一种低氮燃烧器的制作方法

本发明涉及燃烧器领域，尤其涉及一种能够有效降低氮氧化物生成的低氮燃烧器。

背景技术：

大气污染成为现在全球关注的热点，造成大气污染的主要元凶之一是氮氧化合物。氮氧化物与其他污染物在一定条件下将产生光化学烟雾污染，对人类的生存环境产生巨大的威胁，这使得低氮燃烧技术成为国内外重点研究课题。

氮氧化物主要来源于燃料的燃烧产生的烟气，影响烟气中氮氧化合物形成的因素可归纳为三个方面，第一方面是与燃料特性有关，燃料中氮元素越多，越易生成氮氧化合物；第二方面与燃烧过程中的技术参数有关，如燃烧温度达到某一临界温度时，氮氧化合物的含量随温度呈指数关系上升；第三方面与燃烧设备及燃烧器的类型有关。在中国，随着燃气使用的普及和环保要求的日益严格，绝大部分燃气锅炉所配燃烧器的氮氧化合物排放不达标，对环境造成严重污染。因此，研究低氮燃烧器成为解决大气污染的有效方法之一。

现有的低氮燃烧器，主要包括分级燃烧技术、烟气再循环技术、催化燃烧技术和无焰燃烧等技术。其核心解决的问题是降低炉膛内火焰温度峰值，从而降低热力型nox的生成，达到降低氮氧化物排放的目的；或是催化还原尾气中的氮氧化物，以降低其排放。

但现有的低氮燃烧器由于燃料和空气分配不合理，经常造成燃烧不完全、燃烧不稳定的现象。同时，自2015年起，国家对燃气锅炉烟气排放中nox标准从欧洲200mg/m³降至80mg/m³，甚至30mg/m³，然而现有的低氮燃烧器中nox排放很少能达到30mg/m³左右甚至以下。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种燃气燃烧时有效降低氮氧化物生成的低氮燃烧器，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供的低氮燃烧器，包括燃烧器筒体、分配通道套筒、管道套筒、燃气分配器及导流装置，分配通道套筒的一端与燃烧器筒体固定连接，分配通道套筒的另一端与锅炉外壳固定连接，管道套筒穿过分配通道套筒内部并与燃烧器筒体固定连接并相通，燃气分配器设置于分配通道套筒和管道套筒内部，导流装置设置于管道套筒内部，燃气分配器通过与之连接的固定于分配通道套筒侧壁的燃气进口管道固定支撑，燃气分配器包括对通入的燃气进行多级分配的分配管道和若干燃气喷管，分配管道设置于分配通道套筒与管道套筒之间，其包括第一分配管道和第二分配管道，第一分配管道与燃气进口管道连通，第一分配管道与第二分配管道均为环状管道，第一分配管道和第二分配管道之间通过若干管道连通，第一分配管道与第一燃气喷管连通，第一燃气喷管末端设置喷出燃气的开孔，第二分配管道与第二燃气喷管连通，第一燃气喷管和第二燃气喷管穿过管道套筒外壁延伸至其内部，后沿管道套筒的轴向呈圆周状均匀分布；

导流装置通过连接于管道套筒内壁的导流盘支撑板固定于管道套筒的轴线位置，导流装置包括中心燃气通道及将空气形成旋转气流的导流盘，导流盘与中心燃气通道固定连接。

作为一种优选的方案，第一燃气喷管包括第一端部和第二端部，第一端部为“l”型，其穿过并固定在管道套筒上且与第一分配管道相通，在第二端部的径向设有至少两个用于喷出一级燃气的一级开孔，一级开孔沿第二端部的径向呈圆周均匀分布，第二端部的自由端设有用于封闭第一燃气喷管的封闭端头。

作为一种优选的方案，第一分配管道的截面直径大于第二分配管道的截面直径，第一燃气喷管的截面直径大于第二燃气喷管的截面直径。

作为一种优选的方案，第一分配管道的内部设置一将管道分隔为两个对称的腔体的竖直分隔板，竖直分隔板上设置若干通孔。

作为一种优选的方案，中心燃气通道的封闭端穿过管道套筒且与第一分配管道通过若干管道连通，中心燃气通道的开口端穿过导流盘的中心并与导流盘固定连接。

作为一种优选的方案，导流盘包括两个两端开口且直径不同的中空柱体和设于两个中空柱体之间的导流叶片，导流盘支撑板与最外侧的中空柱体的外壁相连。

作为一种优选的方案，第一燃气喷管与其距离最近的第二燃气喷管之间通过燃气喷管支撑架连接。

作为一种优选的方案，燃烧器筒体的自由端设有用于密封的筒体挡盖，筒体挡盖上设置观察孔座，观察孔座中心位置设置观察孔，以利于操作者对燃烧器内是否成功点火及燃烧情况进行监测。

