，驱动电机51驱动减速机52转动，减速机52输出转动力矩驱动传动结构6(第一传动轴61和第二传动轴62)转动，传动结构6带动主动齿轮64转动，主动齿轮64旋转驱动齿条环66在旋流盘外环31的圆周方向发生转动，齿条环66(第二啮合部662)驱动叶片齿轮65转动，叶片齿轮65转动驱动旋流叶片33摆动，多个旋流叶片33同时摆动，改变稳燃烟道结构1喷射高温烟气流股的旋流方向和旋流强度，实现了动态调节高温烟气喷射流股的喷射长度、喷射区直径和旋流强度，实现高温烟气喷射的动态调节，从而控制高温烟气与脱硝烟气的混合条件，实现烟气的快速混合和热量交换。利用控制部(plc控制器)控制，可实现旋流叶片33的精确控制，同时可实现烟气流动的实时在线调节旋流强度。
106.进一步，如图10所示，滑动及转动结构4包括滑动部41和转动部42，滑动部41用于驱动稳燃烟道结构1和燃烧器本体2沿其轴向往复移动以调整稳燃烟道结构1插入脱硝烟道9的深度，转动部42用于驱动稳燃烟道结构1和燃烧器本体2在竖直面内摆动以调整稳燃烟道结构1的倾斜角度；滑动部41和转动部42均与控制部电连接。
107.进一步，如图10、图11所示，滑动部41包括滑动平台411，滑动平台411的顶部能与燃烧器本体2连接，滑动平台411的下方设置滑道412，滑道412的长度方向与稳燃烟道结构1的轴向呈平行设置，滑动平台411上连接有第一动力部413，第一动力部413用于驱动滑动平台411沿滑道412往复移动；
108.如图10所示，转动部42包括转动平台421，转动平台421的顶部能与滑道412连接，转动平台421的第一端设置摆动铰接点，转动平台421的第二端连接第二动力部422，第二动力部422用于驱动转动平台421绕摆动铰接点在竖直平面内摆动；第一动力部413和第二动力部422均与控制部电连接。
109.如图10、图11所示，进一步，滑动平台411的顶部固定连接于燃烧器本体2，滑动平台411的底面设置滑块414，滑块414的底面内凹设置滑槽，滑槽能滑动套设于滑道412上；
110.滑动平台411远离脱硝烟道9的一端连接第一动力部413；转动平台421的顶部设置滑道412，且转动平台421远离脱硝烟道9的一端设置第一铰接座415，第一动力部413铰接于第一铰接座415上；
111.转动平台421的下方设置固定平台423，固定平台423上靠近脱硝烟道9的一端设置第二铰接座424，转动平台421的底部设置第二耳座425，第二耳座425通过第二销轴铰接于第二铰接座424，第二铰接座424、第二销轴和第二耳座425构成摆动铰接点；固定平台423上远离脱硝烟道的一端设置第三铰接座426，第三铰接座426低于第二铰接座424设置，第三铰接座426与第二动力部422的一端铰接，转动平台421的底部设置第三耳座427，第二动力部422的另一端铰接于第三耳座427上。第二动力部422采用两端均能铰接连接、可以旋转的液压缸。
112.固定平台423设置成台阶形结构，第二铰接座424和第三铰接座426分别固定在一凸台上，且满足第三铰接座426低于第二铰接座424设置。
113.滑动部41和转动部42的上下位置可以进行调整，根据实际使用需求确定即可。
114.在本实用新型的一具体实施例中，滑道412的两侧面各自设有一个凹槽，使得滑道的上半部形成工字形结构，滑块414底面的滑槽为t形槽，工字形结构的上边翼缘能够在t形
