一种用于天然气和煤粉的低NOx燃烧器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于天然气和煤粉的低NOx燃烧器，包括中心管，中心管的外部依次套有内一次风套筒、内二次风套筒、外一次风套筒和外二次风套筒；且中心管、内一次风套筒、内二次风套筒、外一次风套筒和外二次风套筒均与预燃室连通；中心管的内部设置有伸入预燃室的高能点火器和枪体，与高能点火器和枪体连接的点火推进器能够推动高能点火器和枪体在中心管内移动。该装置能够单独燃烧天然气或者煤粉，或者混合燃烧上述燃料；增强了燃烧器对燃烧原料的适应性，提高了天然气和煤粉的稳定性，降低了其燃烧过程中NOx的生成。

【技术实现步骤摘要】
一种用于天然气和煤粉的低NOx燃烧器
本技术属于热能与动力工程
；涉及一种旋流燃烧器；具体涉及一种用于天然气和煤粉的低NOx燃烧器。
技术介绍
我国是世界上少数几个以煤炭为主的能源消费大国之一，是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭消费量占世界煤炭消费的27％。据国家统计局数据，煤炭占我国能源消费总量的70％左右。然而煤在燃烧过程中产生大量的NOx、SO2等腐蚀性气体和颗粒物、温室气体，不经严格处理直接排放至空气中会造成大气环境的显著恶化。因此，大力发展清洁能源技术成为升级我国能源结构，推动我国进步道路上的一项重要任务。天然气的含氮量和含硫量均很低，因此其燃烧产生的燃料型氮氧化物和硫化物等污染物均远低于煤炭石油等化石燃料。根据BP公司发布的2035世界能源展望，天然气作为一次清洁能源有望成为最快增长的化石燃料。然而，天然气在燃烧过程中温度较高，主燃区内的氮气高温下易被氧化为NOx，生成热力型NOx对环境造成危害。因此，对天然气燃烧来说，其中一项关键技术在于控制热力型NOx排放。然而，由于煤改气政策实施，天然气在冬季供暖时期易发生气荒。因此，将煤与天然气两种燃料混合燃烧，能有效解决时效性问题，使应用更加灵活广泛。然而，由于天然气和煤粉作为气固两种不同的燃料，其燃烧特性差异较大，目前燃烧器仅适用于天然气或煤粉单独燃烧，并没有适合两种燃料混合稳定燃烧的燃烧器出现。同时，在燃烧时需要尽量降低NOx排放，以免造成环境问题。
技术实现思路
本技术提供了一种用于天然气和煤粉的低NOx燃烧器；该装置能够单独燃烧天然气或者煤粉，或者混合燃烧上述燃料；增强了燃烧器对燃烧原料的适应性，提高了天然气和煤粉的稳定性，降低了其燃烧过程中NOx的生成。本技术的技术方案是：一种用于天然气和煤粉的低NOx燃烧器，包括中心管，中心管的外部依次套有内一次风套筒、内二次风套筒、外一次风套筒和外二次风套筒；且中心管、内一次风套筒、内二次风套筒、外一次风套筒和外二次风套筒均与预燃室连通；中心管的内部设置有伸入预燃室的高能点火器和枪体，与高能点火器和枪体连接的点火推进器能够推动高能点火器和枪体在中心管内移动；其中预燃室的外部设置有燃尽风套筒，燃尽风套筒绕轴方向上周向对称设置有多个有燃尽风径向直流喷口，燃尽风套筒末端沿轴线方向开设有燃尽风轴向直流喷口；其中预燃室的内壁弧度为15°-25°；中心管与预燃室连接的出口处向内收缩，且收缩角度为15°-20°；所述内一次风套筒与中心管之间的环形通道与预燃室连通的出口处设置有第一可调径向挡板，第一径向可调挡板上开有孔。所述外一次风套筒与内二次风套筒之间的环形通道与预燃室连通的出口处设置有第二可调径向挡板，第二可调径向挡板上开有孔。更进一步的，本技术的特点还在于：其中预燃室由预燃室壳体组成，预燃室壳体的内壁与外壁的弧度相等。其中燃尽风套筒内壁与预燃室壳体外壁的弧度相等。