一种低污染燃烧器头部结构的制作方法

1.本发明涉及燃烧器技术领域，具体涉及一种低污染燃烧器头部结构。


背景技术：

2.nox和co是重要的大气污染物，是引发酸雨、雾霾的重要因素。随着环保要求的日益提高，对于nox和co排放量的限制也日趋严格。近些年，以天然气等气体作为燃料的清洁型燃气燃烧器得到了大力发展。燃气燃烧器具有安全高效、操作简便等优点，在降低nox和co时通常选择优化燃烧器。但油田加热炉型号较多，同一功率加热炉由于存在结构形式上，即炉膛直径、炉膛长度及换热形式的差别，通常一款低氮燃烧器只能适配同一功率某一台或者几台型号加热炉，其他加热炉依然会有排烟温度过高或排放物超标的现象。因此，一种用于同一功率的不同型号加热炉，以达到同一功率时不同炉型结构依然能够降低加热炉出口排烟温度以及降低污染物排放油的田加热炉的低污染燃烧器结构的设计尤为重要。
3.燃气燃烧器通过将燃料气和助燃空气进行混合并组织燃烧来达到释放热量的目的，通常低氮燃烧器会针对某个功率的标准加热炉，但针对油田加热炉燃烧器，往往油田加热炉型号有所不同，燃料不够清洁，因此，加热炉燃烧器的设计需要充分考虑锅炉炉型、燃料适应性、燃料压力波动以及燃烧效率和降低污染物排放等多重因素。
4.通过合理的设计燃烧器结构，尽可能保证同一款燃烧器能够匹配同一功率的不同型号或不同厂家的加热炉，可以在保证燃烧可靠、高效的基础上，尽可能减少局部高温区的产生，使燃料气和助燃空气混合均匀，从而抑制燃烧过程中nox和co的生成、减少nox和co的排放量，使换热更加均匀，从而降低排烟温度，降低热效率，达到预期的设计效果。
5.现有的低氮燃烧器多数使用标准型锅炉，在更换非标型锅炉或炉膛尺寸改变时，很难达到预期设计效果。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的是，提供一种更加合理有效的、可改造替换的低污染燃烧器头部结构，来组织燃烧和控制污染物排放，以实现对现有燃烧器头部结构的改造和替换，实现常用锅炉燃气燃烧器通过更换局部配件降低氮氧化物排放的目的。
7.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
8.一种低污染燃烧器头部结构，包括：主燃气管、空气引流管、稳焰盘、长燃料喷射杆和短燃料喷射杆以及中心空气腔室；所述长燃料喷射杆和所述短燃料喷射杆连接于所述主燃气管的末端，且在周向上交替布置，所述长燃料喷射杆和所述短燃料喷射杆的端部均设有径向燃料孔；所述主燃气管上还设置有后向喷射杆和径向喷射孔；所述中心空气腔室设置在所述主燃气管内部，所述空气引流管的末端穿入所述主燃气管内、与所述中心空气腔室连接；所述中心空气腔室的前端设置有斜向喷射杆，末端设置有头部轴向冷却孔；所述稳焰盘套设在所述主燃气管的末端，且位于所述后向喷射杆和所述径向喷射孔的下游，且位于所述长燃料喷射杆和所述短燃料喷射杆的上游，所述稳焰盘上设有旋流叶片、过渡扩口
和扰流片。
9.该低污染燃烧器头部结构安装在燃烧器的壳体内，所述主燃气管的外壁与壳体内壁之间形成外围空气通道。
10.工作时，所述主燃气管将燃气引导并分配为以下几个部分：第一部分通过所述后向喷射杆进入外围空气通道，与上游空气逆向混合后，进入锅炉的炉膛燃烧；第二部分通过所述径向喷射孔通过横向射流方式进入外围空气通道，经过交叉混合后，进入炉膛燃烧；第三部分通过所述斜向喷射杆进入所述中心空气腔室，从所述头部轴向冷却孔喷出进入炉膛燃烧；第四部分通过所述长燃料喷射杆和所述短燃料喷射杆沿径向喷出与外围空气混合后进入炉膛燃烧。
11.工作时，一部分空气流经主燃气管外侧的外围空气通道，同所述长燃料喷射杆、所述短燃料喷射杆、所述后向喷射杆和所述径向喷射孔喷出的燃气进行混合，经过所述旋流叶片的整流作用后，沿所述过渡扩口的外侧流动，受所述扰流片的扰动影响后，进入炉膛内部燃烧；另一部分空气流经所述空气引流管，同所述斜向喷射杆喷出的燃料，共同进入所述中心空气腔室混合后，通过所述头部轴向冷却孔喷出进入炉膛燃烧。
12.与现有的技术相比，本发明通过将气体分级燃烧技术、内外多层旋流技术、气体引射导流技术应用到燃烧器的结构设计中，实现的有益效果包括：
13.(1)加强空气和燃气的混合，使混合更加均匀，提高燃烧效率，增大锅炉热效率。
14.(2)加强空气和燃气的分级和分层效果，使混合更加均匀，提高燃烧效率。
15.(3)形成多级火焰，炉膛内部温度场实现分层，降低了火焰温度，减少氮氧化物的排放。
16.(4)中心火焰稳定器保障了火焰的稳定性，从而保证了燃烧器可靠稳定的工作，减少了回火的危险性，提高了燃烧器使用过程中的安全性。
17.(5)实现对已有燃烧器头部结构的改造和替换，实现常用锅炉燃气燃烧器通过更换局部配件降低氮氧化物排放的目的。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
19.图1是本发明实施例提供的一种低污染燃烧器头部结构的剖视图；
20.图2是本发明实施例提供的一种低污染燃烧器头部结构的正视图；
21.图3是本发明实施例提供的一种低污染燃烧器头部结构的轴测图。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
23.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是
