一种醇气两用低氮燃烧器的制作方法

本实用新型属于燃烧设备技术领域，特别涉及一种醇气两用低氮燃烧器。

背景技术：

不同种类燃料的形态、热值以及燃烧时所需要空气量等差异较大，目前所使用的燃烧器均是以特定的某种燃料进行设计制造的，且使用时不能更换燃料。在当前天然气能源供应紧张的背景条件下，一旦工业窑炉的天然气供应不足，那么设备不得不停产。醇基燃料是一种清洁的液体能源，是天然气的优良替代能源，与天然气相比，醇基燃料存储和运输更加方便。醇基燃料的使用可以弥补天然气的紧缺现状。然而用户在实际替换使用时，需停炉将原天然气燃烧器拆下更换为醇基燃料燃烧器后才能使用，非常不方便。

燃料燃烧时，较高的燃烧温度会使空气中的n2和o2发生化学反应从而生成微量的氮氧化物(nox),nox是三大大气污染物(so2、nox及总悬浮颗粒物tsp)之一。氮氧化物危害巨大，pm2.5的雾霾有很大一部分因素是nox在起作用。为了根治雾霾，排放标准对烟气中的氮氧化物浓度提出了更严格的排放标准，即为“低氮”排放。而目前绝大多燃烧器并不能满足环保的低氮排放要求。

在能源供应紧张和污染物排放标准日益严格的双重背景之下，开发天然气和醇基燃料两种能源都可使用的低氮燃烧器具有非常重要的现实意义。

技术实现要素：

鉴于以上分析，本实用新型旨在提供一种醇气两用低氮燃烧器，用以解决低氮氧化物排放量大、燃料更换不便等问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种醇气两用低氮燃烧器，包括一级燃料进口、二级燃料进口、一级燃料喷入管、二级燃料喷入管、二级燃料环形分配管和烧嘴；

一级燃料喷入管设置在烧嘴中心位置，一级燃料进口与一级燃料喷入管连接；

二级燃料喷入管设置有多根，且围绕一级燃料喷入管均匀分布在烧嘴四周，二级燃料喷入管一端与烧嘴连接，另一端均与二级燃料环形分配管连接，二级燃料进口设置在二级燃料环形分配管上。

在一种可能的设计中，一级燃料进口包括一级天然气进口和一级醇基燃料进口；

一级天然气进口与一级燃料喷入管垂直连接，一级醇基燃料进口与一级燃料喷入管水平连接。

在一种可能的设计中，二级燃料环形分配管包括二级天然气环形分配管和二级醇基燃料环形分配管；

二级天然气环形分配管和二级醇基燃料环形分配管均与二级燃料喷入管连接。

在一种可能的设计中，二级燃料进口包括二级天然气进口和二级醇基燃料进口；

二级天然气进口与二级天然气环形分配管连接，二级醇基燃料进口与二级醇基燃料环形分配管连接。

在一种可能的设计中，二级燃料喷入管设置有四组。

在一种可能的设计中，一级天然气进口和一级醇基燃料进口上均单独设置有一级助燃风进口。

在一种可能的设计中，烧嘴与炉墙通过法兰连接。

在一种可能的设计中，烧嘴与炉墙连接处设置有密封件。

在一种可能的设计中，二级天然气环形分配管直径大于二级醇基燃料环形分配管。

在一种可能的设计中，一级燃料喷入管与所有二级燃料喷入管喷入烧嘴内的燃料的质量比为2：1。

与现有技术相比，本实用新型至少能实现以下技术效果之一：

1)本实用新型提供的一种醇气两用低氮燃烧器设置有两级进口，使燃料与空气分为两级进行混合燃烧，一级燃烧为主燃烧区，三分之二左右的燃料在主燃烧区燃烧；二级燃烧为次燃烧区，三分之一左右的燃料在次燃烧区燃烧。两级燃烧的方式使燃料与空气的混合更加均匀，降低局部氧浓度，使燃烧效率提高，减少火焰的局部高温点，故可降低nox的生成。

2)本实用新型设置有醇基燃料进口和天然气进口，既可以采用气体燃料天然气为原料，也可以采用液体燃料醇基燃料为原料，实现醇气两种燃料的不停炉切换燃烧，可以实现在线燃料切换，使用方便，避免了出现燃料替换使用时停炉更换燃烧器的情况。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

图1为实施例1的醇气两用低氮燃烧器示意图；

图2为实施例1的醇气两用低氮燃烧器另一方向的示意图。

附图标记：

1-一级天然气进口、2-一级醇基燃料进口、3-一级燃料喷入管、4-二级天然气进口、5-二级天然气环形分配管、6-二级醇基燃料进口、7-二级醇基燃料环形分配管、8-烧嘴、9-点火烧嘴、10-二级燃料喷入管、11-法兰、12-炉墙；13-二级助燃风进口。

具体实施方式

以下结合具体实施例对一种醇气两用低氮燃烧器作进一步的详细描述，这些实施例只用于比较和解释的目的，本实用新型不限定于这些实施例中。

一种醇气两用低氮燃烧器，包括一级燃料进口、二级燃料进口、一级燃料喷入管、二级燃料喷入管、二级燃料环形分配管和烧嘴；一级燃料喷入管设置在烧嘴中心位置，一级燃料进口与一级燃料喷入管连接；二级燃料喷入管设置有多根，且围绕一级燃料喷入管均匀分布在烧嘴四周，二级燃料喷入管一端与烧嘴连接，另一端均与二级燃料环形分配管连接，二级燃料进口设置在二级燃料环形分配管上。

nox是由燃烧时局部高温和局部氧浓度过高产生的，所以燃烧方法和燃烧条件对nox的生成有较大影响，因此改进燃烧技术可降低nox的排放。

与传统烧嘴只有一级燃烧相比，本实用新型提供的一种醇气两用低氮燃烧器按照燃料分级供应原理进行设计，使燃料与空气分为两级进行混合燃烧，因此本实用新型装置设置有两级进口，一级燃料喷入管设置在烧嘴中心位置，一级燃料经一级燃料喷入管进入烧嘴中心，为一级燃烧；二级燃料喷入管设置有多根，且围绕一级燃料喷入管均匀分布在烧嘴四周，二级燃料通过二级燃料喷入管分若干组分散喷入烧嘴内部四周位置，为二级燃烧。

