一种可调节火焰的低氮燃烧器结构pdf

发布时间：2024-05-18 09:59:30| 来源：乐鱼平台登录

  本发明公开一种可调节火焰的低氮燃烧器结构，包括：空气进气段和燃气进气管；空气进气段的端部外围设置有进气环腔外侧管板，进气环腔外侧管板的两头分别设置有进气环腔外侧环板、进气环腔内侧环板；空气进气段的端部同轴连接有空气管；空气进气段和空气管内部设置有中心燃气管，本发明可加强空气和燃气的混合，使混合更加均匀，提高燃烧效率，增大锅炉热效率；形成空气和燃料的分级，形成多级火焰，降低了火焰温度，从而大幅度减少了氮氧化物的排放；采用燃气和空气的引射结构形成烟气内循环，逐步降低氮氧化物的排放。可调节燃气的分级比

  1.一种可调节火焰的低氮燃烧器结构，其特征是，包括：空气进气段(1)和燃气进气

  所述空气进气段(1)的端部外围设置有进气环腔外侧管板(41)，所述进气环腔外侧管

  板(41)的两头分别设置有进气环腔外侧环板(42)、进气环腔内侧环板(43)；所述空气进气

  段(1)的端部同轴连接有空气管(5)；空气进气段(1)和空气管(5)内部设置有中心燃气管

  (32)，所述中心燃气管(32)包括水平段和竖直段，水平段端部外围设置有空气分隔筒(7)，

  所述燃气进气管(2)分别连接中心进气管(3)、外围进气调节阀(4)；所述中心进气管

  (3)连接中心进气调节阀(31)，中心进气调节阀(31)与中心燃气管(32)的竖直段连接；所述

  外围进气调节阀(4)连接环腔进气管(40)，所述环腔进气管(40)与进气环腔外侧管板(41)

