【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种引射无压燃气分级旋流高效低氮燃烧器，属于热能。
技术介绍
1、随着全球工业化城市化的不断发展，有机固废日益增加，成为当今世界急需解决的难题。对有机固废进行热解处理不仅能实现废弃物的无害化、减量化和资源化利用，而且还能有效克服固废焚烧产生的二噁英污染问题，因而成为一种具有较大发展前景的环保处理技术。而有机固废热解处理中产生的热解气可以直接燃烧加热有机固废从而完成固废处理的能量闭环处理，不需要再添加额外燃料。然而热解气含有大量的灰尘、水蒸气甚至酸性气体，同时气体压力极低，基本为常压，难以直接用常规燃气燃烧器进行燃烧。通常需要进行净化和加压处理后，才能引入燃烧器进行燃烧，然而在某些特殊场合难以增加燃气处理装备，或者从成本考虑希望直接引入燃烧，因此需要设计一款可以直接将热解气这类无压燃气直接接入燃烧器进行燃烧。
2、同时无压燃气燃烧相比常规燃气燃烧有明显的排放技术难点。由于燃气没有压力，燃气和助燃风掺混差，火焰过长，容易产生大量co。而且由于燃气没有速度，火焰温度难以迅速传导到其他区域，造成温度过于集中，容易产生大量的nox。这样就导致燃烧污染物排放过高，难以实现节能环保燃烧排放。因此需要研制新型无压燃气高效低氮燃烧器。
技术实现思路
1、本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种引射无压燃气分级旋流高效低氮燃烧器，是一种空气引射燃气方式，并结合多级旋流和分级燃烧相耦合的新型燃烧器，可以实现无压或微负压(≥-100pa)可燃性气体(例如热解气)
2、本专利技术的技术解决方案是：
3、一种引射无压燃气分级旋流高效低氮燃烧器，包括：燃气进口路、高压空气喷枪、引射器、中心旋流稳焰器、预混燃气喷嘴、助燃风进口、助燃风隔板、助燃风翻板阀、风箱、二级风道、二级风旋流片、尾缘锥筒、预燃烧嘴砖和点火枪；
4、燃气进口路连接在引射器后部，高压空气喷枪从引射器尾端插入到其内部，高压空气通过高压空气喷枪进入引射器，高压空气引射从燃气进口路进入的无压或微负压燃气；高压空气和燃气混合后通过预混燃气喷嘴喷出，预混燃气喷嘴上沿圆周方向设有喷孔，与其中心喷嘴形成组合型喷头；
5、一层助燃风隔板将助燃风进口分为两个部分，将助燃风分成一级风和二级风；两个助燃风翻板阀安装在助燃风进口上，分别用于一级风和二级风的调节；
6、一级风进入风箱后，经过中心旋流稳焰器产生中心低速负压区和旋流风，与预混燃气喷嘴喷出的预混燃气进一步混合，形成中心旋流主火焰和环周喷射副火焰的多级燃烧组织方式；
7、若干二级风旋流片沿圆周方向安装在二级风道内，尾缘锥筒和二级风道焊接在一起，尾缘锥筒上沿圆周方向设有小孔；二级风通过二级风道内的二级风旋流片产生旋流风，部分二级风从尾缘锥筒上开的小孔直流注入炉膛，其余二级风在尾缘锥筒的导流作用下向中心聚拢，并强化旋流；
8、预燃烧嘴砖安装风箱的后部，位置在预混燃气喷嘴出口处，点火枪安装在风箱内，枪口在中心旋流稳焰器前方，起到燃烧器点火的作用。
9、进一步的，还包括高压空气喷枪上安装的高压空气喷枪绝热套管，以此来避免引射高温燃气被空气冷却，同时也避免脏燃气中含有的尘和油冷凝在高压空气喷枪外壁。
10、进一步的，通过一级风、二级风的空气分级结构，采用助燃风翻板阀调节各层风的比例，精确组织低氮燃烧，提高燃烧稳定性和降低nox、co排放。
11、进一步的，预燃烧嘴砖先以45-55°收口，使得中心旋流风聚拢加速旋流，强化中心火焰燃烧和避免产生高温区，降低nox和co的生成，之后再以8-15°逐步扩口，形成预燃通道，确保燃烧完全稳定。
