CN110822429A - 一种可调节循环引射式低氮燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟气再循环燃烧器领域，具体涉及一种可调节循环引射式低氮燃烧器。包括燃气管、燃烧室、空气管、烟气管，所述燃烧室的右端头连通烟气管，所述燃烧室的左端头设有空气进气口；所述空气管包括内管和外管，所述内管和外管的右端头相通，所述内管通过空气进气口与燃烧室相通；所述烟气管的左端设置与烟气管垂直设置的缓冲环；所述外管上设有一段儿缩颈，该缩颈位于缓冲环内，所述缩颈上设有至少两个引射孔，所述缓冲环通过引射孔向外管内引射烟气。本发明将空气与烟气混合，提升空气温度，降低氧浓度，进而能延长燃烧室内的燃烧时间，大幅提升燃气室内的温度均匀性，减少局部高温区，进而抑制氮氧化物的生成。
Description
技术领域
本发明涉及烟气再循环燃烧器领域，具体涉及一种可调节循环引射式低氮燃烧器。
背景技术
在国家大力推行“节能减排，低碳经济”政策背景下，天然气作为一种清洁能源，相比于煤，燃烧产物几乎不含粉尘及SO2。但是主要的污染物为氮氧化物，氮氧化物除了危害人体健康外，在大气中通过一系列的物理化学反应，经过日照，与碳氢化合物、臭氧等生成光化学烟雾。不仅如此，氮氧化物同时也是形成酸雨的重要成因，更是产生大气超细颗粒物（PM2.5）的重要元凶。
随着国家能源结构转型和产业升级，政府大力推广天然气等清洁能源的使用。与此同时，对于大气污染排放也越来越重视，其中对于氮氧化物允许排放浓度的标准更是日趋严格，严格的大气污染物排放标准也促进厂家对于低氮燃烧技术的研发改进工作。但是，目前现有燃烧器很难满足超低排放要求。目前，低氮燃烧器的研发是解决氮氧化物排放最直接、最有效的解决方法。
低氮燃烧器控制氮氧化物排放主要分为两类：第一类是控制NOX的产生，通过降低燃烧高温区的温度，缩小高温区的分布范围。第二类是烟气脱硝技术，对烟气中已经产生的NOX进行处理。但是，烟气尾部治理增加设备多，并且伴随生产过程中持续产生耗材费用消耗，投入资金多，经济性不好。目前，对于烟气再循环技术控制NOX的技术更新尤为迫切。
发明内容
为了克服现有技术领域存在的上述技术问题，本发明目的在于提供一种可调节循环引射式低氮燃烧器，能够将空气与烟气进行热交换，回收烟气的余热，预热空气，提高燃烧效率，降低烟气排放的温度，减低燃料消耗。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可调节循环引射式低氮燃烧器，包括燃气管、安装在燃气管端头上的燃烧室、套装在燃气管上的空气管、套装在空气管上的烟气管，所述空气管与所述燃烧室的一端相通，所述燃烧室的另一端与所述烟气管相通，所述燃气管伸入进燃烧室内，所述燃烧室的右端头连通烟气管，所述燃烧室的左端头设有空气进气口；
所述空气管包括内管和外管，所述内管和外管套在一起，所述内管和外管的右端头相通，所述空气自外管流动并反向流进内管内，所述内管通过空气进气口与燃烧室相通；
所述烟气管的左端设置与烟气管垂直设置的缓冲环，所述烟气自烟气管水平流动并在缓冲环进行90°转向；所述外管的外壁设有一段儿缩颈，该缩颈位于缓冲环内，所述缩颈上设有至少两个引射孔，所述缓冲环通过引射孔向外管内引射烟气。
本发明的更进一步优选方案是：所述燃气管的右侧末端安装燃气喷头，燃气喷头伸进燃烧室内，
本发明的更进一步优选方案是：所述燃烧室内安装点火装置。
本发明的更进一步优选方案是：所述燃烧室的直径大于所述燃气管的直径，所述燃烧室直径小于所述内管的直径。
本发明的更进一步优选方案是：引射孔在外管纵向方向设置两圈，所述引射孔在外管横向方向设置若干个，若干个引射孔间隔一定距离围成环形；还包括四个阀瓣，四个阀瓣在横向方向上组成环形，所述四个阀瓣在纵向方向的长度应覆盖两圈引射孔，所述四个阀瓣的中心处均安装加长螺栓，所述加长螺栓的外端头穿过缓冲环并用螺母固定，四个阀瓣通过螺母的转动达到开启或关闭引射孔的目的。
