一种分级低氮燃烧器的制作方法

1.本实用新型涉及燃烧器，尤其涉及一种分级低氮燃烧器。


背景技术：

2.对于锅炉设备而言，燃烧器是影响其氮氧化物排放高低的一关键因素，为满足锅炉设备大气污染物的相关排放标准，对于燃烧器的改造升级，为行业技术人员关注的研究重点。
3.目前，现有的低氮燃烧技术包括分级燃烧、预混燃烧、烟气再循环、多孔介质燃烧、无焰燃烧、化学链燃烧等技术，其各自存在着优势与缺点。
4.分级燃烧技术的原理是通过一定手段，把燃烧的混合气体区分为燃气过量而空气不足、以及燃气不足而空气过量的分级气流，并对应通过燃烧形成浓、淡火焰，因各浓、淡火焰均并非在最佳燃气系数下进行燃烧，故火焰温度有所降低，生成的氮氧化物量会有一定减少；而后浓火焰燃烧剩余的过量燃气部分会对应与和淡火焰燃烧剩余的过量空气会在喷口处被高温尾焰充分燃烧，故分级燃烧技术能够达到降低氮氧化物，并且实现炉膛内燃气的充分燃烧。
5.但是，为了实现燃烧稳定性、燃尽率的提高以及氮氧化物排放率的降低，分级燃烧技术所使用的中心向外层分级式的浓、淡火焰，多层分级火焰降低了火焰的团聚状态，一定上降低了火焰的刚度。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于针对已有的技术现状，提供一种分级低氮燃烧器。
7.为实现上述技术目的，本实用新型采用以下技术手段加以实施：
8.一种分级低氮燃烧器，其包括：同筒体轴向直线的一级、二级筒体，对应设置在一级、二级筒体内的一级、二级燃气喷枪，对应通向一级、二级筒体的一级、二级风通道，烧嘴，其一级筒体出口呈与所述筒体轴向直线共轴线的伯努利管状喷口，一级燃气喷枪喷口设置于伯努利管状喷口加速段内，旋流盘设置于伯努利管状喷口收缩段范围内，旋流盘中心位于所述筒体轴向直线；多个二级燃气喷枪以所述筒体轴向直线圆周阵列地设置于一级筒体出口外与二级筒体内，各二级燃气喷枪喷口与所述旋流盘的旋流片旋转方向同向设置，二级筒体呈缩口筒状；所述烧嘴指向一级筒体出口和二级燃气喷枪喷口之间区域。
9.进一步的，还设置有稳流盘，所述稳流盘设置于旋流盘前端，若干稳流孔沿所述筒体轴向直线圆周均匀排布设置。
10.进一步的，沿所述筒体轴向直线投影，最外周稳流孔的范围位于所述伯努利管状喷口加速段壁的投影范围外。
11.进一步的，沿所述筒体轴向直线投影，最内周的稳流孔的范围位于所述旋流片的投影范围内。
12.进一步的，沿所述筒体轴向直线，所述稳流孔呈分层设置，且自内层向外层，同层
的稳流孔可通过面积逐渐扩大。
13.进一步的，沿所述筒体轴向直线，自内层向外层的稳流孔面积逐渐增大。
14.进一步的，所述稳流盘与一级筒体内壁相固定。
15.进一步的，所述的旋流片呈螺旋扇叶状。
16.进一步的，所述旋流盘设置有与所述筒体轴向直线共轴线的内导流环和外导流环，内导流环固定各旋流片下侧内部，外导流环固定各旋流片上侧中部，内导流环和外导流环围合各旋流片形成若干旋流通过隙道。
17.进一步的，所述二级燃气喷枪喷口呈多层喷口。内层空气由于折流片作用形成旋流风，使火焰具有一定刚度。内侧中心稳燃喷口喷出的燃气维持火焰的稳定燃烧，外环火焰到达火焰出口时与燃尽风喷口喷出的燃尽风混合，实现炉膛内燃气的充分燃烧。
18.本实用新型的有益效果为：
19.1.本实用新型提供的分级低氮燃烧器，其能够实现燃烧稳定性、燃尽率的提高以及氮氧化物排放率的降低，通过利用稳流盘、旋流盘，引导一级风对应产生轴流风和旋流风，并经过伯努利管状喷口加速，形成沿筒体轴向直线的高指向性的强旋流，并且在此过程中，一级燃气喷枪输送的燃气能够强旋流所冲散，并保留有轴向喷出的指向性，经烧嘴点燃后能够形成刚度较好的内强旋浓火焰；
20.2.随着一级、二级风的输送，与旋流片旋流方向一致的二级燃气喷枪喷出的燃气，被轴向的二级风带动而围合于内强旋浓火焰外并形成具有外旋淡火焰，经二级燃气喷枪的同向喷出方向，内强旋浓火焰与外旋淡火焰燃烧部的燃烧剩余的过量燃气能够在二级筒体收缩口的引导下，与外旋淡火焰外周燃烧剩余的过量空气在一级筒体出口外和二级筒体围合区域内继续反应，形成稳定燃烧区域而达到完全燃烧，这种中心向外层分级式的火焰，能有效减少外沿部分的高温火焰区域，能够有效降低热力型氮氧化物的生成，并且在二级筒体收缩口的引导下进一步增强了火焰刚度和射程。
21.3.通过合理地调节一级、二级风通道的气流强度，以及一级、二级燃气喷枪的燃气供应量，能够在维持火焰具有良好火焰刚度的情况下，调节火焰的燃烧径向区域范围，使燃烧区域的热负荷分布更为均匀；
22.4.在上述增益效果的支持下，通过旋流盘、稳流盘的结构改进，使使用本燃烧器的锅炉，能够获得非满负荷工况下火焰刚度充足，锅炉不出现结渣；以及满负荷运行时火焰径向范围不过度外扩，锅炉运行稳定的技术优势。
附图说明
23.图1是本实用新型的剖面示意图；
24.图2是本实用新型旋流盘、稳流盘、一级燃气喷枪的示意图；