12、进一步的，所述微负压燃气是指大于等于-100pa的燃气。
13、进一步的，通过调整预混燃气喷嘴喷孔面积，调节主副燃烧比例；主火焰燃烧比例高，火焰长度较长则降低nox生成；副火焰燃烧比例高，火焰较短则降低co生成和燃烧稳定。
14、进一步的，通过调节中心旋流稳焰器角度，调节主火焰旋流强度，主火焰旋流强度高，则co和nox均生成较低。
15、进一步的，如果co排放高，则一级风和二级风旋流方向相同，如果nox排放高，则旋流方向相反。
16、进一步的，若需要进一步降低nox生成，则将一次风比例大幅度偏离化学恰当比，部分二级风从锥筒上开的小孔直流注入炉膛，使得燃烧器在尾缘出口处仍为欠氧燃烧，其余二级风在导流锥筒的作用下向中心聚拢，并强化旋流，使得空气中氧气迅速和燃气燃烧反应，无法生成nox。
17、本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
18、(1)本专利技术预混后的燃气和空气混合气体通过旋流叶片和圆周方向喷孔的组合型喷头喷出，形成中心旋流主火焰和环周喷射副火焰的多级燃烧组织方式。可以通过调整喷孔面积，调节主副燃烧比例。主火焰燃烧比例高，火焰长度较长，有利于降低nox生成。副火焰燃烧比例高，火焰较短，有利于降低co生成和燃烧稳定。可以通过调节中心旋流片角度，调节主火焰旋流强度。主火焰旋流强度高，则co和nox均生成较低，但较高的旋流强度会提高流阻，减弱引射效果。多级燃烧组织方式可以提高燃烧掺混强度，提高燃烧强度，降低co排放，同时也可以避免局部高温区，降低热力nox生成。
19、(2)采用助燃风分级注入方式，可以有效降低nox生成，提高燃烧稳定性。采用双旋流助燃风分级方式进行配风，可以有效提高燃烧强度，避免局部高温区，从而有效降低nox和co生成。如果co排放高，则一级助燃风和二级助燃风旋流方向相同。如果nox排放高，则旋流方向相反。如果需要进一步降低nox生成，则需要将一次风比例显著偏离化学恰当比。为了进一步降低nox生成，部分二级风从锥筒上开的小孔直流注入炉膛，使得燃烧器在尾缘出口处仍为欠氧燃烧。其余二级风在导流锥筒的作用下向中心聚拢，并强化旋流，使得空气中氧气迅速和燃气燃烧反应，无法生成nox。
20、(3)采用有喉道型烧嘴砖作为预燃室，烧嘴砖以45-55°收口，使得中心旋流风聚拢加速旋流，强化中心火焰燃烧和避免产生高温区，降低nox和co的生成。之后再以8-15°逐步扩口，形成预燃通道，确保燃烧完全稳定。
21、(4)中心高压空气喷枪外面包裹绝热材料，避免高温燃气被冷却，使得空气喷枪上有冷凝水，沾染高温燃气中的烟尘，堵塞通道。
22、(5)中心高压空气喷枪采用空气压力≥10kpa，采用常规离心风机或罗茨风机即可实现，容易推广应用。
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1.一种引射无压燃气分级旋流高效低氮燃烧器，其特征在于包括：燃气进口路(1)、高压空气喷枪(2)、引射器(3)、中心旋流稳焰器(4)、预混燃气喷嘴(5)、助燃风进口(6)、助燃风隔板(7)、助燃风翻板阀(8)、风箱(9)、二级风道(10)、二级风旋流片(11)、尾缘锥筒(12)、预燃烧嘴砖(13)和点火枪(14)；
2.根据权利要求1所述的一种引射无压燃气分级旋流高效低氮燃烧器，其特征在于：还包括高压空气喷枪(2)上安装的高压空气喷枪绝热套管(15)，以此来避免引射高温燃气被空气冷却，同时也避免脏燃气中含有的尘和油冷凝在高压空气喷枪(2)外壁。