其中燃尽风径向直流喷口和燃尽风轴向直流喷口的直径比为1:1.5。其中内一次风套筒与中心管之间的环形通道用于通入天然气，且该环形通道沿着朝向预燃室的方向直径变大。其中环形通道与预燃室连通的出口处设置有第一可调径向挡板，第一径向可调挡板上开设有喷出天然气的孔。其中内二次风套筒与内一次风套筒之间的环形通道内设置有第二切向旋流叶片。其中外一次风套筒与内二次风套筒之间的环形通道用于通入煤粉，且该环形通道与预燃室连通的出口处设置有第二可调径向挡板，第二可调径向挡板上开有孔。其中外二次风套筒和外一次风套筒之间的环形通道设置有第一切向旋流叶片。与现有技术相比，本技术的有益效果是：空气分级作为低NOx燃烧技术的典型代表，通过多级配风将助燃空气分段送入燃烧区域，形成富燃料区与局部还原性气氛，可以在燃料燃烧过程中明显抑制NOx生成。同时，空气分级技术还能通过控制燃烧进风量，来适当降低天然气燃烧温度，减少热力型NOx生成。本技术通过燃烧器的合理设计，增强燃烧器对燃烧原料的适应性，提高天然气/煤粉燃烧的稳定性和降低天然气/煤粉燃烧过程中NOx生成，起到精简燃烧装置和节约燃料成本的作用。更进一步的，燃尽风径向直流喷口和燃尽风轴向直流喷口能够防止燃烧器出口结渣。更进一步的，通过合理组织燃烧器结构，实现天然气/煤粉单独燃烧或混烧稳定性，同时降低燃烧过程中NOx生成；该燃烧器供风方式分为内一次风、内二次风、外一次风、外二次风和燃尽风；因此，可针对供给不同燃料，在通入燃尽风的情况下，通过改变不同风道的送风用途，进而调节预燃室内空气对燃料的扰动情况以及燃烧温度，在确保燃烧稳定充分的同时避免因燃料过多而造成的局部温度过高，以减少热力型NOx的生成。比如，对于天然气单独燃烧，选择内一次风套筒与中心管之间的环形通道输送天然气，其他环形通道送风；对于煤粉单独燃烧，选择外一次风套筒与内二次风套筒之间的环形通道输送煤粉，内二次风风道与燃尽风风道送风，外一次风与外二次风风道关闭；对于天然气与煤粉混烧，选择内一次风套筒与中心管之间的环形通道输送天然气，外一次风套筒和内二次风套筒之间的环形通道输送煤粉，内二次风风道、外二次风风道与燃尽风风道送风；这样，通过燃烧器的合理组织，增强燃烧器对燃烧原料的适应性，起到精简燃烧装置和节约燃料成本的作用。更进一步的，当通天然气时，第一可调径向挡板放下，天然气从第一可调径向挡板上的孔中通入预燃室；当通煤粉时，第二可调径向挡板抬起，煤粉进入预燃室，有利于天然气与空气混合均匀，提高燃烧效率与稳定性。同时旋流内二次风从射流边界卷吸大量高温低氧的烟气回流，使得主燃区呈现还原性气氛，促进燃烧过程中NOx还原，进一步降低NOx生成。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为图1中A-A方向的剖视图；图3为图1中B-B方向的剖视图；图4为图1中C-C方向的剖视图。图中：1为高能点火器；2为枪体；3为点火推进器；4为中心管；5为内一次风套筒；6为内一次风入口；7为内二次风入口；8为外一次风入口；9为外二次风入口；10为燃尽风入口；11为预燃室壳体；12为预燃室；13为燃尽风套筒；14为燃尽风径向直流喷口；15为燃尽风轴向直流喷口；16为第一可调径向挡板；17为第二可调径向挡板；18为外二次风套筒；19为第一切向旋流叶片；20为外一次风套筒；21为内二次风套筒；22为第二切向旋流叶片。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术的技术方案进一步说明。