一种富氢废气掺烧燃烧器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种富氢废气掺烧燃烧器，燃料筒的出口端伸入助燃风筒中并与助燃风筒同轴安装，助燃风筒上在燃料筒出口端的上游位置设有助燃风入口，冷却外壳设置于助燃风筒内并与助燃风筒同轴，冷却外壳的一端与助燃风筒连接，冷却外壳该端与助燃风筒的连接点位于助燃风入口的下游，冷却外壳的另一端延伸至助燃风筒的出口端；燃料筒的出口端伸入冷却外壳内；燃料筒的出口端安装有径向喷枪，稳燃钝体的一端与燃料筒出口端连接，稳燃钝体的另一端延伸至助燃风筒的端部；一级预混旋流器设置于燃料筒和冷却外壳之间并位于径向喷枪的上游；燃料筒和冷却外壳之间在径向喷枪的下游依次设置预混室和二级预混旋流器。本实用新型专利技术能够防止机组结焦以及火焰的稳燃性。防止机组结焦以及火焰的稳燃性。防止机组结焦以及火焰的稳燃性。

【技术实现步骤摘要】
一种富氢废气掺烧燃烧器


[0001]本技术属于富氢废气安全稳定低氮燃烧、燃烧器设计领域，具体涉及一种富氢废气掺烧燃烧器。

技术介绍

[0002]在化工、冶金等行业，其众多生产工艺中往往伴随产生富含氢气的可燃废气混合物，如高炉煤气、甲醇尾气、电石尾气等。该类废气虽富含氢气，但由于热值较低，且产量不稳定，无法为之建立独立的燃烧系统。工厂通常将其送往火炬系统对空燃烧，不仅造成环境污染，更伴随严重的能源浪费。
[0003]新的能源形势与要求下，废气掺烧作为锅炉的辅助燃烧系统，将原本送往火炬的富氢废气，送入锅炉参与燃烧，从而实现节能减排，被越来越多的工厂重视起来。国内气体燃烧器的研究大多聚焦于其在环境单一的纯燃气锅炉中的应用，而对工况较为复杂的煤
‑
气掺烧系统中的废气掺烧燃烧器关注较少。而现有的掺烧系统设计中，大多将可燃废气通过管道直接喷向炉内，虽解决了能源浪费问题，但排放问题和系统燃烧稳定性却大打折扣，甚至频繁发生机组结焦等事故。因此，有必要针对废气掺烧系统，开发出新型的富氢燃气掺烧燃烧器，以满足废气再利用的同时，保障机组安全稳定运行的需求。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的问题，本技术的目的在于提供一种富氢废气掺烧燃烧器，本技术能够防止机组结焦以及火焰的稳燃性。
[0005]本技术采用的技术方案如下：
[0006]一种富氢废气掺烧燃烧器，包括燃料筒、助燃风筒、一级预混旋流器、二级预混旋流器、预混室、稳燃钝体及冷却外壳；
[0007]燃料筒的出口端伸入助燃风筒中并与助燃风筒同轴安装，助燃风筒上在燃料筒出口端的上游位置设有助燃风入口，冷却外壳设置于助燃风筒内并与助燃风筒同轴，冷却外壳的一端与助燃风筒连接，冷却外壳该端与助燃风筒的连接点位于助燃风入口的下游，冷却外壳的另一端延伸至助燃风筒的出口端；燃料筒的出口端伸入冷却外壳内；
[0008]燃料筒的出口端安装有径向喷枪，稳燃钝体的一端与燃料筒出口端连接，稳燃钝体的另一端延伸至助燃风筒的端部；
[0009]一级预混旋流器设置于燃料筒和冷却外壳之间并位于径向喷枪的上游；燃料筒和冷却外壳之间在径向喷枪的下游依次设置预混室和二级预混旋流器。
[0010]优选的，本技术富氢废气掺烧燃烧器还包括环形助燃风流道隔层，环形助燃风流道隔层设置于燃料筒和助燃风筒之间并与燃料筒同轴设置；环形助燃风流道隔层的一端与冷却外壳靠近助燃风入口的端部连接，环形助燃风流道隔层的另一端延伸至燃风入口的上游；环形助燃风流道隔层与助燃风筒之间以及环形助燃风流道隔层与燃料筒之间均形成助燃风流通的环形通道。
