一种解耦燃气燃烧器制造技术

本发明专利技术公开了一种解耦燃气燃烧器，属于燃烧设备技术领域，包括由外至内依次设置且同轴的外筒体、分隔筒体、燃气外筒体和燃气内筒体，燃气内筒体内形成一级风道，燃气内筒体和燃气外筒体之间形成燃气通道，燃气外筒体和分隔筒体之间形成二级风道，分隔筒体和外筒体之间形成三级风道，解耦燃烧器还包括锥台形筒体，锥台形筒体的小径端连接于分隔筒体伸入炉膛内的一端，锥台形筒体的大径端的外径小于外筒体的内径，在锥台形筒体的轴线方向上，外筒体伸入炉膛内的一端与锥台形筒体的大径端之间的距离可调。本发明专利技术提出的解耦燃气燃烧器，通过设置锥台形筒体，使得该解耦燃气燃烧器能够适用于不同的燃气和炉膛结构。

【技术实现步骤摘要】
一种解耦燃气燃烧器
本专利技术涉及燃气燃烧设备
，尤其涉及一种解耦燃气燃烧器。
技术介绍
天然气具有较好的使用性能，热值高、不含燃料氮，重点是控制燃烧温度以避免热力型NOx的生成。对于小容量设备，通过高过量空气系数的全预混表面燃烧可降低理论燃烧温度，并避免产生回火和脱火；浓淡燃烧(偏差燃烧)和空气/燃料分级燃烧需兼顾燃烧的稳定性和各阶段理论燃烧温度。先贫氧燃烧(中心着火区贫氧)的过程稳定性高，但燃烧温度偏高；先贫燃料燃烧(中心着火区贫燃料)的过程在降低初中期理论燃烧温度有较大空间，但不同负荷段的燃烧稳定性控制较复杂，更适应在压力较高的燃烧领域，或配有值班火焰。先贫氧的分级燃烧结合烟气再循环具有较稳定的综合性能，负荷调节比可高达10：1，各负荷段下均易实现NOx排放低于30mg/m3。该类技术目前还存在再循环烟气量偏大和CO排放不易控制等问题。天然气燃烧技术不适合于大多其它低热值、低压力的燃气领域，针对于燃气燃烧器，工业燃气的来源十分复杂，有的为焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气等冶金工业生产的副产品，有的为炼化干气(瓦斯气)、生产甲醇、合成氨等化工工艺驰放气、解析气等，有的为煤、生物质和垃圾的热解气化气，有的为煤层气、沼气、荒煤气、垃圾掩埋坑气或其它超低热值的尾气和废气等，组分复杂多变，可燃成分既包括CH4、H2、CO和CmHn等，也含有S、N等，热值范围从低于800Kcal/m3到高于8000Kcal/m3，相同热值的火焰传播速度也因含H2等组分不同(波动可达50％以上)而差异很大。该类燃气中许多由于热值低或不稳定，组分和压力波动大，稳燃能力或低氮燃烧能力相对较弱；有的燃气含H2量大，高负荷火焰强度和低负荷回火控制问题突出；有的燃气含有燃料氮，NOx排放控制更为复杂。扩散燃烧有利于抑制燃料型NOx的生成，但传统扩散燃烧以截面较小的燃气向空域较大的空气扩散为核心，虽然通过空气旋流促进双向扩散，但易产生燃烧中期的局部高温高氧，不易控制热力型NOx；部分预混火焰较易控制NOx，但存在回火和脱火的问题，稳定燃烧区间较窄；大型工业燃烧器不适宜采用表面燃烧，且采用高过量空气系数稳燃能力变差，排烟损失增大；含燃料氮的燃气不适宜采用传统的浓淡燃烧，富氧区生成NOx没有解决措施；采用烟气再循环有利于控制NOx的生成，但会降低稳燃能力，且增加了运行电耗。由于空气、燃气扩散混合方式的限制，传统燃烧器在有限空间的分级燃烧效果有限。采用大量远离主燃区的燃尽风方案可实现大区域的分级燃烧(宏观分级)，有利于抑制燃料型NOx的生成，但在大空间不易使可燃气与助燃空气充分混合均匀，且燃尽时间缩短，会使CO排放增大；另外，由于燃料的不稳定，较难调整分级风量来控制NOx的排放。对于低热值燃气，在低负荷时区域燃烧温度较低，容易灭火，高负荷时喷口燃气流速高容易脱火；有的低热值燃气为提高稳燃能力需采用富氧或掺烧高热值燃气、长明灯等措施，有的采用卫燃带、预热空气和燃气到400～600℃来整体提高燃烧温度，增加了NOx控制的难度。