本发明专利技术涉及一种冷却火焰低氮燃烧装置，其包括预混气体入口和燃烧室，所述燃烧室内沿着预混气体流动方向依次设有第一换热管组件和点火器，所述第一换热管组件由多个平行设置的外六角管组成，相邻的所述外六角管之间留有允许预混气体通过的间隙，所述点火器相对于第一换热管组件的位置以使得该点火器能够直接点燃从所述间隙通过的预混气体的方式来设定。本发明专利技术的外六角管内流通有冷却流体，火焰由于冷却流体的冷壁效应温度降低，抑制了氮氧化物的生成。同时，当火焰传播速度大于气流速度，火焰回流进入外六角管之间的间隙中时，在冷却流体的冷却作用下，火焰的能量越来越小直至在间隙中熄灭，从而防止回火现象引起的爆炸。
Cooling flame low nitrogen combustion device and combustion method
【技术实现步骤摘要】
冷却火焰低氮燃烧装置及其燃烧方法
本专利技术涉及燃烧装置领域，具体涉及一种冷却火焰低氮燃烧装置及其燃烧方法。
技术介绍
为了加大环境治理力度，我国再次收严氮氧化物的排放标准，要求已有锅炉进行低氮改造和新建锅炉采用低氮燃烧技术，确保氮氧化物排放在30mg/m3以下。预混技术是将燃气与空气在燃烧前以一定的比例进行混合，通过增大过量空气系数增加火焰区的吸热工质来降低火焰的温度，进而降低氮氧化物的生成。换热冷凝技术是在通过高传热系数的换热管将火焰产生的热量传给换热管内的水，水将热量导出，降低火焰区的温度，抑制热力型氮氧化物的生成，另外，换热冷凝技术充分利用了燃烧产生的热量，提高锅炉的热效率。全预混冷凝锅炉采用预混技术和换热冷凝技术，不仅可以降低氮氧化物的排放，而且可以实现节能，达到节能、环保的目的。目前我国全预混冷凝技术尚未成熟，如专利CN108443876A公开的水冷式表面燃烧低氮燃烧器、具有其的锅炉及其适用方法，助燃风与天然气经过完全混合后经均匀溢出螺旋冷却管的缝隙与点火枪配合燃烧，因全预混火焰传播速度快，易产生回火现象，此种方式冷水管虽然可以降低火焰温度，但不能防止回火，当火焰通过缝隙返回到冷却管内侧，瞬时点燃预混气，易产生爆燃。另外，预混气在螺旋冷却管溢出不均匀，易产生局部火焰高温区，产生大量的氮氧化物。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种结构简单、污染物排放低、燃烧稳定及热效率高的冷却火焰低氮燃烧装置及其燃烧方法。具体而言，本专利技术提供了如下技术方案：一种冷却火焰低氮燃烧装置，包括预混气体入口1和燃烧室3，所述燃烧室3内沿着预混气体流动方向依次设有第一换热管组件5和点火器4，所述第一换热管组件5由多个平行设置的外六角管组成，相邻的所述外六角管之间留有允许预混气体通过的间隙，所述点火器4相对于第一换热管组件5的位置以使得该点火器4能够直接点燃从所述间隙通过的预混气体的方式来设定。优选的是，上述冷却火焰低氮燃烧装置中，所述第一换热管组件5中相邻的外六角管以在横向截面上正六边形边对边的方式设置，相邻的三个外六角管之间的间隙在横向截面上呈Y型，优选的，所述第一换热管组件5设置为预混气体通过至少一个Y型间隙才被点火器4点燃。优选的是，上述冷却火焰低氮燃烧装置中，所述外六角管的外接圆直径大小均相等，优选的，任意两个相邻的外六角管之间的间隙大小均相等，更优选的，所述第一换热管组件5在横向截面上呈相邻正六边形之间具有等距间隙的蜂窝状结构，最优选的，在横向截面上任一外六角管的外接圆直径大小与两个相邻的外六角管之间的间隙大小之比大于六。优选的是，上述冷却火焰低氮燃烧装置中，任意两个相邻的所述外六角管之间的间隙大小为1.5-3mm。优选的是，上述冷却火焰低氮燃烧装置中，所述第一换热管组件5靠近点火器4的一侧由两根或两根以上外六角管阵列在同一平面形成。