一级燃烧为主燃烧区，三分之二左右的燃料在主燃烧区燃烧；二级燃烧为次燃烧区，三分之一左右的燃料在次燃烧区燃烧。两级燃烧的方式使燃料与空气的混合更加均匀，降低局部氧浓度，使燃烧效率提高，减少火焰的局部高温点，故可降低nox的生成。

为了实现天然气和醇基燃料的自由切换，避免出现燃料替换使用时停炉更换燃烧器的情况，本实用新型一级燃料进口包括一级天然气进口1和一级醇基燃料进口2；一级天然气进口1与一级燃料喷入管3垂直连接，其连接方向可以朝上、朝下或其他不同方向，一级醇基燃料进口2与一级燃料喷入管3水平连接，一级天然气和一级醇基燃料共用一级燃料喷入管3。二级燃料进口包括二级天然气进口4和二级醇基燃料进口6；二级燃料环形分配管包括二级天然气环形分配管5和二级醇基燃料环形分配管7；二级天然气进口4与二级天然气环形分配管5连接，二级醇基燃料进口6与二级醇基燃料环形分配管7连接。二级天然气环形分配管5和二级醇基燃料环形分配管7均与二级燃料喷入管10连接。二级天然气环形分配管5和二级醇基燃料环形分配管7平行设置，二级天然气和二级醇基燃料共用二级燃料喷入管10。

一级天然气进口1和一级醇基燃料进口2上均单独设置一级助燃风进口(图中未示出)，空气与一级燃料的混合物喷入烧嘴内部。烧嘴8上还设置有二级助燃风进口13，二级天然气燃料或二级醇基燃料燃烧所需助燃空气从二级助燃风进口13进入，在烧嘴内部与二级天然气燃料或二级醇基燃料混合后喷入炉膛内。

天然气密度远小于液体燃料醇基燃料密度，二级天然气环形分配管5直径大于二级醇基燃料环形分配管7，使燃烧器内单位时间内产生的热量相当。

本实用新型醇气两用低氮燃烧器，烧嘴8与炉墙12通过法兰11连接，连接处设置有密封件。

相对于现有的所有形式的燃烧器来说，本实用新型采用了同时实现了两种燃料的分级燃烧，能够解决现有燃烧器不能在线更换燃料和不能实现低氮燃烧的缺点。

实施例1

本实施例中的醇气两用低氮燃烧器如图1、图2所示，包括一级天然气进口1、一级醇基燃料进口2、一级燃料喷入管3、二级天然气进口4、二级天然气环形分配管5、二级醇基燃料进口6、二级醇基燃料环形分配管7、一级助燃风进口(图中未示出)、二级助燃风进口13、烧嘴8、点火烧嘴9、二级燃料喷入管10、烧嘴8与炉墙12的连接法兰11以及配套密封件。

一级天然气进口1与一级燃料喷入管3垂直连接，一级天然气进口1与一级燃料喷入管3通过连接法兰连接，其连接法兰朝上。一级醇基燃料进口2与一级燃料喷入管3(与一级天然气共用)水平连接。一级燃料喷入管3位于烧嘴中心位置，一级天然气进口1和一级醇基燃料进口2上均单独设置一级助燃风进口，一级天然气燃料或一级醇基燃料所需助燃空气通过一级助燃风进口进入，一级燃料(即一级天然气燃料或一级醇基燃料)与空气的混合物喷入烧嘴内部。

二级天然气进口4与二级天然气环形分配管5连接，本实施例中设置了4组二级燃料喷入管10，均匀分布在烧嘴四周，将二级天然气燃料分散喷入烧嘴内。二级天然气是由四组二级燃料喷入管10喷入烧嘴内，烧嘴8上设置有二级助燃风进口13，二级天然气在烧嘴内与二级助燃风进口13进入的空气进行混合。二级醇基燃料进口6与二级醇基燃料环形分配管7连接，实施例中设置了4组二级燃料喷入管10(与二级天然气共用)，均匀分布在烧嘴四周，将二级醇基燃料喷入烧嘴内。

本实用新型实施例中的醇气两用低氮燃烧器，在以天然气为燃料时，一级天然气进口1和二级天然气进口4同时打开，一级醇基燃料进口2和二级醇基燃料进口6均关闭；在以醇基燃料为燃料时，一级醇基燃料进口2和二级醇基燃料进口6同时打开，一级天然气进口1和二级天然气进口4均关闭。醇气两用低氮燃烧器使用时，燃料对应的一级助燃风进口及二级助燃风进口保持常开。

本实用新型实施例中的醇气两用低氮燃烧器使用时，采用点火烧嘴9点火，点火烧嘴9斜插入烧嘴内，点火烧嘴可采用现有成熟技术，点火用燃料为天然气。

本实用新型实施例中的醇气两用低氮燃烧器设置了4组二级燃料喷入管10，也可以设置其他任意数量的二级燃料喷入管10，目的均是使二级燃料分为若干组均匀喷入烧嘴内进行燃烧。

在本实用新型之外的，如醇气两用燃烧器所需阀门，自控系统等均可采用现有的成熟技术。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。