一种周向旋流多级预混低氮燃烧器的制作方法

1.本发明涉及燃气燃烧器技术领域，具体涉及一种周向旋流多级预混低氮燃烧器。


背景技术：

2.燃烧器是使燃气和空气以一定比例、一定方式混合后再进行燃烧的装置的统称，燃烧器按照类型和应用的领域可分为工业燃烧器、民用燃烧器、特种燃烧器等几种。
3.传统燃烧器的预混方式大多采用的是径向预混，不同半径的圆周喷射出来的只能是燃气或者空气一种气体，利用喷射角度的不同实现燃气和空气的预混，这种预混方式下燃气和空气得不到最为充分的混合，这不仅降低了燃烧效率，也造成热能上的损失，而且燃烧过程中生成的高温烟气中含有过量的一氧化碳和氮氧化物等有害气体，增加了环保压力。
4.随着环保标准的日益提高，要求排放nox降低到30mg/nm3甚至更低。对于工业燃烧器常用的燃料天然气来说，燃烧生成的nox类型主要是快速性nox和热力型nox，其中热力型nox占总nox排放的90％以上，因此降低燃烧过程中生成的热力型nox成了实现低氮燃烧的主要研究方向。


技术实现要素：

5.针对上述问题，现提供一种周向旋流多级预混低氮燃烧器，旨在使燃气和助燃空气可实现多级周向旋流预混后再进行燃烧，以使燃烧过程中温度分布更为均匀的同时有效降低燃烧过程中产生的热力型氮氧化物，从而使得燃烧更加低氮环保。
6.具体技术方案如下：
7.一种周向旋流多级预混低氮燃烧器，具有这样的特征，包括：
8.旋流分配器，旋流分配器上开设有中心风旋流通道及内燃气旋流通道，中心风旋流通道及内燃气旋流通道沿周向依次交替设置；以及
9.锥套，锥套设于旋流分配器外围，且锥套及旋流分配器间约束形成助燃气通道，助燃气通道内安装有旋流叶片及阻流板，阻流板纵截面呈“u”形，阻流板两侧侧板分别与内燃气旋流通道两侧侧壁共面，且阻流板底板与旋流分配器顶部平行。
10.上述的周向旋流多级预混低氮燃烧器，还具有这样的特征，中心风旋流通道的旋流角度为0
‑
60
°
。
11.上述的周向旋流多级预混低氮燃烧器，还具有这样的特征，内燃气旋流通道的旋流角度为0
‑
50
°
。
12.上述的周向旋流多级预混低氮燃烧器，还具有这样的特征，旋流叶片的旋流角度为0
‑
60
°
。
13.上述的周向旋流多级预混低氮燃烧器，还具有这样的特征，旋流分配器上还设有点火孔，中心风旋流通道及内燃气旋流通道沿点火孔周向方向分布于点火孔外围。
14.上述的周向旋流多级预混低氮燃烧器，还具有这样的特征，中心风旋流通道中进
风量占中心风旋流通道及助燃气通进风量之和的15
‑
25％。
15.上述方案的有益效果是：
16.相比于传统径向预混技术，本发明中燃气和助燃空气实现了多级周向旋流预混，从而确保预混充分，以使得后续燃烧更加充分的同时也可确保燃烧过程中温度分布更为均匀，并最终有效降低燃烧过程中产生的热力型氮氧化物，实现低氮环保燃烧。
附图说明
17.图1为本发明中提供的燃烧器的结构示意图；
18.图2为本发明中提供的燃烧器的部分分解结构示意图；
19.图3为本发明的实施例1中燃烧试验时的等温线图；
20.图4为本发明的实施例2中燃烧试验时的等温线图；
21.图5为本发明的实施例3中燃烧试验时的等温线图。
22.附图中：1、旋流分配器；2、中心风旋流通道；3、内燃气旋流通道；4、锥套；5、旋流叶片；6、阻流板；7、点火孔。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
26.如图1和图2所示，本发明的实施例中提供的燃烧器包括旋流分配器1，旋流分配器1上开设有中心风旋流通道2及内燃气旋流通道3，中心风旋流通道2及内燃气旋流通道3沿周向依次交替设置；以及锥套4，锥套4设于旋流分配器1外围，且锥套4及旋流分配器1间约束形成助燃气通道，助燃气通道内安装有旋流叶片5及阻流板6，阻流板6纵截面呈“u”形，阻流板6两侧侧板分别与内燃气旋流通道3两侧侧壁共面，且阻流板6底板与旋流分配器1顶部平行，其中，本发明中中心风旋流通道2的旋流角度为0
‑
60
°
；内燃气旋流通道3的旋流角度为0
‑
50
°
；旋流叶片5的旋流角度为0
‑
60
°
。
27.本发明中锥套4上部呈喇叭形开口状结构，且旋流分配器1顶部距锥套4顶部有一定高度差，上述高度差内空间即为预混空间。
28.本发明中分别经中心风旋流通道2及内燃气旋流通道3进入锥套4内的中心风及部分燃气进行第一层周向旋流预混，形成预混燃气，上述预混燃气与经内燃气旋流通道3进入锥套4内的助燃风形成第二层周向预混，从而确保燃气与空气充分混合。
29.如图3
‑
图5所示，本发明中利用上述燃烧器(中心风旋流通道2、内燃气旋流通道3及旋流叶片5的旋流角度分别为0
°
、50
°
、60
°
；20
°
、30
°
、40
°
；60
°
、0
°
、15
°
)进行仿真燃烧实验时燃烧最高温区域均集中在燃烧器旋流分配器一定距离，且相比于传统径向预混，本发明中进行周向预混后燃烧火焰长度更短、火焰刚度更强，这主要是由于本发明燃烧器中中心
风旋流通道2的旋流角度与燃气旋流通道3的旋流角度不同而形成有夹角，使得燃气和空气在同一圆周上能相互交错的喷出并直接进行预混，且随该夹角的增大，燃气和空气预混更快、火焰更短。
30.以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。