3.根据权利要求1所述的一种引射无压燃气分级旋流高效低氮燃烧器，其特征在于：通过一级风、二级风的空气分级结构，采用助燃风翻板阀(8)调节各层风的比例，精确组织低氮燃烧，提高燃烧稳定性和降低NOx、CO排放。
4.根据权利要求1所述的一种引射无压燃气分级旋流高效低氮燃烧器，其特征在于：预燃烧嘴砖(13)先以45-55°收口，使得中心旋流风聚拢加速旋流，强化中心火焰燃烧和避免产生高温区，降低NOx和CO的生
5.根据权利要求1所述的一种引射无压燃气分级旋流高效低氮燃烧器，其特征在于：所述微负压燃气是指大于等于-100Pa的燃气。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种引射无压燃气分级旋流高效低氮燃烧器，其特征在于：通过调整预混燃气喷嘴(5)喷孔面积，调节主副燃烧比例；主火焰燃烧比例高，火焰长度较长则降低NOx生成；副火焰燃烧比例高，火焰较短则降低CO生成和燃烧稳定。
7.根据权利要求6所述的一种引射无压燃气分级旋流高效低氮燃烧器，其特征在于：通过调节中心旋流稳焰器(4)角度，调节主火焰旋流强度，主火焰旋流强度高，则CO和NOx均生成较低。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的一种引射无压燃气分级旋流高效低氮燃烧器，其特征在于：如果CO排放高，则一级风和二级风旋流方向相同，如果NOx排放高，则旋流方向相反。
9.根据权利要求8所述的一种引射无压燃气分级旋流高效低氮燃烧器，其特征在于：若需要进一步降低NOx生成，则将一次风比例大幅度偏离化学恰当比，部分二级风从锥筒上开的小孔直流注入炉膛，使得燃烧器在尾缘出口处仍为欠氧燃烧，其余二级风在导流锥筒的作用下向中心聚拢，并强化旋流，使得空气中氧气迅速和燃气燃烧反应，无法生成NOx。
...【技术特征摘要】
1.一种引射无压燃气分级旋流高效低氮燃烧器，其特征在于包括：燃气进口路(1)、高压空气喷枪(2)、引射器(3)、中心旋流稳焰器(4)、预混燃气喷嘴(5)、助燃风进口(6)、助燃风隔板(7)、助燃风翻板阀(8)、风箱(9)、二级风道(10)、二级风旋流片(11)、尾缘锥筒(12)、预燃烧嘴砖(13)和点火枪(14)；
2.根据权利要求1所述的一种引射无压燃气分级旋流高效低氮燃烧器，其特征在于：还包括高压空气喷枪(2)上安装的高压空气喷枪绝热套管(15)，以此来避免引射高温燃气被空气冷却，同时也避免脏燃气中含有的尘和油冷凝在高压空气喷枪(2)外壁。
3.根据权利要求1所述的一种引射无压燃气分级旋流高效低氮燃烧器，其特征在于：通过一级风、二级风的空气分级结构，采用助燃风翻板阀(8)调节各层风的比例，精确组织低氮燃烧，提高燃烧稳定性和降低nox、co排放。
4.根据权利要求1所述的一种引射无压燃气分级旋流高效低氮燃烧器，其特征在于：预燃烧嘴砖(13)先以45-55°收口，使得中心旋流风聚拢加速旋流，强化中心火焰燃烧和避免产生高温区，降低nox和co的生成，之后再以8-15°逐步扩口，形成预燃通道，确保燃烧完全稳定。
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，张彦军，宋小飞，许杰，杜闰萍，蔡芃，董强，赵恒，
申请(专利权)人：北京航天石化技术装备工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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