优选的是，上述冷却火焰低氮燃烧装置中，还包括第一冷却液进口6和第一冷却液出口7，所述第一换热管组件5中所述外六角管的一端均与所述第一冷却液进口6连接，另一端均与所述第一冷却液出口7连接。优选的是，上述冷却火焰低氮燃烧装置中，还包括设于所述预混气体入口1和燃烧室3之间的分气室2，优选的，所述分气室2为喇叭形结构，其细口端与所述预混气体入口1连接，广口端与所述燃烧室3连接。优选的是，上述冷却火焰低氮燃烧装置中，所述燃烧室3内还包括第二换热管组件8，所述第二换热管组件8沿着预混气体流动方向设于所述点火器4之后，优选的，所述第二换热管组件8与所述第一换热管组件5的间距为40-80mm。优选的是，上述冷却火焰低氮燃烧装置中，所述第二换热管组件8由两组或两组以上的第二换热管排平行间隔排布而成，任一第二换热管排由两根或两根以上第二换热管平行间隔阵列在同一平面形成，优选的，相邻第二换热管排的第二换热管之间交错排列，更优选的，所述第二换热管组件8中相邻的三个第二换热管在横向截面上呈三角形排布。优选的是，上述冷却火焰低氮燃烧装置中，还包括第二冷却液进口9和第二冷却液出口10，所述第二换热管组件8中所述第二换热管的一端均与所述第二冷却液进口9连接，另一端均与所述第二冷却液出口10连接。优选的是，上述冷却火焰低氮燃烧装置中，所述外六角管的材质为310S不锈钢，优选的，所述第二换热管的材质为310S不锈钢。本专利技术还提供一种基于上述的冷却火焰低氮燃烧装置的燃烧方法，其包括以下步骤：由空气和燃气组成的预混气体通过预混气体入口1进入燃烧室3，然后流经第一换热管组件5中的外六角管之间的间隙，从所述间隙流出的预混气体经点火器4引燃并在燃烧室3内稳定燃烧，冷却流体从第一冷却液进口6流入所述外六角管的管道内，然后从第一冷却液出口7流出。优选的是，上述冷却火焰低氮燃烧方法中，所述预混气在所述间隙的出口流速为4-10m/s。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术的冷却火焰低氮燃烧装置中相邻外六角管的间隙构成气体通道，燃气与空气组成的预混气通过这些气体通道后再被点燃，使燃烧火焰面积增大，避免高温区域集中；2、本专利技术的冷却火焰低氮燃烧装置在使用时，可利用外六角管中流通的冷却流体换热来降低火焰燃烧的温度，有效减少氮氧化物的生成；3、本专利技术的冷却火焰低氮燃烧装置通过将相邻外六角管的间隙构成的气体通道和外六角管中流通的冷却流体配合，可有效防止回火爆燃现象的发生，解决了预混气易回火问题。4、本专利技术的冷却火焰低氮燃烧装置可以将燃烧火焰的尾部控制在第一换热管组件和第二换热管组件之间，从而大大降低氮氧化物的生成，而且燃烧生成的烟气与第二换热管组件中的冷却液充分换热，有效利用了烟气热量，提高了余热利用率。附图说明图1为实施例1中冷却火焰低氮燃烧装置的结构示意图。图2为实施例1中第一换热管组件的局部结构示意图。图3为实施例1中第一换热管组件与第一冷却液进口、第一冷却液出口连接的结构示意图。图4为实施例2中冷却火焰低氮燃烧装置的结构示意图。图5为燃烧生成的烟气流经第二换热管组件的示意图。图6为第一排换热组件与第二排换热组件共用冷却液进口和冷却液出口的结构示意图。图中标记说明如下：1-预混气体入口、2-分气室、3-燃烧室、4-点火器、5-第一换热管组件、6-第一冷却液进口、7-第一冷却液出口、8-第二换热管组件、9-第二冷却液进口、10-第二冷却液出口、11-外六角管、12-半外六角管。