用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
24.下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。
25.请参考图1至图3，本发明的一个实施例，提供一种可改造替换的低污染燃烧器头部结构(下文简称头部结构)。该头部结构主要包括主燃气管1、空气引流管2、稳焰盘3、长燃料喷射杆4和短燃料喷射杆5以及中心空气腔室9等。
26.其中，所述长燃料喷射杆4和所述短燃料喷射杆5连接于所述主燃气管1的末端，且在周向上交替布置，所述长燃料喷射杆4和所述短燃料喷射杆5的端部均设有径向燃料孔11。所述主燃气管1上还设置有后向喷射杆6和径向喷射孔7。所述中心空气腔室9设置在所述主燃气管1内部，所述空气引流管2的末端弯折、穿入所述主燃气管1内、与所述中心空气腔室9连接。所述中心空气腔室9的前端设置有斜向喷射杆8，末端设置有头部轴向冷却孔10。所述稳焰盘3套设在所述主燃气管1的末端，且位于所述后向喷射杆6和所述径向喷射孔7的下游，且位于所述长燃料喷射杆4和所述短燃料喷射杆5的上游，所述稳焰盘3上设有旋流叶片 12、过渡扩口13和扰流片14。
27.其中，所述长燃料喷射杆4和所述短燃料喷射杆5，所述后向喷射杆6和所述径向喷射孔7，以及所述斜向喷射杆8，共同实现燃气的多级分配，所述长燃料喷射杆4和所述短燃料喷射杆5进一步实现燃气在不同径向高度上的合理分配。所述稳焰盘3用于实现助燃空气的旋流和合理导流，从而匹配燃料分配方式，实现氮氧化物排放的降低。
28.该低污染燃烧器头部结构可安装在燃烧器的壳体内，所述主燃气管1的外壁与壳体内壁之间形成外围空气通道。
29.工作时，所述主燃气管1用于作为燃气即燃料气，或称为燃料流经的通道，将燃气引导并进行分配，共分为以下几个部分：第一部分通过后向喷射杆6进入外围空气通道，与上游空气逆向混合后，进入锅炉炉膛燃烧；第二部分通过径向喷射孔7通过横向射流方式进入外围空气通道，经过交叉混合后，进入锅炉炉膛燃烧；第三部分通过斜向喷射杆8进入中心空气腔室9，从头部轴向冷却孔10 喷出进入锅炉炉膛燃烧；第四部分通过长燃料喷射杆4和短燃料喷射杆5沿径向喷出于外层空气混合后进入锅炉炉膛燃烧。
30.四个部分的燃气用于形成四次分级燃烧。燃料的四次分级可用于形成火焰稳定燃烧区域，调整火焰在不同区域的强度，实现高低温区域均匀分配，最终达到降低氮氧化物排放的目的。燃料的多级分配有利于火焰形态的控制，并且为锅炉炉膛内部的燃烧区域提供了更大的火焰稳定区，对于燃烧稳定有利。
31.工作时，一部分空气流经主燃气管1外侧的外围空气通道，同长燃料喷射杆4、短燃料喷射杆5、后向喷射杆6和径向喷射孔7喷出的燃料进行混合，空气经过旋流叶片12的整流作用后，沿过渡扩口13的外侧流动，受扰流片14的扰动影响后，进入锅炉炉膛内部燃烧；另一部分空气流经空气引流管2，同斜向喷射杆 8喷出的燃料，共同进入中心空气腔室9混合后，通过头部轴向冷却孔10喷出进入锅炉炉膛燃烧。空气的流动起到了混合燃料和冷却燃烧器头部的双重作用，在保证燃烧高效的同时，可以更好地保证头部结构不会过热，从而达到最优的使用寿命。
32.作为本发明的一种技术优化方案，长燃料喷射杆4和短燃料喷射杆5交替布置，数量均为4～8个。
33.作为本发明的一种技术优化方案，后向喷射杆6和斜向喷射杆8的直径均为15～27mm，数量为2～5个。
34.作为本发明的一种技术优化方案，径向喷射孔7的直径为3～15mm，数量为8～12个。
35.作为本发明的一种技术优化方案，旋流叶片12的个数为6～10个。
36.作为本发明的一种技术优化方案，旋流叶片12的旋流角度为25
°
～60
°
。
37.作为本发明的一种技术优化方案，头部轴向冷却孔10的直径为 30～45mm。
38.作为本发明的一种技术优化方案，过渡扩口13的角度为15
°
～30
°
。
39.作为本发明的一种技术优化方案，过渡扩口13的长度为20～35mm。
40.综上，本发明实施例公开了一种低污染燃烧器头部结构。本发明通过将气体分级燃烧技术、内外多层旋流技术、气体引射导流技术应用到燃烧器的结构设计中，实现的有益效果包括：
41.(1)加强空气和燃气的混合，使混合更加均匀，提高燃烧效率，增大锅炉热效率。
42.(2)加强空气和燃气的分级和分层效果，使混合更加均匀，提高燃烧效率。
43.(3)火焰区域分为多层，燃料和空气在整个喷头结构内部实现多次混合，实现了高效的燃烧，同时降低火焰温度，减少锅炉氮氧化物排放量。
44.(4)中心火焰稳定器保障了火焰的稳定性，从而保证了燃烧器可靠稳定的工作，减少了回火的危险性，提高了燃烧器使用过程中的安全性。
45.(5)实现对已有燃烧器头部结构的改造和替换，实现常用锅炉燃气燃烧器通过更换局部配件降低氮氧化物排放的目的。
46.以上，通过具体实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
47.应当理解，上述各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员，可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和保护范围。