  所述空气管(5)端部连接空气管收缩口(50)，所述空气管(5)外侧均匀布置若干外围燃

  气引射管(6)，所述外围燃气引射管(6)一端连接进气环腔内侧环板(43)，另一端连接外围

  燃气引射喷嘴(61)；所述外围燃气引射喷嘴(61)右侧同轴布置外围燃气引射混合管(62)，

  所述外围燃气引射混合管(62)靠近外围燃气引射喷嘴(61)一侧固定在空气管(5)外壁，外

  围燃气引射混合管(62)之间安装外围空气罩(63)；中心燃气管(32)的水平段外围设置有中

  心燃气支管(35)，中心燃气支管(35)一端穿过空气分隔筒(7)壁面并连接在中心燃气管

  (32)上，另一端设有均匀分布的若燃气支管径向喷射孔(36)；空气分隔筒(7)一端设置有稳

  焰盘(70)，所述稳焰盘(70)上均匀布置若干稳焰盘空气孔(71)；空气分隔筒(7)另一端位于

  空气管(5)内部；中心燃气管(32)的端部设置有末端中心燃气管封盖(33)及均匀分布的若

  2.如权利要求1所述的可调节火焰的低氮燃烧器结构，其特征是，在燃烧的过程中，

  所述调节外围进气调节阀(4)用于调节外围引射燃气的流量；当外围引射燃气过大导致吸

  入的烟气过多对火焰的抑制作用过大，使得外围火焰区域发生不稳定的间断熄火、着火的

  喘振现象，通过调小外围进气调节阀(4)减少外围引射燃气的流量；当火焰稳定，但外围引

  射燃气过小导致负荷不满足需求，而且由于卷吸的烟气量不足导致氮氧化物不满足排放目

  3.如权利要求1所述的可调节火焰的低氮燃烧器结构，其特征是，在燃烧的过程中，

  所述调节中心进气调节阀(31)用于调节中心燃气的流量；当中心燃气过小时，燃气量不足

  导致中心火焰区域和中间火焰区域的火焰熄灭或者火焰强度不足以引燃外围火焰，使得外

  围火焰区域发生不稳定的间断熄火、着火现象，通过调大中心进气调节阀(31)增大中心燃

  气的流量；当中心燃气量过大，火焰虽然稳定，但中心火焰区域和中间火焰区域的高温区集

  中且温度很高，导致氮氧化物排放很高时，通过调小中心进气调节阀(31)减小中心燃气的

  4.如权利要求1所述的可调节火焰的低氮燃烧器结构，其特征是，外围进气调节阀

  5.如权利要求1所述的可调节火焰的低氮燃烧器结构，其特征是，所述中心进气调节

  6.如权利要求1所述的可调节火焰的低氮燃烧器结构，其特征是，所述径向中心喷气

  [0001]本发明涉及燃烧器技术领域，具体涉及一种可调节火焰的低氮燃烧器结构。

  [0002]面对日益严格的国内外大气污染物排放政策和限值，人们对加热炉的燃烧器的要

  [0003]燃烧器的低NOx技术中，预混燃烧存在回火爆炸、不容易控制的危险性，而且也不

  足够节能；而烟气外循环也存在火焰不稳定、增加成本的因素，不利于加热炉长期稳定的运

  [0004]但是面对多样型式的加热炉，同一款燃烧器很难实现对大部分炉型的适应，不同

  背压、不同炉膛形式、烟囱布置形式等都会对燃烧器的安全、节能和环保产生较大的影响，

  因此在实现低排放的基础上，一种可调节火焰的的低氮燃烧器结构的设计对于组织燃烧、

  [0005]本发明的目的是针对现存技术的不足之处，提供一种可调节火焰的低氮燃烧器

  结构，一方面通过多种低氮技术的组合实现低氮的燃烧器头部结构，另一方面通过调整内

  [0006]本发明提供一种可调节火焰的低氮燃烧器结构，包括：空气进气段和燃气进气管；

  所述空气进气段的端部外围设置有进气环腔外侧管板，所述进气环腔外侧管板的两端分别

  设置有进气环腔外侧环板、进气环腔内侧环板；所述空气进气段的端部同轴连接有空气管；

  空气进气段和空气管内部设置有中心燃气管，所述中心燃气管包括水平段和竖直段，水平

  [0007]所述燃气进气管分别连接中心进气管、外围进气调节阀；所述中心进气管连接中

  心进气调节阀，中心进气调节阀与中心燃气管的竖直段连接；所述外围进气调节阀连接环

  [0008]所述空气管端部连接空气管收缩口，所述空气管外侧均匀布置若干外围燃气引射

  管，所述外围燃气引射管一端连接进气环腔内侧环板，另一端连接外围燃气引射喷嘴；所述

  外围燃气引射喷嘴右侧同轴布置外围燃气引射混合管，所述外围燃气引射混合管靠近外围

  燃气引射喷嘴一侧固定在空气管外壁，外围燃气引射混合管之间安装外围空气罩；中心燃

  气管的水平段外围设置有中心燃气支管，中心燃气支管一端穿过空气分隔筒壁面并连接在

  中心燃气管上，另一端设有均匀分布的若燃气支管径向喷射孔；空气分隔筒一端设置有稳

  焰盘，所述稳焰盘上均匀布置若干稳焰盘空气孔；空气分隔筒另一端位于空气管内部；中心

  [0009]进一步地，在燃烧的过程中，所述调节外围进气调节阀用于调节外围引射燃气的

  流量；当外围引射燃气过大导致吸入的烟气过多对火焰的抑制作用过大，使得外围火焰区

  域发生不稳定的间断熄火、着火的喘振现象，通过调小外围进气调节阀减少外围引射燃气

  的流量；当火焰稳定，但外围引射燃气过小导致负荷不满足需求，而且由于卷吸的烟气量不

  足导致氮氧化物不满足排放目标时，通过调大外围进气调节阀增大外围引射燃气的流量。

  [0010]进一步地，在燃烧的过程中，所述调节中心进气调节阀用于调节中心燃气的流量；

  当中心燃气过小时，燃气量不足导致中心火焰区域和中间火焰区域的火焰熄灭或者火焰强

  度不足以引燃外围火焰，使得外围火焰区域发生不稳定的间断熄火、着火现象，通过调大中

  心进气调节阀增大中心燃气的流量；当中心燃气量过大，火焰虽然稳定，但中心火焰区域和

  中间火焰区域的高温区集中且温度很高，导致氮氧化物排放很高时，通过调小中心进气调