[0011]优选的，冷却外壳内设有能够利用助燃风入口进入的助燃风进行冷却的冷却风腔室，冷却风腔室的冷却风入口位于冷却外壳靠近助燃风入口一侧的端部，冷却风腔室的冷却风出口位于预混室和二级预混旋流器之间并能够向冷却外壳的内腔吹风；
[0012]冷却风入口和冷却风出口均为圆环形。
[0013]优选的，预混室采用文丘里式预混室，二级预混旋流器设置于文丘里式预混室的出口。
[0014]优选的，所述冷却风出口位于二级预混旋流器的入口且出风方向与燃料筒轴向垂直。
[0015]优选的，冷却风腔室外侧壁与助燃风筒之间的部分设为空腔结构。
[0016]优选的，径向喷枪沿燃料筒的径向设置，径向喷枪沿其长度方向设有若干切向燃气喷口，切向燃气喷口的喷射方向与燃料筒轴向垂直。
[0017]优选的，燃料筒沿其周向均匀布置6
‑
12支径向喷枪，每支径向喷枪上布置4
‑
8个切向燃气喷口，切向燃气喷口沿径向喷枪的轴向均匀布置；
[0018]一级预混旋流器和二级预混旋流器采用叶片式旋流器，叶片数量为8
‑
24片且沿周向均匀分布，一级预混旋流器出口旋流角度为15
°‑
75
°
；二级预混旋流器出口旋流角度为15
°‑
75
°
。
[0019]优选的，所述助燃风筒上设有观火镜和火焰检测器接口，观火镜和火焰检测器接口设置于与一级预混旋流器以及二级预混旋流器正对的位置；一级预混旋流器、二级预混旋流器在观火镜和火焰检测器接口的投影位置处的旋流叶片均做开孔处理，开孔直径为20mm
‑
40mm。
[0020]优选的，稳燃钝体采用空心稳燃钝体，空心稳燃钝体与燃料筒等径，空心稳燃钝体与燃料筒之间设置有用于隔离空心稳燃钝体与燃料筒内腔的间隔层；二级预混旋流器的出口与空心稳燃钝体的端面平齐、共同构成燃烧器的喉口。
[0021]本技术具有如下有益效果：
[0022]本技术富氢废气掺烧燃烧器是一种预混型富氢废气掺烧燃烧器，其通过设置一级预混旋流器、二级预混旋流器和预混室，经过一级预混旋流器的助燃风能够与经径向喷枪喷射出的燃气发生混合，混合后的混合气经预混室能够进行再次混合，之后再经二级预混旋流器进行强化混合与整流，因此本技术能够实现助燃风与燃气多次强化混合，保证燃烧效果；此外氢气燃烧速度快，火焰温度高，相较于直喷富氢燃气入炉，本技术中能够实现助燃风与燃气的预混，并可以通过控制过量空气系数，使富氢废气在过氧工况下燃烧，从而有效降低氢气成分燃烧时的火焰温度，抑制NOx生成，防止机组结焦；而引入的过量空气，将在锅炉内被煤粉燃烧消耗，因此并不会降低整个锅炉的效率。本技术通过设置稳燃钝体，稳燃钝体的一端与燃料筒出口端连接，稳燃钝体的另一端延伸至助燃风筒的端部，并且在出口位置设置的是二级预混旋流器，由于氢气作为最易燃的可燃气体，具有极高的火焰传播速度，在防止脱火方面，本技术燃烧器喉口采用旋流+钝体(即稳燃钝体+二级预混旋流器)组合设计，创造回流区，并将火焰根部锚定在稳燃钝体上，可有效防止脱火，增强了火焰稳燃性。由于氢气火焰传播速度高，在预混型式下有回火的风险，而本技术燃烧器一方面采用在助燃风与燃气的混合段设置了冷却外壳，能够对助燃风与燃气的混合气进行降温，防止预混室温度过高内部气体自燃，因此燃烧器的安全性得到了极大
提高。综上，本技术的燃烧器能够防止机组结焦以及火焰的稳燃性。
[0023]进一步的，本技术通过设置环形助燃风流道隔层，利用环形助燃风流道隔层有效隔绝了助燃气进口与燃气喷口，即便预混室内发生回火，火焰没有传播条件沿着隔层空气流道一直向内传播，燃烧器的安全性得到了极大提高。
