高效空气多级引射烟气内循环低氮燃烧器的制作方法

本实用新型涉及燃烧装置领域，具体涉及一种高效空气多级引射烟气内循环低氮燃气燃烧器。

背景技术：

燃气燃烧过程中产生的nox是主要的大气污染物之一，国家对nox的排放限值日益严格，减少氮氧化物排放也成为燃烧器设计必须着重考虑的因素。

其中，降低热力型nox生成的核心理论是降低火焰峰值温度，实现这一目标的方法有燃料和空气的分级燃烧以及降低空气氧浓度，从而使燃烧放热更分散，使燃烧速率降低，其中烟气再循环方法是降低空气氧浓度普遍采用的方法，分为烟气外循环和烟气内循环两种，因为烟气外循环简单、易实现，成为大部分燃烧器厂家的首选方案，所谓烟气外循环，就是把锅炉尾部烟气抽出20％左右的份额掺混到助燃空气中，使空气中氧浓度得到降低，然后用风机送入炉内与燃料燃烧。

但由于空气中掺入了大量的冷烟气，使燃烧器的稳燃性能降低，也因为整体烟气量的增加、辐射换热能力的降低，使锅炉的效率降低2％～4％，增加了运行成本，迫于环保政策压力，大部分业主也只能被动接受。

技术实现要素：

为了解决这一问题，很多科研机构和燃烧器厂家开始转向烟气内循环技术的研发。其实，当燃烧器喷口射流具有一定的速度时，会形成一定的负压，会有烟气回流并与喷口射出的新鲜燃气或空气混合，实现一定程度的烟气内循环，但由于喷口射流速度的设计首先要考虑的是稳燃和火焰大小的控制，因此，烟气内循环效果有限，很难达到环保要求的排放指标，必须采取专门措施。

而且，无论是燃料卷吸烟气，还是空气卷吸烟气，只有在空气和燃料混合燃烧之前，提前实现与烟气的均匀混合，并达到足够低的氧浓度，才能更好的降低nox的生成排放。

本实用新型所解决的技术问题是，现有技术提供的燃烧器烟气内循环效果有限，降低nox生成排放的效果受到局限，很难达到环保要求的排放指标。

为了解决上述技术问题，发明人经过锐意研究，针对现有技术的不足，为了使空气在与燃料混合燃烧之前，实现空气对炉内烟气的足量引射卷吸，并充分混合均匀，本实用新型提供一种燃烧器，以燃料分级燃烧为基本结构，在此基础上，对空气通道进行特殊设计，以实现空气对炉内烟气的高效多级引射，并充分混合均匀。

具体来说，本实用新型为了解决上述技术问题，提供了如下技术方案：

本实用新型提供了一种空气多级引射烟气内循环低氮燃烧器，其特征在于，其包括燃料单元、空气单元、烟气引射单元和分隔筒8，其中，

所述燃料单元的组成部件包括：一次燃料通道1，二次燃料通道2，旋流盘3，和一次燃料分支小管4，

所述空气单元的组成部件包括：空气通道5、一次空气通道6和二次空气通道7，所述烟气引射单元的组成部件包括一级烟气引射入口9和二级烟气引射入口10，所述分隔筒8位于一次空气通道6外侧。

优选的，其中，所述一次燃料通道1位于所述燃烧器的内侧；所述二次燃料通道2周向分布于所述燃烧器的外侧；优选的，所述旋流盘3设置于所述一次燃料通道1的上端位置；所述一次燃料分支小管4位于所述一次燃料通道1上并置于所述旋流盘3的上方。

优选的，其中，所述空气通道5位于所述一次燃料通道1和二次燃料通道2中间，所述空气通道5在燃烧器内分为一次空气通道6和二次空气通道7，

优选的，所述一次空气通道6包裹所述一次燃料通道1，所述二次空气通道7包裹所述二次燃料通道2。

优选的，其中，所述一级烟气引射入口9位于所述一次空气通道6和所述分隔筒8之间，所述二级烟气引射入口10位于所述二次空气通道7和所述分隔筒8之间。

优选的，所述分隔筒8置于需要使用所述燃烧器的装置的内部，并且，所述分隔筒8位于所述空气通道5的上方，并与所述空气通道5之间留有开口，其中所述空气通道5在燃烧器内部的后端。