  [0011]进一步地，外围进气调节阀的调节方式为采用手动或者自动调节方式。

  [0012]进一步地，所述中心进气调节阀的调节方式为手动或者自动调节方式。

  [0013]进一步地，所述径向中心喷气孔的燃气通气面积占总燃气出气面积的4％‑10％。

  [0014]本发明具有以下有益效果：本发明提供的一种可调节火焰的低氮燃烧器结构，可

  加强空气和燃气的混合，使混合更加均匀，提高燃烧效率，增大锅炉热效率；形成空气和燃

  料的分级，形成多级火焰，降低了火焰温度，从而大幅度减少了氮氧化物的排放；采用燃气和

  空气的引射结构形成烟气内循环，逐步降低氮氧化物的排放。可调节燃气的分级比例，同

  [0015]为了更清楚地说明本发明实施例或现存技术中的技术方案，下面将对实施例中所

  需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施

  例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够准确的通过这些附图获

  [0019]图示说明：1‑空气进气段；2‑燃气进气管；3‑中心进气管；4‑外围进气调节阀；5‑空

  气管；6‑外围燃气引射管；7‑空气分隔筒；31‑中心进气调节阀；32‑中心燃气管；33‑末端中

  心燃气管封盖；34‑径向中心喷气孔；35‑中心燃气支管；36‑燃气支管径向喷射孔；40‑环腔

  进气管；41‑进气环腔外侧管板；42‑进气环腔外侧环板；43‑进气环腔内侧环板；50‑空气管

  收缩口；61‑外围燃气引射喷嘴；62‑外围燃气引射混合管；63‑外围空气罩；70‑稳焰盘；71‑

  [0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相

  互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。应该指出，以下详细说明都是例

  示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语

  [0021]为便于描述，在这里能够正常的使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、

  “在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特

  征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位

  之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器

  件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下

  方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和

  “在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并

  [0022]现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性

  实施方式能由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方

  式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示

  例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，扩大了层

  和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

  [0023]请参阅图1至图3，本发明实施例提供一种可调节火焰的低氮燃烧器结构，包括：空

  [0024]其中，空气进气段1的端部外围设置有进气环腔外侧管板41，进气环腔外侧管板41

  的两端分别设置有进气环腔外侧环板42、进气环腔内侧环板43；空气进气段1的端部同轴连

  接有空气管5；空气进气段1和空气管5内部设置有中心燃气管32，中心燃气管32包括水平段

  和竖直段，水平段端部外围设置有空气分隔筒7，竖直段延伸至空气进气段1的外部；

  [0025]燃气进气管2分别连接中心进气管3、外围进气调节阀4；中心进气管3连接中心进

  气调节阀31，中心进气调节阀31与中心燃气管32的竖直段连接；外围进气调节阀4连接环腔

  [0026]空气管5端部连接空气管收缩口50，空气管5外侧均匀布置若干外围燃气引射管6，

  外围燃气引射管6一端连接进气环腔内侧环板43，另一端连接外围燃气引射喷嘴61；外围燃

  气引射喷嘴61右侧同轴布置外围燃气引射混合管62，外围燃气引射混合管62靠近外围燃气

  引射喷嘴61一侧固定在空气管5外壁，外围燃气引射混合管62之间安装外围空气罩63；中心

  燃气管32的水平段外围设置有中心燃气支管35，中心燃气支管35一端穿过空气分隔筒7壁

  面并连接在中心燃气管32上，另一端设有均匀分布的若燃气支管径向喷射孔36；空气分隔

  筒7一端设置有稳焰盘70，稳焰盘70上均匀布置若干稳焰盘空气孔71；空气分隔筒7另一端

  位于空气管5内部；中心燃气管32的端部设置有末端中心燃气管封盖33及均匀分布的若干

  径向中心喷气孔34。空气进气段1、空气管5、进气环腔外侧管板41、空气分隔筒7均同轴布