[0024]进一步的，本技术通过在冷却外壳内设置能够利用助燃风入口进入的助燃风进行冷却的冷却风腔室，冷却风出口位于预混室和二级预混旋流器之间并能够向冷却外壳的内腔吹风，该冷却风出口的设置能够使得助燃气与燃料的混合气在冷却风出口处于冷却风出口吹出的风进行再一次强化混合，能够进一步保证燃烧效果，同时还能够起到对混合气降温的作用，防止混合气的混合段发生自燃，冷却风入口和冷却风出口均为圆环形保证了均匀进出风，保证了混合效果。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富氢废气掺烧燃烧器，其特征在于，包括燃料筒(1)、助燃风筒(2)、一级预混旋流器(4)、二级预混旋流器(5)、预混室、稳燃钝体及冷却外壳(8)；燃料筒(1)的出口端伸入助燃风筒(2)中并与助燃风筒(2)同轴安装，助燃风筒(2)上在燃料筒(1)出口端的上游位置设有助燃风入口(11)，冷却外壳(8)设置于助燃风筒(2)内并与助燃风筒(2)同轴，冷却外壳(8)的一端与助燃风筒(2)连接，冷却外壳(8)该端与助燃风筒(2)的连接点位于助燃风入口(11)的下游，冷却外壳(8)的另一端延伸至助燃风筒(2)的出口端；燃料筒(1)的出口端伸入冷却外壳(8)内；燃料筒(1)的出口端安装有径向喷枪(1
‑
1)，稳燃钝体的一端与燃料筒(1)出口端连接，稳燃钝体的另一端延伸至助燃风筒(2)的端部；一级预混旋流器(4)设置于燃料筒(1)和冷却外壳(8)之间并位于径向喷枪(1
‑
1)的上游；燃料筒(1)和冷却外壳(8)之间在径向喷枪(1
‑
1)的下游依次设置预混室和二级预混旋流器(5)。2.根据权利要求1所述的一种富氢废气掺烧燃烧器，其特征在于，还包括环形助燃风流道隔层(3)，环形助燃风流道隔层(3)设置于燃料筒(1)和助燃风筒(2)之间并与燃料筒(1)同轴设置；环形助燃风流道隔层(3)的一端与冷却外壳(8)靠近助燃风入口(11)的端部连接，环形助燃风流道隔层(3)的另一端延伸至助燃风入口(11)的上游；环形助燃风流道隔层(3)与助燃风筒(2)之间以及环形助燃风流道隔层(3)与燃料筒(1)之间均形成助燃风流通的环形通道。3.根据权利要求1所述的一种富氢废气掺烧燃烧器，其特征在于，冷却外壳(8)内设有能够利用助燃风入口(11)进入的助燃风进行冷却的冷却风腔室，冷却风腔室的冷却风入口(8
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1)位于冷却外壳(8)靠近助燃风入口(11)一侧的端部，冷却风腔室的冷却风出口(8
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2)位于预混室和二级预混旋流器(5)之间并能够向冷却外壳(8)的内腔吹风；冷却风入口(8
‑
1)和冷却风出口(8
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2)均为圆环形。4.根据权利要求3所述的一种富氢废气掺烧燃烧器，其特征在于，预混室采用文丘里式预混室(6)，二级预混旋流器(5)设置于文丘里式预混室(6)的出口。5.根据权利要求4所述的一种富氢废...

【专利技术属性】
技术研发人员：申冀康，李文锋，邹小刚，周飞，李楠，车宏伟，何浩，董方奇，
申请(专利权)人：西安西热锅炉环保工程有限公司，
类型：新型
国别省市：