技术特征：
1.一种周向旋流多级预混低氮燃烧器，其特征在于，包括：旋流分配器(1)，所述旋流分配器(1)上开设有中心风旋流通道(2)及内燃气旋流通道(3)，所述中心风旋流通道(2)及所述内燃气旋流通道(3)沿周向依次交替设置；以及锥套(4)，所述锥套(4)设于所述旋流分配器(1)外围，且所述锥套(4)及所述旋流分配器(1)间约束形成助燃气通道，所述助燃气通道内安装有旋流叶片(5)及阻流板(6)，所述阻流板(6)纵截面呈“u”形，所述阻流板(6)两侧侧板分别与所述内燃气旋流通道(3)两侧侧壁共面，且所述阻流板(6)底板与所述旋流分配器(1)顶部平行。2.根据权利要求1所述的周向旋流多级预混低氮燃烧器，其特征在于，所述中心风旋流通道(2)的旋流角度为0
‑
60
°
。3.根据权利要求1所述的周向旋流多级预混低氮燃烧器，其特征在于，所述内燃气旋流通道(3)的旋流角度为0
‑
50
°
。4.根据权利要求1所述的周向旋流多级预混低氮燃烧器，其特征在于，所述旋流叶片(5)的旋流角度为0
‑
60
°
。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的周向旋流多级预混低氮燃烧器，其特征在于，所述旋流分配器(1)上还设有点火孔(7)，所述中心风旋流通道(2)及所述内燃气旋流通道(3)沿所述点火孔(7)周向方向分布于所述点火孔(7)外围。6.根据权利要求5所述的周向旋流多级预混低氮燃烧器，其特征在于，所述中心风旋流通道(2)中进风量占所述中心风旋流通道(2)及所述助燃气通进风量之和的15
‑
25％。

技术总结
本发明涉及一种周向旋流多级预混低氮燃烧器，包括：旋流分配器，旋流分配器上开设有中心风旋流通道及内燃气旋流通道，中心风旋流通道及内燃气旋流通道沿周向依次交替设置；以及锥套，锥套设于旋流分配器外围，且锥套及旋流分配器间约束形成助燃气通道，助燃气通道内安装有旋流叶片及阻流板，阻流板纵截面呈“U”形，阻流板两侧侧板分别与内燃气旋流通道两侧侧壁共面，且阻流板底板与旋流分配器顶部平行。且阻流板底板与旋流分配器顶部平行。且阻流板底板与旋流分配器顶部平行。


技术研发人员：陈作炳 陈鑫 欧冶金 萧傲 吴志豪 童程光
受保护的技术使用者：湖北东升天龙节能环保科技有限公司
技术研发日：2021.05.31
技术公布日：2021/9/3