具体实施方式针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种冷却火焰低氮燃烧装置，其包括预混气体入口1和燃烧室3，所述燃烧室3内沿着预混气体流动方向依次设有第一换热管组件5和点火器4，所述第一换热管组件5由多个平行设置的外六角管组成，相邻的所述外六角管之间留有允许预混气体通过的间隙，所述点火器4相对于第一换热管组件5的位置以使得该点火器4能够直接点燃从所述间隙通过的预混气体的方式来设定。实际应用中，空气与燃气在进入燃烧装置前已完成全预混，预混气体通过预混气体入口1进入燃烧室3，然后流经第一换热管组件5中相邻外六角管之间的间隙构成的气体通道，并在气体通道出口喷出后由点火器4引燃。本专利技术的外六角管的管道内流通有冷却流体，火焰由于冷却流体的冷壁效应温度降低，抑制了氮氧化物的生成。同时，当火焰传播速度大于气流速度，火焰回流进入外六角管之间的间隙中时，在冷却流体的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种冷却火焰低氮燃烧装置，其特征在于，包括预混气体入口(1)和燃烧室(3)，所述燃烧室(3)内沿着预混气体流动方向依次设有第一换热管组件(5)和点火器(4)，所述第一换热管组件(5)由多个平行设置的外六角管组成，相邻的所述外六角管之间留有允许预混气体通过的间隙，所述点火器(4)相对于第一换热管组件(5)的位置以使得该点火器(4)能够直接点燃从所述间隙通过的预混气体的方式来设定。
【技术特征摘要】
1.一种冷却火焰低氮燃烧装置，其特征在于，包括预混气体入口(1)和燃烧室(3)，所述燃烧室(3)内沿着预混气体流动方向依次设有第一换热管组件(5)和点火器(4)，所述第一换热管组件(5)由多个平行设置的外六角管组成，相邻的所述外六角管之间留有允许预混气体通过的间隙，所述点火器(4)相对于第一换热管组件(5)的位置以使得该点火器(4)能够直接点燃从所述间隙通过的预混气体的方式来设定。2.根据权利要求1所述的冷却火焰低氮燃烧装置，其中，所述第一换热管组件(5)中相邻的外六角管以在横向截面上正六边形边对边的方式设置，相邻的三个外六角管之间的间隙在横向截面上呈Y型，优选的，所述第一换热管组件(5)设置为预混气体通过至少一个Y型间隙才被点火器(4)点燃。3.根据权利要求1或2所述的冷却火焰低氮燃烧装置，其中，所述外六角管的外接圆直径大小均相等，优选的，任意两个相邻的外六角管之间的间隙大小均相等，更优选的，所述第一换热管组件(5)在横向截面上呈相邻正六边形之间具有等距间隙的蜂窝状结构，最优选的，在横向截面上任一外六角管的外接圆直径大小与两个相邻的外六角管之间的间隙大小之比大于六。4.根据权利要求1-3任一项所述的冷却火焰低氮燃烧装置，其中，任意两个相邻的所述外六角管之间的间隙大小为1.5-3mm。5.根据权利要求1-4任一项所述的冷却火焰低氮燃烧装置，其中，所述第一换热管组件(5)靠近点火器(4)的一侧由两根或两根以上外六角管阵列在同一平面形成。6.根据权利要求1-5任一项所述的冷却火焰低氮燃烧装置，其中，还包括第一冷却液进口(6)和第一冷却液出口(7)，所述第一换热管组件(5)中所述外六角管的一端均与所述第一冷却液进口(6)连接，另一端均与所述第一冷却液出口(7)连接。7.根据权利要求1-6任一项所述的冷却火焰低氮燃烧装置，其中，还包括设于所述预混气体入口(...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭行，王高月，宋少鹏，贺应杰，高峰，
申请(专利权)人：北京泷涛环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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