优选的，所述开口为所述一级烟气引射入口9；所述分隔筒的外侧为所述二次空气通道7及二次燃料通道2。

优选的，其中，所述一次燃料分支小管4为周向分布于所述一次燃料通道1上的分支小管，在所述一次燃料分支小管上设置有孔；

优选所述一次燃料分支小管4的个数为4-8，更优选为6。

优选的，其中，所述二次空气通道7由周向布置的管道组成，并且，所述二次空气通道7沿着所述分隔筒8在竖直方向上进行前伸，超过所述一次空气通道6的出口。

优选的，其中，所述二次空气通道7横向垂直穿过所述分隔筒8的壁面，进入所述分隔筒8内；并且，在所述二次空气通道7穿过所述分隔筒8的位置处留有开口，所述开口为二级烟气引射入口10。

所述一次燃料和二次燃料的分配比例：所述一次燃料与所述二次燃料的分配比例为4：6～1：9之间，优选为2：8。

本实用新型有益效果:

本实用新型通过将空气分为一次通道和二次通道，并在一次通道喉口位置开口，实现空气射流对炉内烟气的多级引射，提高了烟气引射量，一次通道和二次通道的出口射流方向垂直交叉，实现了空气与引射烟气的充分均匀混合，既实现了炉内烟气的足量引射，又实现了均匀混合，使炉内任何位置燃烧都在低氧浓度下进行，极大的降低nox的排放。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的燃烧器的纵剖面结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的燃烧器的前端俯视示意图；

在图1和图2中：1-一次燃料通道，2-二次燃料通道，3-旋流盘，4-一次燃料分支小管，5-空气通道，6-一次空气通道，7-二次空气通道，8-分隔筒；9-一级烟气引射口入口；10-二级烟气引射入口。

具体实施方式

本实用新型旨在提供一种高效空气多级引射烟气内循环低氮燃烧器，以燃料分级燃烧为基本结构，在此基础上，对空气通道进行特殊设计，以实现空气对炉内烟气的高效多级引射，并充分混合均匀。既实现了炉内烟气的足量引射射，又实现了均匀混合，使炉内任何位置燃烧都在低氧浓度下进行，极大的降低nox的排放。

本实用新型提供了一种高效空气多级引射烟气内循环低氮燃烧器，其特征在于，其包括燃料单元、空气单元、烟气引射单元和分隔筒8，其中，所述燃料单元的组成部件包括：一次燃料通道1，二次燃料通道2，旋流盘3，和一次燃料分支小管4，所述空气单元的组成部件包括：空气通道5、一次空气通道6和二次空气通道7，所述烟气引射单元的组成部件包括一级烟气引射入口9和二级烟气引射入口10，所述分隔筒8位于一次空气通道6外侧。

优选的，其中，所述一次燃料通道1位于所述燃烧器的内侧；所述二次燃料通道2周向分布于所述燃烧器的外侧；

优选的，所述旋流盘3设置于所述一次燃料通道1的上端位置；所述一次燃料分支小管4位于所述一次燃料通道1上并置于所述旋流盘3的上方。

优选的，其中，所述空气通道5位于所述一次燃料通道1和二次燃料通道2中间，所述空气通道5在燃烧器内分为一次空气通道6和二次空气通道7，

优选的，所述一次空气通道6包裹所述一次燃料通道1，所述二次空气通道7包裹所述二次燃料通道2。

优选的，其中，所述一级烟气引射入口9位于所述一次空气通道6和所述分隔筒8之间，所述二级烟气引射入口10位于所述二次空气通道7和所述分隔筒8之间。

优选的，所述分隔筒8置于需要使用所述燃烧器的装置的内部，并且，所述分隔筒8位于所述空气通道5的上方，并与所述空气通道5之间留有开口，其中所述空气通道5在燃烧器内部的后端。

优选的，所述开口为所述一级烟气引射入口9；所述分隔筒的外侧为所述二次空气通道7及二次燃料通道2。

优选的，其中，所述一次燃料分支小管4为周向分布于所述一次燃料通道1上的分支小管，在所述一次燃料分支小管上设置有孔；

优选所述一次燃料分支小管4的个数为4-8，更优选为6。

优选的，其中，所述二次空气通道7由周向布置的管道组成，并且，所述二次空气通道7沿着所述分隔筒8在竖直方向上进行前伸，超过所述一次空气通道6的出口。

优选的，其中，所述二次空气通道7横向垂直穿过所述分隔筒8的壁面，进入所述分隔筒8内；并且，在所述二次空气通道7穿过所述分隔筒8的位置处留有开口，所述开口为二级烟气引射入口10。

