旋流燃烧管和具有该旋流燃烧管的低氮燃烧器的制作方法

1.本实用新型涉及燃烧器技术领域，具体涉及一种旋流燃烧管和具有该旋流燃烧管的低氮燃烧器。


背景技术：

2.气体燃料燃烧器作为一种燃烧气体燃料提供热量或热烟气的设备，在工业锅炉中广泛使用。气体燃料主要包括天然气、煤气和解析气等，在燃烧后产生的污染物主要为氮氧化物，当燃料中有含硫化合物时，也会生成二氧化硫。氮氧化物的生成与燃烧器的设计密切相关。目前我国燃气锅炉nox排放要求严格，多地要求氮氧化物排放不得高于30mg/nm3 (换算到3.5％的排烟o2浓度)，这对气体燃料的燃烧技术提出了新的挑战。
3.当前主流的预混燃烧器多采用金属网筒式，由于金属网筒阻力大，且需冷却，因此运行中过量空气系数一般在6～6.5，且与同功率非预混燃烧器相比，预混燃烧器的风机功率更大。金属网筒式预混燃烧器在运行中，为保证金属网孔不被堵塞，风机前需安装空气净化装置。传统预混燃烧器在运行时若操作不当，容易发生爆炸，带来巨大的安全隐患，在大于20t/h的锅炉中禁止使用。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的实施例提出一种旋流燃烧管和具有该旋流燃烧管的低氮燃烧器。
5.根据本实用新型实施例的旋流燃烧管，包括：
6.管体，所述管体具有腔体以及与所述腔体连通的第一进气口、第一进料口和第一出料口，所述第一进料口位于所述管体的外周面上；和
7.出料口调节件，所述出料口调节件与所述第一出料口配合，所述出料口调节件的至少一部分在第一配合位置和第二配合位置之间可移动地设置，当出料口调节件位于第一配合位置时，所述第一出料口的出口面积为s1，当出料口调节件位于第二配合位置时，所述第一出料口的出口面积为s2，所述s1大于所述s2。
8.因此，根据本实用新型实施例的旋流燃烧管具有使燃料燃烧充分、燃烧稳定和安全性高的优点。
9.在一些实施例中，所述腔体的长度方向与所述管体的长度方向一致，所述腔体具有在其长度方向上相对的第一壁面和第二壁面，所述第一进气口开设在所述第一壁面上，所述第一出料口开设在所述第二壁面上，其中所述出料口调节件沿所述腔体的长度方向可移动地设置，所述出料口调节件的横截面的面积在所述腔体的长度方向上沿远离所述第一进气口的方向增大。
10.在一些实施例中，所述出料口调节件为圆锥状。
11.根据本实用新型实施例的旋流燃烧管进一步包括调节杆，所述调节杆的长度方向与所述腔体的长度方向一致，所述调节杆具有在其长度方向上相对的第一端部和第二端
部，所述调节杆的所述第一端部与所述出料口调节件相连，所述调节杆的所述第二端部位于所述腔体外。
12.在一些实施例中，所述调节杆的第一部分位于所述腔体外，所述调节杆还包括齿轮和齿条，所述齿条安装在所述调节杆的所述第二端部上，所述齿轮位于所述腔体外，所述齿轮与所述齿条啮合。
13.根据本实用新型实施例的旋流燃烧管进一步包括渐扩段，所述渐扩段具有预设角度的张角，所述渐扩段的所述张角与所述出料口调节件相配合，所述渐扩段的第一端部的直径小于所述渐扩段的第二端部的直径，所述渐扩段的第一端部与所述第一出料口连接。
14.根据本实用新型实施例的旋流燃烧管进一步包括旋流叶片，所述旋流叶片位于所述腔体内，所述旋流叶片邻近所述第一出料口。
15.在一些实施例中，所述旋流叶片与所述第一出料口的距离在5cm至10cm之间。
16.在一些实施例中，所述腔体具有燃料腔和在所述腔体的长度方向上依次连接的收缩腔、喉腔与扩散腔，所述燃料腔的第一端与所述第一进料口连通，所述燃料腔的第二端与所述喉腔连通，所述收缩腔与所述第一进气口连通，所述扩散腔与所述第一出料口连通。
17.本实用新型还提供了一种低氮燃烧器，包括：
18.壳体，所述壳体限定出壳体腔，所述壳体腔包括在壳体腔的长度方向上相对的第一开口和第二开口，所述第二开口上设有支架；
19.风箱，所述风箱具有内侧盖板、外侧盖板和第二进气口，所述内侧盖板与所述外侧盖板在所述壳体腔的长度方向上相对，所述内侧盖板与所述第一开口连接，所述内侧盖板上设有第一出气口；
20.旋流燃烧管，所述旋流燃烧管为上述的旋流燃烧管，所述旋流燃烧管的长度方向与所述壳体腔的长度方向一致，所述调节杆的第二端部穿过所述外侧盖板，所述调节杆的第二端部与所述外侧盖板滑动连接，所述齿轮安装在所述外侧盖板的外侧，所述第一进气口与所述第一出气口相连；
21.燃料环，所述燃料环的至少一部分位于所述壳体腔内，所述燃料环具有第二进料口和第二出料口，所述第二进料口位于所述壳体外侧，所述第二出料口与所述第一进料口相连；和