由于环保要求的提高，有的工业燃气炉还需增加较复杂的SCR等烟气脱硝装置，增加了设备投资和运行维护成本。目前，工业上所使用的燃烧器大多仅针对一种燃料设计，燃料成分变化较大和不稳定时的适应能力不足，对燃料型NOx的控制能力较弱，为降低NOx会使CO排放明显增加，或增加运行能耗，若提高稳燃能力和热效率时，又会产生较多的NOx，即存在较为明显的稳燃能力、低氮燃烧和热效率的耦合关系。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种解耦燃气燃烧器，实现解耦燃气燃烧器对不同种类的燃气的适应性，在确保稳燃性能和热效率的同时，降低NOx的排放。如上构思，本专利技术所采用的技术方案是：一种解耦燃气燃烧器，包括由外至内依次设置且同轴的外筒体、分隔筒体、燃气外筒体和燃气内筒体，所述燃气内筒体内形成一级风道，所述燃气内筒体和所述燃气外筒体之间形成燃气通道，所述燃气外筒体和所述分隔筒体之间形成二级风道，所述分隔筒体和所述外筒体之间形成三级风道，所述解耦燃气燃烧器还包括锥台形筒体，所述锥台形筒体的小径端连接于所述分隔筒体伸入炉膛内的一端，所述锥台形筒体的大径端的外径小于所述外筒体的内径，在所述锥台形筒体的轴线方向上，所述外筒体伸入所述炉膛内的一端与所述锥台形筒体的大径端之间的距离可调。作为解耦燃气燃烧器的一种优选方案，所述锥台形筒体的锥壁上沿其周向开设有多个通风孔，所述通风孔为细长形，且其沿所述锥台形筒体的锥壁周向延伸的边为短边，所述通风孔的长边与所述述锥台形筒体的锥壁的延伸方向之间的夹角为0－60°，所述三级风道内的三级风可通过所述通风孔进入所述炉膛。作为解耦燃气燃烧器的一种优选方案，所述燃气内筒体内在伸入所述炉膛的一端设置有通道盖板，所述通道盖板和所述燃气内筒体的内壁之间形成一端具有开口的中心稳焰腔，所述燃气通道连通于所述中心稳焰腔。作为解耦燃气燃烧器的一种优选方案，所述通道盖板的外周面上沿其周向开设有多个侧边通风口，所述侧边通风口连通于所述一级风道，与每个所述一级侧风口正对的位置均设置有一级侧风室，所述一级侧风室包括侧板和顶板，所述顶板一端连接于所述燃气内筒体的内壁，所述侧板连接于所述顶板和所述通道盖板之间，所述侧板一侧连接于所述燃气内筒体的内壁，另一侧与所述燃气内筒体的内壁之间具有间隙，以使由所述间隙流出的一级风沿所述燃气内筒体的内壁顺时针或逆时针旋转流动。作为解耦燃气燃烧器的一种优选方案，所述燃气内筒体内沿其周向设置有多个燃气支喷管，所述燃气支喷管位于所述中心稳焰腔内，所述燃气支喷管可拆卸连接于所述燃气内筒体的内壁，且连通于所述燃气通道，每个所述燃气支喷管喷出的烟气气流具有在所述燃气内筒体轴向上的分量和沿所述燃气内筒体内壁的切向的分量。作为解耦燃气燃烧器的一种优选方案，所述燃气通道靠近所述炉膛的一端之间设置有环形盖板，所述环形盖板上开设有多个燃气孔，每个所述燃气孔均可拆卸连接有一燃气喷管。作为解耦燃气燃烧器的一种优选方案，所述燃气喷管包括燃气内喷管、燃气侧喷管和燃气外喷管，所述燃气内喷管喷出的燃气气流指向所述环形盖板的内侧，所述燃气外喷管喷出的燃气气流指向所述环形盖板的外侧，所述燃气侧喷管喷出的燃气气流使得能够连接所述燃气内喷管和所述燃气外喷管喷出的燃气气流形成连续的火焰。作为解耦燃气燃烧器的一种优选方案，每个所述燃气喷管均为封闭的管状结构，所述管状结构上开设有多个喷孔。作为解耦燃气燃烧器的一种优选方案，所述燃气外筒体上开设有多个连通所述燃气通道和所述二级风道的燃气侧喷口，且所述燃气侧喷口位于所述二级风道伸入所述炉膛内的一端，以使部分燃气与二级风混合。