本技术提供了一种用于天然气和煤粉的低NOx燃烧器，如图1所示，包括中心管4，中心管4的一端与预燃室12连通，中心管4的内部设置有高能点火器1和枪体2，枪体2为油枪或者燃气枪，且高能点火器1和枪体2与点火推进器3连接，点火推进器3能够推动高能点火器1和枪体2在中心管1内移动。如图1所示，预燃室12由预燃室壳体11组成，预燃室壳体11围成内壁和外壁弧度相等的预燃室12，且其弧度为15°-25°；预燃室12的外部设置有燃尽风套筒13，燃尽风套筒13的内壁弧度与预燃室12的外壁弧度相等。如图1和4所示，燃尽风套筒13与预燃室12之间的环形通道为燃尽风风道，且燃尽风套筒13上开有燃尽风入口10，燃尽风风道的末端沿轴线方向上开设有燃尽风轴向直流喷口15，燃尽风套筒13绕轴方向上周向对称设置有多个连通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于天然气和煤粉的低NOx燃烧器，其特征在于，包括中心管(4)，中心管(4)的外部依次套有内一次风套筒(5)、内二次风套筒(21)、外一次风套筒(20)和外二次风套筒(18)；且中心管(4)、内一次风套筒(5)、内二次风套筒(21)、外一次风套筒(20)和外二次风套筒(18)均与预燃室(12)连通；所述中心管(4)的内部设置有伸入预燃室(12)的高能点火器(1)和枪体(2)，与高能点火器(1)和枪体(2)连接的点火推进器(3)能够推动高能点火器(1)和枪体(2)在中心管(4)内移动；所述预燃室(12)的外部设置有燃尽风套筒(13)，燃尽风套筒(13)绕轴方向上周向对称设置有多个有燃尽风径向直流喷口(14)，燃尽风套筒(13)末端沿轴线方向开设有燃尽风轴向直流喷口(15)；其中预燃室(12)的内壁弧度为15°‑25°；所述中心管(4)与预燃室(12)连接的出口处向内收缩，且收缩角度为15°‑20°；所述内一次风套筒(5)与中心管(4)之间的环形通道与预燃室(12)连通的出口处设置有第一可调径向挡板(16)，第一径向可调挡板(16)上开有孔；所述外一次风套筒(20)与内二次风套筒(21)之间的环形通道与预燃室(12)连通的出口处设置有第二可调径向挡板(17)，第二可调径向挡板(17)上开有孔。...

【技术特征摘要】
1.一种用于天然气和煤粉的低NOx燃烧器，其特征在于，包括中心管(4)，中心管(4)的外部依次套有内一次风套筒(5)、内二次风套筒(21)、外一次风套筒(20)和外二次风套筒(18)；且中心管(4)、内一次风套筒(5)、内二次风套筒(21)、外一次风套筒(20)和外二次风套筒(18)均与预燃室(12)连通；所述中心管(4)的内部设置有伸入预燃室(12)的高能点火器(1)和枪体(2)，与高能点火器(1)和枪体(2)连接的点火推进器(3)能够推动高能点火器(1)和枪体(2)在中心管(4)内移动；所述预燃室(12)的外部设置有燃尽风套筒(13)，燃尽风套筒(13)绕轴方向上周向对称设置有多个有燃尽风径向直流喷口(14)，燃尽风套筒(13)末端沿轴线方向开设有燃尽风轴向直流喷口(15)；其中预燃室(12)的内壁弧度为15°-25°；所述中心管(4)与预燃室(12)连接的出口处向内收缩，且收缩角度为15°-20°；所述内一次风套筒(5)与中心管(4)之间的环形通道与预燃室(12)连通的出口处设置有第一可调径向挡板(16)，第一径向可调挡板(16)上开有孔；所述外一次风套筒(20)与内二次风套筒(21)之间的环形通道与预燃室(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王登辉，姚启，惠世恩，牛艳青，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61