槽的水平槽中滑动，工字形结构的腹板部在t形槽的垂直槽内滑动。滑块底面的滑槽截面也可是等腰梯形，等腰梯形的上部长度大于下部长度，即等腰梯形呈倒锥度设置，滑道的截面为与之配合的等腰梯形。
115.作为滑块，还可以是设置于滑动平台411底面的一个简单的、具有一定强度且能支持滑动平台411及其上设置的部件重量、能够沿滑道412自如滑动的条形板即可。也可以采用在滑动平台底面设置能在滑道的凹槽内滑动的滑轮来代替上述滑块。
116.第一动力部413和第二动力部422可以为液压缸，也可采用蜗轮蜗杆结构替代，也可采用齿轮齿条的传动方式，驱动动力可以采用电机驱动。
117.进一步，第一动力部413内设置测量燃烧器移动距离的第一位移传感器，第一位移传感器用于指示稳燃烟道结构1插入脱硝烟道9的深度；第二动力部422内设置测量稳燃烟道结构1摆动角度的第二位移传感器，第二位移传感器用于指示稳燃烟道结构的中心轴与水平面的夹角；第一位移传感器和第二位移传感器均与控制部电连接。
118.第一动力部413采用液压缸或电机，驱动燃烧器在稳燃烟道结构1的中心轴方向沿着轨道运行，采用第一位移传感器测量运行距离，实现稳燃烟道结构1插入烟道深度的动态调节，控制火焰燃烧的高温烟气作用区域，实现烟气热量的高效、快速交换，实现烟气的快速精确升温。
119.第二动力部422采用液压缸或电机，驱动燃烧器在竖直平面内摆动，采用第二位移传感器测量摆动角度，实现燃烧器火焰喷射作用区域的动态调节，实现调节烟气混合长度的动态调节，促进烟气的热量交换，实现烟气快速高效均匀的升温。
120.滑动部41和转动部42采用传感器自动检测，实现远程控制，同时实现调整位置的锁定。
121.进一步，如图12所示，稳燃烟道结构1内沿轴向贯通设置稳燃中心孔，稳燃中心孔构成燃烧混合室11，燃烧混合室11内插设点火器12、火焰探测器15和温度探测器16；燃烧器本体2内设置燃气腔21和助燃气腔22，燃气腔21和助燃气腔22内穿设引射器13，引射器13与稳燃烟道结构1同轴设置，引射器13用于将燃气腔21内的可燃气体加速喷射至燃烧混合室11，助燃气腔22与燃烧混合室11之间构成缩颈的引射通道14，助燃气腔22内的助燃气通过引射通道14引射至燃烧混合室11。
122.点火器12为等离子点火器，用于点燃燃烧混合室内的可燃气体和助燃气。由于高炉煤气、转炉煤气或焦炉煤气等燃气的特点，容易造成燃烧不稳定的情况，因此，点火器优选为等离子点火器，等离子点火器具有伴烧功能，能在燃烧混合室内的燃料气燃烧不稳定时进行伴烧，从而保证燃料气的稳定燃烧。
123.燃烧混合室11内设置火焰探测器15和温度探测器16，火焰探测器15用于检测燃烧混合室11内火焰燃烧情况，如果发生火焰熄灭，通过控制系统实现点火器二次点火，实现燃烧器的稳定燃烧；温度探测器16用于检测燃烧混合室11内温度。
124.在本实施方式中，稳燃烟道结构1的长度l的取值范围为l≥2.5m。稳燃烟道结构1的材质为耐热不锈钢，且不锈钢的耐热温度t的范围为t≥600℃。
125.如图13所示，燃气腔21上连通设置燃气进口211；助燃气腔22上连通设置助燃气进口221，燃气进口211和助燃气进口221通过法兰与相应管道(可燃气体供给设备和助燃气体供给设备)连接。可燃气体供给设备(燃气系统)与燃气进口211连通，可燃气体供给设备(燃
气系统)将可燃气体送入燃烧器本体内，可燃气体可为高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、天然气、或几种可燃气体的混合气体。