22.点火装置，所述点火装置包括点火电极和点火燃料管，所述点火电极的第一端部固定在所述内侧盖板上，所述点火电极的第二端部位于所述第二开口的中心位置处，所述点火燃料管的进口与所述燃料环连通，所述点火燃料管的出口位于所述第二开口的中心位置处，所述点火电极的所述第二端部位与所述点火燃料管的所述出口相配合。
附图说明
23.图1是根据本实用新型实施例的旋流燃烧管的结构示意图。
24.图2是根据本实用新型实施例的低氮燃烧器的结构示意图。
具体实施方式
25.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新
型的限制。
26.下面参考图1与图2来描述根据本实用新型实施例的旋流燃烧管500。如图1与图2 所示，根据本实用新型实施例的旋流燃烧管500包括管体501和出料口调节件610。
27.管体501具有腔体502以及与腔体502连通的第一进气口510、第一进料口520和第一出料口530，第一进料口520位于管体501的外周面上。出料口调节件610与第一出料口530配合，出料口调节件610的至少一部分在第一配合位置和第二配合位置之间可移动地设置。当出料口调节件610位于第一配合位置时，第一出料口530的出口面积为s1，当出料口调节件610位于第二配合位置时，第一出料口530的出口面积为s2，s1大于s2。
28.根据本实用新型实施例的旋流燃烧管500通过设置出料口调节件610与第一出料口 530配合，且出料口调节件610的至少一部分在第一配合位置和第二配合位置之间可移动地设置，从而可以达到在不同负荷下，燃料混合物喷射速度相同，燃烧稳定的效果。其中，管体501具有腔体502以及与腔体502连通的第一进气口510、第一进料口520和第一出料口530。空气从第一进气口510进入到腔体502内，燃料从第一进料口520进入到腔体 502内，空气和燃料在腔体502内先混合后从第一出料口530排出进行燃烧。旋流燃烧管 500采用预混燃烧方式可以使得混合燃烧更加充分。
29.当出料口调节件610位于第一配合位置时，第一出料口530的出口面积为s1，当出料口调节件610位于第二配合位置时，第一出料口530的出口面积为s2。第一出料口530的出口面积越大，第一出料口530的出料量越大。s1大于s2，且出料口调节件610的至少一部分在第一配合位置和第二配合位置之间可移动地设置。也就是说，当出料口调节件610 位于第一配合位置时，第一出料口530的出料量最大，当出料口调节件610位于第二配合位置时，第一出料口530的出料量最小，且当出料口调节件610的至少一部分在第一配合位置和第二配合位置之间移动时，第一出料口530的出口面积发生改变，即第一出料口530 的出料量随之改变。在旋流燃烧管500负荷不同的情况下，通过改变出料口调节件610的位置来改变第一出料口530的出料量，进而改变第一出料口530的出料速度。改变第一出料口530的出料速度可防止第一出料口530喷射速度过快使得燃烧火焰熄灭。改变第一出料口530的出料速度可防止第一出料口530喷射速度过慢而发生回火，引起旋流燃烧管500 内产生燃烧震荡的甚至爆炸情况出现。因此改变第一出料口530的出料速度可以使燃料稳定燃烧、安全。
30.因此，根据本实用新型实施例的旋流燃烧管500具有使燃料燃烧充分、燃烧稳定和安全性高的优点。
31.如图1与图2所示，根据本实用新型实施例的旋流燃烧管500包括管体501和出料口调节件610。
32.管体501具有腔体502以及与腔体502连通的第一进气口510、第一进料口520和第一出料口530，第一进料口520位于管体501的外周面上。管体501具有腔体502以及与腔体502连通的第一进气口510、第一进料口520和第一出料口530。空气从第一进气口 510进入到腔体502内，燃料从第一进料口520进入到腔体502内，空气和燃料在腔体502 内先混合后从第一出料口530排出进行燃烧。旋流燃烧管500采用预混燃烧方式可以使得混合燃烧更加充分。
33.如图1所示，在一些实施例中，腔体502的长度方向与管体501的长度方向一致，腔体502具有在其长度方向上相对的第一壁面和第二壁面，第一进气口510开设在第一壁面
上，第一出料口530开设在第二壁面上。例如，腔体502的长度方向可以是左右方向，左右方向如图1中箭头a所示。为了使本技术的技术方案更加容易被理解，下面以第一进气口510位于腔体502的左端部，第一出料口530位于腔体502的右端部为例，进一步描述本技术的技术方案。
34.出料口调节件610与第一出料口530配合，出料口调节件610的至少一部分在第一配合位置和第二配合位置之间可移动地设置。当出料口调节件610位于第一配合位置时，第一出料口530的出口面积为s1，当出料口调节件610位于第二配合位置时，第一出料口530 的出口面积为s2，s1大于s2。