作为解耦燃气燃烧器的一种优选方案，所述解耦燃气燃烧器还包括再循环烟气通道，所述再循环烟气通道连通于所述一级风道和/或所述二级风道。本专利技术的有益效果为：本专利技术提出的解耦燃气燃烧器，通过设置锥台形筒体，可延长内部一级风、二级风和燃气的混合燃烧时间，使一级风、二级风和燃气混合更为均匀，使得还原反应更为充分。此外，使得三级风道流出的三级风向外侧偏转，可推迟三级风与内侧一级风、二级风和燃气的混合，使得分级燃烧反应由还原性气氛(二级风与燃气的混合区)逐渐均匀过渡到氧化气氛(三级风与燃气和燃气燃烧后的产物的混合区)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种解耦燃气燃烧器，其特征在于，包括由外至内依次设置且同轴的外筒体(1)、分隔筒体(2)、燃气外筒体(3)和燃气内筒体(4)，所述燃气内筒体(4)内形成一级风道(10)，所述燃气内筒体(4)和所述燃气外筒体(3)之间形成燃气通道(40)，所述燃气外筒体(3)和所述分隔筒体(2)之间形成二级风道(20)，所述分隔筒体(2)和所述外筒体(1)之间形成三级风道(30)，所述解耦燃气燃烧器还包括锥台形筒体(6)，所述锥台形筒体(6)的小径端连接于所述分隔筒体(2)伸入炉膛内的一端，所述锥台形筒体(6)的大径端的外径小于所述外筒体(1)的内径，在所述锥台形筒体(6)的轴线方向上，所述外筒体(1)伸入所述炉膛内的一端与所述锥台形筒体(6)的大径端之间的距离可调。

【技术特征摘要】
1.一种解耦燃气燃烧器，其特征在于，包括由外至内依次设置且同轴的外筒体(1)、分隔筒体(2)、燃气外筒体(3)和燃气内筒体(4)，所述燃气内筒体(4)内形成一级风道(10)，所述燃气内筒体(4)和所述燃气外筒体(3)之间形成燃气通道(40)，所述燃气外筒体(3)和所述分隔筒体(2)之间形成二级风道(20)，所述分隔筒体(2)和所述外筒体(1)之间形成三级风道(30)，所述解耦燃气燃烧器还包括锥台形筒体(6)，所述锥台形筒体(6)的小径端连接于所述分隔筒体(2)伸入炉膛内的一端，所述锥台形筒体(6)的大径端的外径小于所述外筒体(1)的内径，在所述锥台形筒体(6)的轴线方向上，所述外筒体(1)伸入所述炉膛内的一端与所述锥台形筒体(6)的大径端之间的距离可调。2.根据权利要求1所述的解耦燃气燃烧器，其特征在于，所述锥台形筒体(6)的锥壁上沿其周向开设有多个通风孔(61)，所述通风孔(61)为细长形，且其沿所述锥台形筒体(6)的锥壁周向延伸的边为短边，所述通风孔(61)的长边与所述锥台形筒体(6)的锥壁的延伸方向之间的夹角为0－60°，所述三级风道(30)内的三级风可通过所述通风孔(61)进入所述炉膛。3.根据权利要求1所述的解耦燃气燃烧器，其特征在于，所述燃气内筒体(4)内在伸入所述炉膛的一端设置有通道盖板(41)，所述通道盖板(41)和所述燃气内筒体(4)的内壁之间形成一端具有开口的中心稳焰腔(420)，所述燃气通道(40)连通于所述中心稳焰腔(420)。4.根据权利要求3所述的解耦燃气燃烧器，其特征在于，所述通道盖板(41)的外周面上沿其周向开设有多个侧边通风口(412)，所述侧边通风口(412)连通于所述一级风道(10)，与每个所述侧边通风口(412)正对的位置均设置有一级侧风室(410)，所述一级侧风室(410)包括侧板(43)和顶板(44)，所述顶板(44)一端连接于所述燃气内筒体(4)的内壁，所述侧板(43)连接于所述顶板(44)和所述通道盖板(41)之间，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝江平，赵康，高士秋，余剑，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11