一种多级混合全预混低氮燃烧器的制作方法

1.本发明涉及工业用燃烧器的设计及制造技术领域，具体涉及一种多级混合全预混低氮燃烧器。


背景技术：

2.燃烧器是工业锅炉重要的组成部分，是将燃料能量释放为热能的主要设备，根据燃料类型不同可以区分为燃气燃烧器、燃油燃烧器等。其中燃气燃烧器以是否预混合为标准，可以分为预混式燃烧器和扩散式燃烧器等。
3.常用的燃烧器多为扩散式燃烧器，燃烧过程中，燃气和空气在燃烧过程中分别供给，容易出现混合不均匀、有局部高温区域，易造成燃烧不充分，氮氧化物排放过高的情况。而预混式燃烧器是按照完全预混燃烧方法设计的燃烧器，在燃烧之前，燃气和供给空气预先混合，再经过燃烧器的喷气管喷出进行燃烧。预混式燃烧器由于预先混合均匀，所以能够在最佳的过剩空气系数下实现完全燃烧，另外燃烧时温度比较均匀，不容易出现局部高温，有效地降低氮氧化物的排放。但目前市面上预混式燃烧通常采用金属纤维燃烧头，存在预先混和不均匀、回火、爆燃等危险，另外存在维护复杂，成本较高的问题。
4.因此为了降低氮氧化物，同时又保证燃料的充分燃烧，保证燃烧器的稳定、安全运行，是设计人员急需要解决的问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供一种燃烧充分、稳定、安全的多级混合全预混低氮燃烧器。
6.为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多级混合全预混低氮燃烧器，包括强制鼓风机和预混合燃烧管体，所述预混合燃烧管体由输入端、收缩轴段、平直发展轴段、输出端组成，位于输入端设置有助燃风进气口，助燃风进气口的内侧设置有第一预混环形腔体，位于第一预混环形腔体的环形侧壁外侧设置有密闭的燃气环腔，在第一预混环形腔体的环形侧壁上开设有与燃气环腔连通的燃气进气孔，燃气环腔与主燃气管道相连，位于第一预混环形腔体内侧底部还设置有第二预混加速圆筒形腔体，第二预混加速圆筒形腔体侧壁上开设有混合气出气孔，在第二预混加速圆筒形腔体外侧壁上还固定设置有旋流混合叶片，位于输出端设置有燃烧管端盖，燃烧管端盖上开设有端盖旋流槽和端盖中心轴向喷气孔。
7.本发明进一步提供的一种多级混合全预混低氮燃烧器，其混合气出气孔在第二预混加速圆筒形腔体侧壁上开设的位置在旋流混合叶片的进风口一侧。
8.本发明进一步提供的一种多级混合全预混低氮燃烧器，其第二预混加速圆筒形腔体的腔体壁位于收缩轴段内部，收缩轴段为中空的锥形管结构，其直径从输入端向平直发展轴段逐渐减小直至与平直发展轴段的直径一致。
9.本发明进一步提供的一种多级混合全预混低氮燃烧器，其主燃气管道垂直连接在
燃气环腔的外侧壁上。
10.本发明进一步提供的一种多级混合全预混低氮燃烧器，其燃气进气孔的个数为12个，均沿第一预混环形腔体的环形侧壁的周向均匀分布。
11.本发明进一步提供的一种多级混合全预混低氮燃烧器，其混合气出气孔的个数为10个，均沿第二预混加速圆筒形腔体侧壁的周向均匀分布。
12.本发明进一步提供的一种多级混合全预混低氮燃烧器，其旋流混合叶片的叶片片数为4至15片，每片旋流混合叶片与第二预混加速圆筒形腔体外侧壁固定安装的叶片角度为20
°
至60
°
，旋流混合叶片沿着第二预混加速圆筒形腔体外侧壁周向均匀分布。
13.本发明进一步提供的一种多级混合全预混低氮燃烧器，其端盖旋流槽为开设在燃烧管端盖上的斜口槽，斜口槽的倾斜角度为20
°
至60
°
，端盖轴向出气孔为开设在端盖中间部位的圆孔。
14.本发明更进一步提供的一种多级混合全预混低氮燃烧器，其端盖旋流槽的个数为4至15个，且呈圆形阵列分布在燃烧管端盖上，所述端盖中心轴向喷气孔的个数为4至10个，且分布在端盖中间部位。
15.与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
16.(1)燃烧器结构简单，生产成本低；
17.(2)采用多级预混技术，混合均匀；
18.(3)采用旋流稳焰技术，燃烧稳定；
19.(4)采用预混式燃烧技术，氮氧化物低；
20.(5)解决了扩散式燃烧器空气和燃气很难非常均匀的混合，容易出现局部高温，炉膛内温度分配不均匀，容易造成氮氧化物排放升高的问题。
21.(6)解决了金属纤维表面式全预混燃烧器混合器及燃烧头堵塞问题，日常维护更加简单，维护成本更低。
附图说明
22.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