126.如图14至图16所示，本实用新型还提供一种烟气脱硝系统200，包括脱硝烟道9，脱硝烟道9上设有烟气入口91，脱硝烟道9上设置偶数个前述的叶片可调型旋流燃烧器100，且每两个叶片可调型旋流燃烧器100对冲布置在脱硝烟道9相对的两侧壁上；烟气入口91和叶片可调型旋流燃烧器100之间顺序设置导流装置7和分流装置8，导流装置7将自烟气入口91进入的原始烟气分流为第一烟气流和第二烟气流，第一烟气流经对冲布置的两个叶片可调型旋流燃烧器100之间流向下游，第二烟气流在分流装置8的作用下经过各稳燃烟道结构1的外壁流向下游。
127.如图15所示，通过将每两个叶片可调型旋流燃烧器100对冲布置，能有效支撑与其相对的一个燃烧器内的火焰，并能加强脱硝烟道9内烟气气流的扰动和混合，保证脱硝烟道9内温度的均匀，也有助于脱硝烟道9内烟气的受热和混合更均匀，保证烟气加热后的整体温度。脱硝烟道9的左侧壁92和右侧壁93的宽度为a，前侧壁94和后侧壁95的宽度为b，其中b/a≥1.5，优选的范围为b/a≥2.0。
128.第一烟气流从两个叶片可调型旋流燃烧器100之间流向下游，第二烟气流经过稳燃烟道结构1的外壁而被加热，并在稳燃烟道结构1下游与已被加热的第一烟气流(高温烟气)混合形成混合烟气。
129.导流装置7可采用固定方式设置，也可采用动态调节方式设置，实现动态调节第一烟气流和第二烟气流的比例，避免局部烟气温度过高，实现烟气的温度均匀。通过调节导流装置7和分流装置8的位置和倾角，可以调节第一烟气流和第二烟气流的分配比例，第一烟气流通过燃烧器的高温火焰进行直接加热，第二烟气流经稳燃烟道结构1的外壁进行加热，同时第二烟气流对稳燃烟道结构1的外壁也能够进行降温作用，避免稳燃烟道结构1的外壁温度过高，造成氧化脱落。稳燃烟道结构1的中心轴线与水平面夹角为a，a的范围为-30
°
～60
°
(-30
°
～0
°
为中心轴线朝向水平面以上，0～60
°
为中心轴线朝向水平面以下)，优选范围为-15
°
～30
°
。
130.进一步，如图16所示，脱硝烟道侧壁上设置燃烧器过孔96，稳燃烟道结构1穿设通过燃烧器过孔96，燃烧器过孔96的直径尺寸大于稳燃烟道结构1的外径尺寸；稳燃烟道结构1的侧壁上套设第一法兰97，第一法兰97上连接波纹管98的一端，波纹管98的另一端连接第二法兰99，第二法兰99与燃烧器过孔96外侧的脱硝烟道侧壁密封连接，第一法兰97、波纹管98和第二法兰99构成燃烧器弹性连接密封罩。
131.在本实用新型的一具体实施例中，燃烧器过孔96的内壁与稳燃烟道结构1外壁之间的距离不小于300mm(即二者半径之差不小于300mm)；燃烧器过孔96的内壁与稳燃烟道结构的外壁之间的空间可实现稳燃烟道结构在竖直方向的旋转，实现燃烧器高温火焰射流的喷射角度的空间动态调整。
132.在本实施方式中，稳燃烟道结构1的长度不小于2500mm，第一法兰97距离稳燃烟道结构的出口端距离不小于2000mm，波纹管98长度不小于2000mm，稳燃烟道结构的出口端深入烟道侧壁内侧的距离在0～2000mm之间灵活调节。
133.燃烧器本体2内设置助燃气腔22，助燃气腔22上连通设置助燃气进口221，助燃气进口221与助燃风系统连接，助燃风系统包括助燃风机，助燃风机能与叶片可调型旋流燃烧
