一种基于烟气再循环的全预混无焰低氮燃烧器

1.本实用新型属于燃气燃烧技术领域，具体涉及一种基于烟气再循环的全预混无焰低氮燃烧器。


背景技术：

2.近些年来，国际上极度重视生态环境，需要从源头大幅度减少燃烧过程中产生的污染物。燃料气与空气混合后进行燃烧，空气中的氧气与燃料气中的碳氢化合物进行燃烧反应并放出大量的热。但是在高温、氧过剩的条件下燃烧时，空气中的氮气将和氧气发生反应生成nox，且在其它条件相同的情况下，nox的生成量随着燃烧温度的升高而增大。nox对环境有较大危害，通常认为其排放量与臭氧的减少及其它环境问题有关。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基于烟气再循环的全预混无焰低氮燃烧器，能够减少nox的排放，在保证高效燃烧的基础上实现nox的减排，达到节能减排的效果。
4.本实用新型是通过以下技术方案来实现：
5.本实用新型公开了一种基于烟气再循环的全预混无焰低氮燃烧器，包括一次燃料通道和二次燃料通道，二次燃料通道套设在一次燃料通道尾端的外部；一次燃料通道内设有一次混合器，一次燃料通道的尾端出口处设有旋流叶片，旋流叶片上设有稳燃锥；一次燃料通道上设有一次空气进口和一次燃料进口；二次燃料通道内设有小旋流叶片，二次燃料通道尾端连接有若干多孔结构的小火焰喷射管；二次燃料通道上设有再循环烟气进口、二次空气进口和二次燃料进口。
6.优选地，一次燃料通道与二次燃料通道同轴设置。
7.优选地，旋流叶片通过限位器安装在一次燃料通道的内壁，旋流叶片能够通过限位器调整轴向位置。
8.优选地，二次燃料通道尾端设有朝向小火焰喷射管的点火枪。
9.优选地，二次燃料进口设在再循环烟气进口和二次空气进口的下游。
10.优选地，小火焰喷射管的管壁沿轴向等间隔设有若干组通孔。
11.进一步优选地，每组中的通孔沿环向均布。
12.优选地，一次空气进口、一次燃料进口、再循环烟气进口、二次空气进口和二次燃料进口均设有调节阀。
13.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
14.本实用新型公开的一种基于烟气再循环的全预混无焰低氮燃烧器，设置一次燃料通道和二次燃料通道，一次燃料通道中一次设置混合器、旋流叶片和稳燃锥，调节空气按照一定比例进入一次燃料通道，在尾部实现低氧燃烧，进入的空气和燃料经过混合器充分混合之后，再经过旋流叶片起旋，经过稳燃锥进入炉膛中燃烧。二次燃料通道中设置旋流叶片
和多个小火焰喷射口，进入的再循环烟气中含有一定量的氧气，可以减少二次空气量，进而减少燃烧器氮氧化物的生成量；同时再循环烟气可以对一次燃料通道尾部进行加热，有助于一次燃料燃烧，可以防止二次燃料因高温爆燃；多孔结构的小火焰喷射管，可以形成无焰燃烧，稳定燃烧。本实用新型的结构设计合理，能够实现燃料分级、空气分级、烟气再循环与小火焰的燃烧方式，可以减少nox的排放，在保证高效燃烧的基础上实现nox的减排，达到节能减排的效果。
15.进一步地，一次燃料通道与二次燃料通道同轴设置，有助于二次燃料通道中的过量空气充分的包裹一次燃料的火焰，形成稳定的烟气流场。
16.进一步地，旋流叶片通过限位器安装在一次燃料通道的内壁，旋流叶片能够通过限位器调整轴向位置，能够调节稳燃锥之后火焰的位置，防止火焰直接冲刷小火焰喷射管。
17.进一步地，二次燃料通道尾端设有朝向小火焰喷射管的点火枪，能够保证小火焰喷射管稳定燃烧。
18.进一步地，二次燃料进口设在再循环烟气进口和二次空气进口的下游，能够防止燃料因高温爆燃。
19.进一步地，小火焰喷射管的管壁沿轴向等间隔设有若干组通孔，且每组中的通孔沿环向均布，能够保证燃烧均匀充分。
20.进一步地，一次空气进口、一次燃料进口、再循环烟气进口、二次空气进口和二次燃料进口均设有调节阀，能够对进入燃烧器的物料进行控制，从而调整整个燃烧器的进程。
附图说明
21.图1为本实用新型的整体结构示意图；
22.图2为本实用新型的小火焰喷射口的结构示意图。
23.图中：1-一次燃料通道，2-一次空气进口，3-一次燃料进口，4-一次混合器，5-二次燃料通道，6-再循环烟气进口，7-二次空气进口，8-二次燃料进口，9-小旋流叶片，10-小火焰喷射管，11-旋流叶片，12-稳燃锥，13-限位器，14-点火枪。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细描述，其内容是对本实用新型的解释而不是限定：