35.当出料口调节件610位于第一配合位置时，第一出料口530的出口面积为s1，当出料口调节件610位于第二配合位置时，第一出料口530的出口面积为s2。第一出料口530的出口面积越大，第一出料口530的出料量越大。s1大于s2，且出料口调节件610的至少一部分在第一配合位置和第二配合位置之间可移动地设置。也就是说，当出料口调节件610 位于第一配合位置时，第一出料口530的出料量最大，当出料口调节件610位于第二配合位置时，第一出料口530的出料量最小，且当出料口调节件610的至少一部分在第一配合位置和第二配合位置之间移动时，第一出料口530的出口面积发生改变，即第一出料口530 的出料量随之改变。在旋流燃烧管500负荷不同的情况下，通过改变出料口调节件610的位置来改变第一出料口530的出料量，进而改变第一出料口530的出料速度，达到可以使得燃料燃烧稳定的目的。
36.在一些实施例中，出料口调节件610沿腔体502的长度方向可移动地设置，出料口调节件610的横截面的面积在腔体的长度方向上沿远离第一进气口510的方向增大。具体地，出料口调节件610沿左右方向可移动地设置，出料口调节件610的横截面的面积在左右方向上向右增大。也就是说，在一定负荷下，当出料口调节件610向右移动时，第一出料口 530的出口面积增大，即第一出料口530的出料量增大，第一出料口530的出料速度减小。当出料口调节件610向左移动时，第一出料口530的出口面积减小，即第一出料口530的出料量减小，第一出料口530的出料速度增大。
37.如图1所示，在一些实施例中，出料口调节件610为圆锥状，圆锥状的出料口调节件 610的横截面的面积较小的一端邻近第一进气口510。例如，圆锥状的出料口调节件610的横截面的面积较小的一端朝左设置。
38.如图1所示，根据本实用新型实施例的旋流燃烧管500进一步包括调节杆620，调节杆620的长度方向与腔体502的长度方向一致，调节杆620具有在其长度方向上相对的第一端部621和第二端部622，调节杆620的第一端部621与出料口调节件610相连，调节杆620的第二端部622位于腔体502外。例如，调节杆620的长度方向为左右方向，调节杆620的右端部为第一端部621，调节杆620的右端部与出料口调节件610相连。调节杆 620的左端部为二端部622，调节杆620的左端部位于腔体502外。
39.在一些实施例中，调节杆620的第一部分位于腔体502外，调节杆620还包括齿轮623 和齿条624，齿条624安装在调节杆502的第二端部622上，齿轮623位于腔体502外，齿轮623与齿条624啮合。例如，齿条624安装在调节杆502的左端部上。齿轮623与齿条624啮合方便调节杆620移动。
40.根据本实用新型实施例的旋流燃烧管500进一步包括渐扩段531，渐扩段531具有
预设角度的张角，渐扩段531的张角与出料口调节件610相配合，渐扩段531的第一端部的直径小于渐扩段531的第二端部的直径，渐扩段631的第一端部与第一出料口530连接。例如，渐扩段531的左端部的直径小于渐扩段531的右端部的直径，渐扩段631的左端部与与第一出料口530连接。
41.出料口调节件610与渐扩段531相互配合形成中间具有阻挡物的渐扩的喷口，使得出料方向更加稳定。燃料从第一出料口530出来后从渐扩段531与出料口调节件610组成的渐扩状的喷口排出旋流燃烧管500。燃料从渐扩段531与出料口调节件610组成的渐扩状的喷口排出燃烧时，会在出料口调节件610远离第一进气口510的一侧形成微负压区，卷吸高温烟气，同时加热出料口调节件610，使得燃料燃烧时不易熄灭，提高燃烧的稳定性。例如，圆锥状的出料口调节件610与渐扩段531配合，当圆锥状的出料口调节件610左右移动时，第一出料口530的出料面积发生改变，圆锥状的出料口调节件610与渐扩段531 之间出料空间发生改变，通过调节圆锥状的出料口调节件610的左右位置来调节旋流燃烧管500的出料量，从而调节旋流燃烧管500的出料速度，旋流燃烧管500的出料量越大，旋流燃烧管500的出料速度越慢。燃料燃烧时，会在圆锥状的出料口调节件610的右侧形成微负压区，卷吸高温烟气，同时加热出料口调节件610，使得燃料燃烧时不易熄灭，提高燃烧的稳定性。
42.可选地，渐扩段531的张角的角度在15
°‑
30
°
之间，可选地，圆锥状的出料口调节件610的张角的角度在15
°‑
30
°
之间。
43.根据本实用新型实施例的旋流燃烧管500进一步包括旋流叶片620，旋流叶片620位于腔体502内，旋流叶片620邻近第一出料口530。旋流叶片620进一步增加燃料和空气的混合效果，旋流叶片620的每个叶片与调节杆620的垂面的夹角在30
°‑