本发明的更进一步优选方案是：所述引射孔在纵向方向设置两圈，所述引射孔在横向方向上设有32个引射孔，32个引射孔围成环形。
本发明的更进一步优选方案是：所述四个阀瓣的弧度为60-90°。
本发明的更进一步优选方案是：所述内管的直径为外管直径的3/4。
本发明的更进一步优选方案是：所述内管的长度位于外管长度的1/2-3/4。
本发明在烟气与空气管之间通过设置缩颈、开孔等引流结构，实现烟气的引射回流，更大程度混合空气和烟气，降低含氧量，在减少氮氧化物排放的同时保证火焰稳定燃烧。本发明在空气流动方向上连续开孔，能起到多级引射功能，使烟气和助燃空气混合更加均匀。本发明将空气与烟气混合，提升空气温度，降低氧浓度，进而能延长燃烧室内的燃烧时间，大幅提升燃气室内的温度均匀性，减少局部高温区，进而抑制氮氧化物的生成。本发明可根据设备实际需求、不同的应用场景来调节烟气回流量，实现最佳的燃烧效果，最大限度减少氮氧化物的产生。本发明带有自发烟气循环的引射式装置，不仅适用于自身预热烧嘴，同样可扩展应用于其他预热形式烧嘴。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明一种可调节循环引射式低氮燃烧器整体结构示意图；
图2是本发明阀瓣打开结构示意图；
图3是本发明阀瓣关闭结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，为本实施例一种可调节循环引射式低氮燃烧器，包括燃气管1、安装在燃气管1端头上的燃烧室2、套装在燃气管1上的空气管3、套装在空气管3上的烟气管4。具体的，所述燃气管1的右端头安装燃气喷头11，该燃气喷头11位于上述的燃烧室2内。
本实施例中的燃气管1向燃烧室内输送燃气，且在燃烧室2内设有点火装置21，通过点火实现燃烧室2的燃烧。本实施例中燃烧室2的直径大于所述燃气管1的直径，所述燃烧室2的直径小于所述空气管3的直径，便于留出距离，使得空气、烟气的供给。
为实现燃烧室的燃烧，本实施例中的空气管3包括内管31和外管32，内管31和外管32套在一起，所述内管31和外管32的右端头相通，内管31套在燃气管1上，以上实现空气自外管向右流动并反向流进内管31内，所述内管31通过空气进气口22与燃烧室相通。空气进气口22设置在燃烧室的左端头，便于空气的进入供气。
通过上述的描述，实现的技术效果是：空气通过外管32、内管31、空气进气口22进入燃烧室内，而燃气管1直接向燃烧室供给燃气，通过上述的双向供给，实现燃烧室的正常运行。
本实施例对于烟气管4、外管等进行独特设计，实现烟气的再循环，实现氮氧化合物的排量减少。具体是：烟气管4的左端设置与烟气管4垂直设置的缓冲环5。所述烟气自烟气管4水平流动并在缓冲环5进行90°转向。本实施例在所述外管32的外壁设有一段儿缩颈321，该缩颈321位于缓冲环5内。所述缩颈321上设有若干个引射孔6，所述缓冲环5通过引射孔6向外管32内引射烟气。
如图1-3所示，上述中的引射孔6在外管32纵向方向设置两圈，所述引射孔6在外管横向方向设置32个，32个引射孔间隔一定距离围成环形。为实现引射孔开口大小的调节，本实施例设置四个阀瓣7，四个阀瓣7在横向方向上组成环形，所述四个阀瓣7在纵向方向的长度应覆盖两圈引射孔。再者，所述四个阀瓣7的中心处均安装加长螺栓71，所述加长螺栓71的外端头穿过缓冲环5并用螺母72固定，四个阀瓣7通过螺母72的转动达到遮盖或者远离引射孔的目的。本实施例中的四个阀瓣7的弧度为90°。以上通过螺栓的调节，实现阀瓣7开启或者关闭引射孔，达到调节烟气引射流量的目的。
本发明中内管的直径为外管直径的3/4，便于外管高速流通，内管储存空气、燃气的混合气体，以便供给燃烧室。本实施例中内管31的长度位于外管32长度的1/2，便于混合气体的储存供给。
本实施例中，在空气管3的外管上设置缩颈321，缩颈321使得外管间隙缩小，使的外管内的空气流动受压形成节流，而在缩颈321后方空气形成低压区，导致烟气通过引射孔6回流至外管中与空气进行掺混。沿空气流动方向，该缩颈321在纵向连续开设两个引射孔，通过第一个引射孔引射烟气掺混，在第二个引射孔再次引射烟气，再次混合，显著提高引射强度，增大烟气回流量。