25.如图1，本实用新型的基于烟气再循环的全预混无焰低氮燃烧器，包括一次燃料通道1和二次燃料通道5，二次燃料通道5套设在一次燃料通道1尾端的外部；一次燃料通道1内设有一次混合器4，一次燃料通道1的尾端出口处设有旋流叶片11，旋流叶片11上设有稳燃锥12；一次燃料通道1上设有一次空气进口2和一次燃料进口3；二次燃料通道5内设有小旋流叶片9，二次燃料通道5尾端连接有若干多孔结构的小火焰喷射管10；二次燃料通道5上设有再循环烟气进口6、二次空气进口7和二次燃料进口8。
26.在本实用新型的一个较优的实施例中，一次燃料通道1与二次燃料通道5同轴设置。
27.在本实用新型的一个较优的实施例中，旋流叶片11通过限位器13安装在一次燃料通道1的内壁，旋流叶片11能够通过限位器13调整轴向位置。
28.在本实用新型的一个较优的实施例中，二次燃料通道5尾端设有朝向小火焰喷射管10的点火枪14。
29.在本实用新型的一个较优的实施例中，二次燃料进口8设在再循环烟气进口6和二次空气进口7的下游。
30.如图2，在本实用新型的一个较优的实施例中，小火焰喷射管10的管壁沿轴向等间隔设有若干组通孔。优选地，每组中的通孔沿环向均布。
31.在本实用新型的一个较优的实施例中，一次空气进口2、一次燃料进口3、再循环烟气进口6、二次空气进口7和二次燃料进口8均设有调节阀。
32.本实用新型的基于烟气再循环的全预混无焰低氮燃烧器的工作方法：
33.燃料与空气按照一定的比例分为一次空气、二次空气和一次燃料、二次燃料。一次燃料和一次空气进入一次燃料通道1，经过混合器4全预混之后，通过旋流叶片11起旋、经过稳燃锥12扩散，进入炉膛中燃烧。再循环烟气、二次燃料和二次空气进入二次燃料通道5，经过小旋流叶片9全预混之后，通过多个小火焰喷射管10喷射，小火焰喷射管10为多孔结构，在多孔表面进行无焰燃烧。通过观察一级空气燃料燃烧的火焰形状，调节限位器13的位置，从而改变火焰的形状，防止火焰直接冲刷小火焰喷射管10，使其稳定燃烧。
34.本实用新型的技术要点主要包括以下几点：
35.1)燃料、空气分级燃烧，降低nox生成量
36.燃料与空气按照比例分为两级燃烧，形成浓淡燃烧。第一级燃烧为燃料多，空气少，在主燃区形成不完全燃烧火焰，产生不完全燃烧产物。第二级燃烧为燃料少，空气多，多个小火焰燃烧，对一级燃烧火焰形成包围形式，使得二级燃烧后剩余的氧气在于一级不完全燃烧产物反应，进而降低燃烧火焰的温度，降低nox生成量。
37.2)采用烟气再循环燃烧方式降低nox生成量
38.二级燃料通道5中设置再循环烟气进口6，抽一部分尾部高温烟气掺混空气与二级燃烧混合在多个小火焰喷射管10燃烧。高温烟气中带有未完全燃烧的氧气，通过对这部分高温烟气再循环燃烧，可以提高助燃空气的温度，降低空气的进入量，从而减少nox生成。
39.4)采用多个小火焰喷射口的表面无焰燃烧方式降低nox生成量
40.再循环烟气、二次燃料和二次空气进入二次燃料通道，经过混合器全预混之后，通过多个小火焰喷射管10喷射，小火焰喷射管10为多孔结构，在多孔表面进行无焰燃烧，无焰燃烧的温度相对有焰燃烧温度低，从而减少nox生成。
41.(5)一级燃料通道和二级燃料通道同心圆布置，提高燃烧稳定性
42.二级燃料通道中有一部分的高温再循环烟气，当两级燃料通道同心圆布置时，高温再循环烟气可以给一级空气燃料混合物传热，提高一级空气燃料燃烧的稳定性。
43.(6)一级空气燃料燃烧火焰可以进行调整
44.由于一级空气量和燃料量相比较多，从而导致燃烧火焰不稳定，可能会导致火焰烧到二级燃料通道中的小火焰喷射管10部位，将其损坏。因此可以通过限位器13来调节旋流叶片11的位置，从而改变火焰的形状，防止火焰直接冲刷小火焰喷射管10。
45.(7)两级燃料通道均采用全预混燃烧方式
46.全预混燃烧方式可以防止局部燃烧不充分，导致污染物生成，可以减少nox生成。
47.以上所述，仅为本实用新型实施方式中的部分，本实用新型中虽然使用了部分术
语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了方便的描述和解释本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。以上所述仅以实施例来进一步说明本实用新型的内容，以便于更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。