  [0027]助燃空气从空气进气段1进入燃烧器，流经空气管5、空气分隔筒7、外围空气罩63

  后喷出燃烧器头部；助燃空气从空气进气段1进入燃烧器头部后，进入空气管5中流动后，受

  [0028]一股空气沿着空气分隔筒7和中心燃气管32之间的通道流动并流经稳焰盘70时，

  从稳焰盘空气孔71喷出形成中心空气；另一股空气沿着空气分隔筒7和空气管5之间的通道

  流动后，收到空气管收缩口50面积收缩的影响形成加速气流后继续流动，进入外围空气罩

  63和空气分隔筒7之间的通道持续发展后喷出形成最外围空气。由此形成了中心空气和外

  围空气两部分空气分级状态；进气环腔外侧环板42、进气环腔外侧管板41、进气环腔内侧环

  板43、空气进气段1包裹形成了进气环腔。燃气从燃气进气管2流动后分别进入外围进气调

  [0029]中心燃气沿着中心进气管3依次流入中心进气调节阀31、中心燃气管32后，一部分

  中心燃气从径向中心喷气孔34径向喷出的燃气与中心空气混合后喷出并在下游形成中心

  火焰区域，该区域空气量少，形成了贫氧燃烧，燃烧温度低，并产生化学还原氛围，减少NOx

  的生成，由于空气冲击稳焰盘70后会在下游形成钝体回流区域，因此中心火焰区域中存在

  将下游高温烟气卷吸到钝体回流区域再次引燃未燃混合物的作用，形成了稳定的火焰区

  域；剩余中心燃气进入中心燃气支管35后从燃气支管径向喷射孔36径向喷出后与部分外围

  空气进行混合，径向喷出的燃气与轴向流动的中间空气进行混合，这种垂直相互冲击的混

  合方式使得混合非常均匀，这部分混合气在下游形成了中间火焰区域，这部分混合气空气

  [0030]外围引射燃气沿着外围进气调节阀4依次流入环腔进气管40、进气环腔、外围燃气

  引射管6后，从外围燃气引射喷嘴61沿轴向高速喷入外围燃气引射混合管62，这部分燃气速

  度很高，在外围燃气引射混合管62的入口处形成负压引射作用，将下游烟气卷吸进入外围

  燃气引射混合管62，并与外围引射燃气在外围燃气引射混合管62内进行充分混合后喷出，

  并持续与外围空气在下游混合燃烧，形成外围火焰区域，该区域混合气燃气过剩，形成富燃

  [0031]由于外围空气受到空气管收缩口50的压缩作用，其速度不断增大，流速增大形成

  了负压引射作用，使得下游的烟气从空气管收缩口50和外围空气罩63之间的的通道不断回

  流与外围空气混合，由于烟气的冷却、抑制和稀释作用，使得燃烧火焰温度下降，减少了氮

  [0032]中心火焰区域、中间火焰区域和外围火焰区域之间相互作用产生了混合效果和剪

  [0033]作为本发明的一种技术优化方案，在燃烧的过程中，调节外围进气调节阀4可以调

  节外围引射燃气的流量。当外围引射燃气过大导致吸入的烟气过多对火焰的抑制作用过

  大，使得外围火焰区域发生不稳定的间断熄火、着火的喘振现象，可以调小外围进气调节阀

  4减少外围引射燃气的流量；当火焰稳定，但外围引射燃气过小导致负荷不满足需求，而且

  由于卷吸的烟气量不足导致氮氧化物不满足排放目标时可以调大外围进气调节阀4增大外

  [0034]作为本发明的一种技术优化方案，在燃烧的过程中，调节中心进气调节阀31可以

  调节中心燃气的流量。当中心燃气过小时，燃气量不足导致中心火焰区域和中间火焰区域

  的火焰熄灭或者火焰强度不足以引燃外围火焰，使得外围火焰区域发生不稳定的间断熄

  火、着火现象，可以调大中心进气调节阀31增大中心燃气的流量；当中心燃气量过大，火焰

  虽然稳定，但中心火焰区域和中间火焰区域的高温区集中且温度很高，导致氮氧化物排放

  [0035]作为本发明的一种技术优化方案，外围进气调节阀4的调节方式能采用手动或

  [0036]作为本发明的一种技术优化方案，调节中心进气调节阀31的调节方式能够使用手

  [0037]作为本发明的一种技术优化方案，径向中心喷气孔34的燃气通气面积占总燃气出

  [0038]由以上实施例可知，本发明提供的一种可调节火焰的低氮燃烧器结构，可加强空

  气和燃气的混合，使混合更加均匀，提高燃烧效率，增大锅炉热效率；形成空气和燃料的分

  级，形成多级火焰，降低了火焰温度，从而大幅度减少了氮氧化物的排放；采用燃气和空气的

  引射结构形成烟气内循环，逐步降低氮氧化物的排放。可调节燃气的分级比例，同时满足

  [0039]必须要格外注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根

  据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外精确指出，否则单数形式

  也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书里面使用术语“包含”和/或“包

  [0040]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第

  二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用

  的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里

  [0041]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技

  术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修

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