所述一次燃料和二次燃料的分配比例：所述一次燃料与所述二次燃料的分配比例为4：6～1：9之间，优选为2：8。

如图1和图2所示，本实用新型的高效空气多级引射烟气内循环低氮燃烧器，包括位于燃烧器最内侧的一次燃料通道1，和最外侧的周向均匀布置的若干管道组成的二次燃料通道2。所述一次燃料通道1前端设置有旋流盘3，以实现一次燃料的旋流稳燃，一次燃料通道1穿过旋流盘3后，周向引出多个一次燃料分支小管4，分支小管4上开设若干个射流小孔，使一次燃料在旋流盘前面流出并稳定燃烧；所述二次燃料通道2由周向均匀布置的若干管道组成，二次燃料经由这些管道直射入炉内燃烧。

所述一次燃料通道1和二次燃料通道2之间，设置有空气通道5，空气通道5的来流端是一个通道，在一定位置处分成一次空气通道6和二次空气通道7。所述一次空气通道6包裹着一次燃料通道1，一次空气通道6外侧是一个分隔筒8，分隔筒8伸入炉内，将助燃空气和炉内烟气分隔开，在分隔筒8的后端留有缝隙，为一次空气引射炉内烟气提供烟气入口，即一级引射烟气入口9，在分隔筒8外侧是二次空气通道7和二次燃料通道2，二次空气通道7和二次燃料通道2结构类似，也是由若干的管道周向布置组成，二次空气通道6沿着分隔筒前伸到超过一次空气通道6出口一定距离后，穿过分隔筒8，并垂直壁面进入分隔筒8内，二次空气通道7所穿过的分隔筒8的位置处开有条缝，提供引射烟气入口，即二级引射烟气入口10，当二次空气射入分隔筒8内时，能够引射烟气进入分隔筒8内，二次空气通道7进入分隔筒8内的射流方向与一次空气通道6射流方向垂直交叉，使助燃空气和引射的烟气充分混合均匀，一次空气和二次空气与引射的烟气混合均匀后，继续在分隔筒8内前行，然后与一次燃料和二次燃料相遇并混合燃烧。

实施例

实施例1

如图1和图2所示，本实用新型的一种低氮燃烧器中，将燃烧器放在锅炉炉膛的入口。

本实例中的一种空气多级引射烟气内循环低氮燃烧器，其包括燃料单元、空气单元、烟气引射单元和分隔筒8，其中，所述燃料单元的组成部件包括：一次燃料通道1，二次燃料通道2，旋流盘3，和一次燃料分支小管4，所述空气单元的组成部件包括：空气通道5、一次空气通道6和二次空气通道7，所述烟气引射单元的组成部件包括一级烟气引射入口9和二级烟气引射入口10。所述的燃烧器的使用方法，包括如下步骤：

a.将一次燃料、二次燃料和助燃空气分别通入所述一次燃料通道1、二次燃料通道2和空气通道5，并且助燃空气通过所述空气通道5后分别进入一次空气通道6和二次空气通道7；

一次燃料通过所述一次燃料通道1并进入所述旋流盘3，一次燃料通过所述旋流盘3后，进入所述一次燃料分支小管4；

二次燃料通过所述二次燃料通道2直接进入炉内；

b.通过一次空气通道6的助燃空气向上运行，并与在一级引射烟气口9处引射入的一级引射烟气汇合后，继续向上运行，得到混合气体；

c.通过二次空气通道的助燃空气向上运行，并在所述二次空气通道7的上端，通过垂直于所述分隔筒8的连接处，进入所述分隔筒8；同时在二级引射烟气口10处，引射入了二级烟气，两者共同垂直进入所述分隔筒8内部，并与步骤b所得的混合气体混合；

d.步骤c得到的混合气体向上运行，并与通过所述一次燃料分支小管4的一次燃料，以及通过所述二次燃料通道2的二次燃料汇合后，进行一次燃烧和二次燃烧。

其中，所述一次燃料和二次燃料的流量分配比例2：8。

将上述不同流量的一次燃料和二次燃料进行燃烧后氮氧化物、一氧化碳等废气的排放量，具体测定结果如下表所示。

表1不同燃气流量燃烧产物成分的试验结果表(对应3.2mw功率的燃烧器试验数据)

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。