50
°
之间。
44.在一些实施例中，旋流叶片620与第一出料口530的距离在5cm至10cm之间。旋流叶片620邻近第一出料口530使得在出料时燃料和空气混合状态较好。
45.在一些实施例中，腔体502具有燃料腔540和在腔体的长度方向上依次连接的收缩腔 550、喉腔560与扩散腔570，燃料腔540的第一端与第一进料口520连通，燃料腔540的第二端与喉腔560连通，收缩腔550与第一进气口510连通，扩散腔570与第一出料口530 连通。空气从第一进气口510进入收缩腔550，燃料从第一进料口520进入燃料腔540，空气依次通过收缩腔550、喉腔560与扩散腔570，其中，喉腔560的直径小于收缩腔550和扩散腔570任一部分的直径，空气在通过喉腔560时速度快。燃料腔540的第二端与喉腔 560连通，即燃料腔540与喉腔560连通，空气在快速通过喉腔560时会在燃料腔540内形成负压，将燃料腔540内的燃料吸入空气中，并与空气混合。喉腔560的直径较小且通过的空气速度较快，可以防止空气和燃料的混合物回灌，防止旋流燃烧管500爆炸。
46.如图2所示，本实用新型还提出了一种低氮燃烧器1000，包括壳体100、风箱200、旋流燃烧管500、燃料环300和点火装置400。
47.壳体100限定出壳体腔101，壳体腔101包括在壳体腔的长度方向上相对的第一开口 102和第二开口103，第二开口103上设有支架104。
48.风箱200具有内侧盖板210、外侧盖板220和第二进气口230。内侧盖板210与外侧盖板220在壳体腔101的长度方向上相对，内侧盖板210与第一开口102连接，内侧盖板210上设有第一出气口240。
49.风箱200为圆柱形壳体，内侧盖板210和外侧盖板220开同轴孔用于固定旋流燃烧
管 500和调节杆610。空气从第二进气口230进入风箱200内，从第一出气口240排出风箱 200。
50.旋流燃烧管500为上述的旋流燃烧管500，旋流燃烧管500的长度方向与壳体腔101 的长度方向一致。例如，旋流燃烧管500的长度方向为左右方向，壳体腔101的长度方向为左右方向。调节杆610的第二端部622穿过外侧盖板220，调节杆的610第二端部622 与外侧盖板滑动连接，齿轮623安装在外侧盖板200的外侧.第一进气口510与第一出气口 240相连，使得空气风箱200进入旋流燃烧管500。旋流燃烧管500的数量为多个。
51.燃料环300的至少一部分位于壳体腔101内，燃料环300具有第二进料口310和第二出料口320，第二进料口310位于壳体100外侧，第二出料口320与第一进料口520相连；使得燃料在进入燃料环内后通过第二出料口320与第一进料口520进入旋流燃烧管500内。
52.点火装置400包括点火电极410和点火燃料管420，点火电极410的第一端部固定在内侧盖板210上，点火电极410的第二端部位于第二开口103的中心位置处。点火燃料管420 的进口与燃料环300连通，点火燃料管420的出口位于第二开口103的中心位置处，点火电极410的第二端部位与点火燃料管420的出口相配合。点火电极410将点火燃料管420 点燃从而将旋流燃烧管500点燃，完成点火工作。
53.低氮燃烧器1000还包括火焰检测器，火焰检测器位于壳体腔101内，用于检测旋流燃烧管500是否在燃烧，保证低氮燃烧器1000正常工作。
54.根据本实用新型实施例的低氮燃烧器1000通过设置使燃料燃烧充分和燃烧稳定的旋流燃烧管500与壳体100、风箱200、燃料环300和点火装置400配合，使得旋流燃烧管500 空气进入量充足，方便移动调节杆610，从而使得燃料燃烧充分。减少氮氧化物排放，低氮燃烧器1000无熄火或者燃烧震荡的情况出现。
55.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
56.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
57.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本实用新型中的具体含义。
58.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅
表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
59.在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
60.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。