23.图1为本发明预混合燃烧管体的整体结构示意图；
24.图2为本发明预混合燃烧管体的全剖结构示意图；
25.图3为本发明预混合燃烧管体的输入端正视结构示意图；
26.图4为本发明预混合燃烧管体的输出端正视结构示意图；
27.图5为本发明预混合燃烧管体的立体局部剖解结构示意图；
28.图中：1、助燃风进气口；2、主燃气管道；3、燃气环腔；4、燃气进气孔；5、第二预混加速圆筒形腔体；6、混合气出气孔；7、旋流混合叶片；8、收缩轴段；9、平直发展轴段；10、燃烧管端盖；11、端盖旋流槽；12、端盖中心轴向喷气孔；13、第一预混环形腔体。
具体实施方式
29.以下结合具体实施方式对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
30.如图1至图5所示的一种多级混合全预混低氮燃烧器，包括强制鼓风机和预混合燃烧管体，所述预混合燃烧管体由输入端、收缩轴段8、平直发展轴段9、输出端组成，位于输入端设置有助燃风进气口1，助燃风进气口1的内侧设置有第一预混环形腔体13，位于第一预混环形腔体13的环形侧壁外侧设置有密闭的燃气环腔3，在第一预混环形腔体13的环形侧壁上开设有与燃气环腔3连通的燃气进气孔4，燃气环腔3与主燃气管道2相连，位于第一预混环形腔体13内侧底部还设置有第二预混加速圆筒形腔体5，第二预混加速圆筒形腔体5侧壁上开设有混合气出气孔6，在第二预混加速圆筒形腔体5外侧壁上还固定设置有旋流混合叶片7，位于输出端设置有燃烧管端盖10，燃烧管端盖10上开设有端盖旋流槽11和端盖中心轴向喷气孔12。
31.进一步地，所述混合气出气孔6在第二预混加速圆筒形腔体5侧壁上开设的位置在旋流混合叶片7的进风口一侧。
32.进一步地，所述第二预混加速圆筒形腔体5的腔体壁位于收缩轴段8内部，收缩轴段8为中空的锥形管结构，其直径从输入端向平直发展轴段9逐渐减小直至与平直发展轴段9的直径一致。
33.具体地，所述主燃气管道2垂直连接在燃气环腔3的外侧壁上。
34.具体地，所述燃气进气孔4的个数为12个，均沿第一预混环形腔体13的环形侧壁的周向均匀分布。
35.具体地，所述混合气出气孔6的个数为10个，均沿第二预混加速圆筒形腔体5侧壁的周向均匀分布。
36.具体地，所述旋流混合叶片7的叶片片数为12片，每片旋流混合叶片7与第二预混加速圆筒形腔体5外侧壁固定安装的叶片角度为20
°
至60
°
，旋流混合叶片7沿着第二预混加速圆筒形腔体5外侧壁周向均匀分布。
37.具体地，端盖旋流槽11为开设在燃烧管端盖10上的斜口槽，斜口槽的倾斜角度为40
°
，端盖轴向出气孔12为开设在端盖10中间部位的圆孔。
38.具体地，所述端盖旋流槽11的个数为6个，且呈圆形阵列分布在燃烧管端盖10上，所述端盖中心轴向喷气孔12的个数为4个，且分布在端盖10中间部位。
39.所述助燃风进气口1是用于空气流入燃烧器的通道，主燃气管道2用于输入燃气进入燃烧器的通道，燃气由主燃气管道2流入到燃气环腔3后从燃气进气孔4径向往中心喷射到第一预混环形腔体13内，与进入第一预混环形腔体13中的空气进行第一次混合，经过初次混合的混合气进入到第二预混加速圆筒形腔体5内并加速从混合气出气孔6径向朝外喷射进入到收缩轴段8，进行第二次混合之后沿着收缩轴段8往后流动至旋流混合叶片7的进风口发生旋流流动，由于旋流的作用增强了混合效果，形成了第三次混合；混合气继续从收缩轴段8进入到平直发展轴段9进行充分流动和混合，形成了第四次混合，此时混合已达到最好的效果；最后混合气从燃烧管端盖10上的端盖旋流槽11和端盖中心轴向喷气孔12喷出后燃烧形成火焰区域；其中从端盖中心轴向喷气孔12喷出的火焰位于燃烧器中心轴线附近，形成中心火焰区域；从端盖旋流槽11喷出的混合气形成了外围的旋流火焰区域；中心火焰和外围火焰分散开避免了高温区的形成，与此同时中心火焰起到了火焰稳定的作用，而旋流区域也起到了热传递和稳定火焰的作用，这样使得整体燃烧稳定，不会发生火焰熄灭或者振动的情况。
40.由于完全的预先混合，形成了预混式燃烧，可以在最佳的过剩空气系数下实现完全燃烧，使得氮氧化物的排放值很低。各个燃烧区域受旋流作用产生了混合效果和剪切作用，进行着剧烈的物质和热量传递，共同形成稳定、高效的燃烧区域。
41.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
42.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。