器100下游的烟道连通，且助燃风系统设有单独的空气入口，以便将脱硝烟道内的部分混合烟气或大气中的空气抽取至燃烧器内。从烟道内抽取烟气或从大气中抽取空气引入燃烧器内，不仅能协助燃烧器内的可燃气体的着火和稳定燃烧，而且能够维持烟道内烟气的总量，避免由于燃烧器引入过多的烟气，造成烟道内烟气总量增加过快，避免烟道内压力的剧烈波动。利用烟道下游的烟气和少量混合空气作为助燃风，利用了烟气的自身潜热，相比于常规冷空气助燃的方式，进一步减少了燃料的消耗，降低了烟气总量，降低后续脱硝设备的投资及运行成本；采用冷空气和烟气混合助燃的方式，降低了助燃风的氧气含量，降低了燃烧器火焰燃烧区的温度，减低氮氧化物的生成，减小后续脱硝设备的负荷，有助于实现超低排放。
134.本实用新型提供的烟气脱硝系统中，将叶片可调型旋流燃烧器直接安装在脱硝烟道上，利用燃烧器燃烧产生的高温烟气直接对脱硝烟道内烟气进行加热升温，实现热量的高效利用，减少了热量损失，采用导流装置和分流装置实现烟气流股的动态控制，不需要设置单独的加热炉和热风输送管道，大幅度减少热量损耗，节约燃料，降低运行成本；
135.本实用新型提供的烟气脱硝系统中利用叶片可调型旋流燃烧器下游的烟气和少量混合空气作为助燃风，利用了烟气的自身潜热，相比于常规冷空气助燃的方式，进一步减少了燃料的消耗，降低了烟气总量，降低后续脱硝设备的投资及运行成本；
136.本实用新型提供的烟气脱硝系统采用冷空气和烟气混合助燃的方式，降低了助燃风的氧气含量，降低了燃烧器火焰燃烧区的温度，减低氮氧化物的生成，减小后续脱硝设备的负荷，有助于实现超低排放。
137.由上所述，本实用新型提供的叶片可调型旋流燃烧器及烟气脱硝系统具有如下有益效果：
138.本实用新型的叶片可调型旋流燃烧器中，旋流结构能够对稳燃烟道结构的出口端的高温烟气产生旋流作用，实现高温烟气的螺旋流动喷射，增加高温烟气的湍流程度，促进高温烟气与脱硝烟道内原有烟气进行快速高效的热量交换；旋流结构的多个旋流叶片同时摆动，改变高温烟气从稳燃烟道结构内喷射高温烟气流股的旋流方向和旋流强度，实现动态调节高温烟气喷射流股的喷射长度、喷射区直径和旋流强度，实现高温烟气喷射的动态调节，从而控制高温烟气与脱硝烟气的混合条件，实现烟气的快速混合和热量交换；
139.本实用新型的叶片可调型旋流燃烧器，通过滑动及转动结构调整燃烧器插入脱硝烟道的深度和倾斜角度，满足燃烧器动态可调的控制火焰燃烧区域的工艺要求，不同烟气条件下燃烧器均能满足要求；
140.本实用新型提供的烟气脱硝系统中，将叶片可调型旋流燃烧器直接安装在脱硝烟道上，利用燃烧器燃烧产生的高温烟气直接对脱硝烟道内烟气进行加热升温，实现热量的高效利用，减少了热量损失，采用导流装置和分流装置实现烟气流股的动态控制，不需要设置单独的加热炉和热风输送管道，大幅度减少热量损耗，节约燃料，降低运行成本；
141.本实用新型提供的烟气脱硝系统中利用叶片可调型旋流燃烧器下游的烟气和少量混合空气作为助燃风，利用了烟气的自身潜热，相比于常规冷空气助燃的方式，进一步减少了燃料的消耗，降低了烟气总量，降低后续脱硝设备的投资及运行成本；
142.本实用新型提供的烟气脱硝系统采用冷空气和烟气混合助燃的方式，降低了助燃风的氧气含量，降低了燃烧器火焰燃烧区的温度，减低氮氧化物的生成，减小后续脱硝设备
的负荷，有助于实现超低排放。
143.以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。