25.图3是沿所述筒体轴向直线，本实用新型旋流盘、稳流盘、一级燃气喷枪和伯努利管状喷口加速段壁的俯视示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
27.实施例
28.请参阅图1
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3所示，一种分级低氮燃烧器，其包括同筒体轴向直线的一级筒体3、二级筒体4，设置在一级筒体3内的一级燃气喷枪21、设置在二级筒体4内的二级燃气喷枪22，通向一级筒体3内的一级风通道11、通向二级筒体4的二级风通道12，烧嘴7，其一级筒体3出口呈与筒体轴向直线共轴线的伯努利管状喷口31，一级燃气喷枪21喷口设置于伯努利管状喷口加速段312内，旋流盘5设置于伯努利管状喷口收缩段311范围内，旋流盘5中心位于筒体轴向直线，伯努利管状喷口扩张段313位于一级筒体3的最外沿；多个二级燃气喷枪22以筒体轴向直线圆周阵列地设置于一级筒体3出口外与二级筒体4内，各二级燃气喷枪22喷口与旋流盘5的旋流片51旋转方向同向设置，二级筒体4呈缩口筒状；烧嘴7指向一级筒体3出口和二级燃气喷枪22喷口之间区域。
29.图2
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3展示了本实用新型旋流盘5、稳流盘6、一级燃气喷枪21的示意结构，结合图1，稳流盘6设置于旋流盘5前端，若干稳流孔61沿筒体轴向直线圆周均匀排布设置，沿筒体轴向直线投影，最外周稳流孔61的范围位于伯努利管状喷口加速段壁的投影范围312’外，最内周的稳流孔61的范围位于旋流片51的投影范围内，基于该设置，一级风能经靠近内层的稳流孔61引导并直接向旋流片51冲击而发生旋流引导而使内旋流风旋流形增强，而一级风经靠近靠近外层的稳流孔61引导，并被伯努利管状喷口收缩段311所引导加速而使外轴流风指向性增强。
30.通过利用稳流盘6、旋流盘5，引导一级风对应产生轴流风和旋流风，并经过伯努利管状喷口31的加速，形成沿筒体轴向直线的高指向性的强旋流，并且在此过程中，一级燃气喷枪21输送的燃气能够强旋流所冲散，并保留有轴向喷出的指向性，经烧嘴7点燃后能够形成刚度较好的内强旋浓火焰。
31.优选的，沿筒体轴向直线，稳流孔61呈分层设置，且自内层向外层，同层的稳流孔61可通过面积逐渐扩大，其能够保证外围的轴流风强度大于内周，能够进一步收缩经旋流片51导流的旋流风，形成外周火焰指向性更强且中心具有强旋流效果的分层火焰，从而使非满负荷工况下火焰刚度较为充足，燃烧时锅炉不出现结渣状况。而在本实施例中设置沿筒体轴向直线，自内层向外层的稳流孔61面积逐渐增大，其结构简单，并且引导一级风形成的轴流风更为稳定。
32.如图1所示，设置稳流盘6与一级筒体3内壁相固定，其能够进一步提高稳流盘6的结构稳定性，使稳流盘6能够更好地承受气体流速带来的压力。
33.如图2
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3所示，优选的，设置旋流片51呈螺旋扇叶状，其能够进一步提高对一级风的旋流引导效果。
34.为了使旋流风在充分形成强旋流，且在满负荷的较高的气流流速情况下，燃烧效果更为可控，在旋流盘5设置与筒体轴向直线共轴线的内导流环53和外导流环52，内导流环53固定各旋流片51下侧内部，外导流环52固定各旋流片51上侧中部，内导流环53和外导流环52围合各旋流片51形成若干旋流通过隙道，通过隙道的引导，在高流速一级风的作用下，能够降低强气流对旋流片51的压力，并提高旋流盘5的结构稳定度，同时能够引导沿隙道形成合理的强旋流，而降低旋流风流动方向对轴流风影响，使火焰径向范围不过度外扩。
35.优选的，设置二级燃气喷枪22喷口呈二层喷口，近烧嘴7的第一层喷口喷出的高浓度燃气被先行燃烧，而后续的第二层喷口喷出较低浓度燃气会形成一定的流量补充，优选的，在本实施例中，设置第二层喷口的管道直径小于第一层喷口，故能够有效的控制第二层
喷口喷出的燃气流量并形成合理的燃气补充量。
36.随着一级、二级风的输送，与旋流片51旋流方向一致的二级燃气喷枪22喷出的燃气，被轴向的二级风带动而围合于内强旋浓火焰外并形成具有外旋淡火焰，经二级燃气喷枪22的同向喷出方向，内强旋浓火焰与外旋淡火焰燃烧部的燃烧剩余的过量燃气能够在二级筒体4收缩口的引导下，与外旋淡火焰外周燃烧剩余的过量空气在一级筒体3出口外和二级筒体4围合区域内继续反应，形成稳定燃烧区域而达到完全燃烧，这种中心向外层分级式的火焰，能有效减少外沿部分的高温火焰区域，能够有效降低热力型氮氧化物的生成，并且在二级筒体4收缩口的引导下进一步增强了火焰刚度和射程。
37.当然，以上仅为本实用新型较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的使用范围，故，凡是在本实用新型原理上做等效改变均应包含在本实用新型的保护范围内。