同时，本实施例在横向方向设置32个引射孔，在纵向方向有两圈引射孔，对于环状的空气流进行多个方向的同时引射，在纵向方向上二次引射，使得空气流与烟气混合均匀。而缩颈321的后端设置变径管扩散段，降低流速，提高静压。最终使得混合后空气流通过空气管的外管流动，转向流进内管，最终通过空气进气口22与燃气混合燃烧。本实施例中的掺混烟气降低了空气中氧气浓度，在燃烧室中燃烧避免出现局部高温，抑制氮氧化物产生。
为适应不同燃烧工况，在引射孔6处设置四个阀瓣7，通过螺栓单独控制，可以分别开启和关闭，能更大范围的调节烟气引射量。针对不同燃烧情况调节不同烟气掺混量，降低氮氧化物的同时，稳定火焰达到最佳燃烧效果。
本发明利用文丘里效应发明的烟气引射装置，使烟气进行多级引射，结合烟气再循环技术和预热式烧嘴的优点，实现自身预热式燃烧器自发式烟气再循环功能，有效抑制自身预热式燃烧器氮氧化物产生，降低氮氧化物排放。
本发明烟气回流引流装置在提高烟气引射强度的同时，通过电磁阀调节烟气回流量使预热空气与烟气更高效的混合，进一步提高燃烧稳定性及燃烧效率，解决烟气循环技术中烟气循环率的控制问题，降低燃烧区域的局部高温，减少氮氧化物排放的同时，达到更稳定的火焰燃烧效果。
本发明在空气管上进行改造形成的特殊烟气引射结构取代了传统烟气循环中的烟气引射装置，能扩展应用于其他预热式烧嘴结构。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种可调节循环引射式低氮燃烧器，包括燃气管、安装在燃气管端头上的燃烧室、套装在燃气管上的空气管、套装在空气管上的烟气管，所述空气管与所述燃烧室的一端相通，所述燃烧室的另一端与所述烟气管相通，所述燃气管伸入进燃烧室内，其特征在于：
所述燃烧室的右端头连通烟气管，所述燃烧室的左端头设有空气进气口；
所述空气管包括内管和外管，所述内管和外管套在一起，所述内管和外管的右端头相通，所述空气自外管流动并反向流进内管内，所述内管通过空气进气口与燃烧室相通；
所述烟气管的左端设置与烟气管垂直设置的缓冲环，所述烟气自烟气管水平流动并在缓冲环进行90°转向；所述外管的外壁设有一段儿缩颈，该缩颈位于缓冲环内，所述缩颈上设有至少两个引射孔，所述缓冲环通过引射孔向外管内引射烟气。
2.根据权利要求1所述的一种可调节循环引射式低氮燃烧器，其特征在于：所述燃气管的右侧末端安装燃气喷头，燃气喷头伸进燃烧室内。
3.根据权利要求2所述的一种可调节循环引射式低氮燃烧器，其特征在于：所述燃烧室内安装点火装置。
4.根据权利要求1所述的一种可调节循环引射式低氮燃烧器，其特征在于：所述燃烧室的直径大于所述燃气管的直径，所述燃烧室直径小于所述内管的直径。
5.根据权利要求1所述的一种可调节循环引射式低氮燃烧器，其特征在于：引射孔在外管纵向方向设置两圈，所述引射孔在外管横向方向设置若干个，若干个引射孔间隔一定距离围成环形；还包括四个阀瓣，四个阀瓣在横向方向上组成环形，所述四个阀瓣在纵向方向的长度应覆盖两圈引射孔，所述四个阀瓣的中心处均安装加长螺栓，所述加长螺栓的外端头穿过缓冲环并用螺母固定，四个阀瓣通过螺母的转动达到开启或关闭引射孔的目的。
6.根据权利要求1或5所述的一种可调节循环引射式低氮燃烧器，其特征在于：所述引射孔在纵向方向设置两圈，所述引射孔在横向方向上设有32个引射孔，32个引射孔围成环形。
7.根据权利要求5所述的一种可调节循环引射式低氮燃烧器，其特征在于：所述四个阀瓣的弧度为60-90°。
8.根据权利要求1所述的一种可调节循环引射式低氮燃烧器，其特征在于：所述内管的直径为外管直径的3/4。
9.根据权利要求8所述的一种可调节循环引射式低氮燃烧器，其特征在于：所述内管的长度位于外管长度的1/2-3/4。
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