本发明提供的低氮燃烧器装置，空气自空气进口管道通入燃烧器筒体，后沿管道套筒流动，在管道套筒内的导流装置作用下，形成旋转空气流；由燃气进口管道通入的燃气，一部分流入第一燃气喷管，自一级开孔沿着管道套筒的径向喷出，另一部分燃气通过第一分配管道与第二分配管道之间的管道，流入第二分配管道，二级燃气自第二燃气喷管沿着管道套筒的轴向喷出，还有一部分燃气通过第一分配管道与中心燃气通道之间的管道，流入中心燃气通道，自管道套筒的轴线位置轴向喷出，管道套筒内的旋转空气流与径向喷出的一级燃气、轴向喷出的二级燃气及中心燃气通道轴向喷出的燃气充分混合，当点火装置点火后，分级喷出的一级燃气、二级燃气充分燃烧，中心燃气通道轴向喷出的燃气一方面起到降低中心火焰温度的作用，同时也与旋转空气流混合燃烧，燃气与空气分区以及燃气分多级喷出的结构设置，不仅提高了燃烧效率，且使得燃烧时燃烧炉中心温度大大降低，从而降低nox的生成，满足国家对燃气锅炉烟气排放的nox的浓度为30mg/m³左右甚至以下的标准。

附图说明

图1为本发明提供的一种低氮燃烧器的立体结构示意图；

图2为本发明提供的一种低氮燃烧器的剖视图；

图3为本发明图2中第一燃气喷管的结构示意图；

图4为本发明图2中e-e向剖视图；

图5为本发明提供的一种低氮燃烧器的左视图。

图中：1、燃烧器筒体；11、空气进口管道；12、筒体挡盖；13、观察孔座；14、观察孔；2、分配通道套筒；3、管道套筒；4、燃气分配器；41、燃气进口管道；42、第一分配管道；421、竖直分隔板；43、第二分配管道；44、第一燃气喷管；441、第一端部；442、第二端部；4421、一级开孔；4422、封闭端头；45、第二燃气喷管；46、中心燃气通道；47、导流盘；48、导流盘支撑板；49、燃气喷管支撑架。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

参见图1、2，由图可知，本发明提供的低氮燃烧器，包括燃烧器筒体1、分配通道套筒2、管道套筒3、燃气分配器4及导流装置，所述分配通道套筒2为两端开口的筒体，其一端与所述燃烧器筒体1固定连接，另一端与与锅炉外壳固定连接，所述管道套筒3穿过所述分配通道套筒2内部并与燃烧器筒体1固定连接并相通，所述燃气分配器4设置于所述分配通道套筒2和管道套筒3内部，所述导流装置设置于所述管道套筒3内部，所述管道套筒3用于为燃气和空气提供混合和燃烧场所，所述燃气分配器4用于为燃气提供流动路径，其包括对通入的燃气进行多级分配的分配管道和若干燃气喷管，所述分配管道设置于所述分配通道套筒2与所述管道套筒3之间，所述燃气喷管与分配管道连接并穿过管道套筒3外壁，后沿管道套筒3的轴向呈圆周状均匀分布，且各燃气喷管间相互平行，所述燃烧器筒体1、通道套筒2及管道套筒3同轴线。

所述管道套筒3的自由端的开口处设计为喇叭形，以利于燃气向外喷出，避免燃气与空气混合时产生涡流，不利于充分燃烧。

作为一具体的实施例，参见图2、5，所述燃烧器筒体1底部开口，与空气进口管道11相通，所述空气进口管道11截面为方形，自鼓风装置而来的空气由此通入燃烧器筒体1内部，所述空气进口管道11自由端外翻，以与鼓风装置的连接筒体固定，所述燃烧器筒体1的左侧开口通过筒体挡盖12密封，所述筒体挡盖12上设置观察孔座13，所述观察孔座13的中心位置设置观察孔14，以利于操作者对燃烧器内是否成功点火及燃烧情况进行监测，所述燃烧器筒体1右侧设置开孔，其大小与所述管道套筒3的直径相同，所述管道套筒3的左端由此与燃烧器筒体1固定连接。

参见图2、4，所述分配管道包括第一分配管道42和第二分配管道43，所述第一分配管道42和第二分配管道43为环状管道，其截面为圆形，所述第一分配管道42和所述第二分配管道43之间通过若干管道连通，所述第一分配管道42与一穿过并固定于所述分配通道套筒2的侧壁的燃气进口管道41连通，所述燃气进口管道41的另一端设置与燃气管道相固定的法兰结构，所述燃气进口管道41对所述燃气分配器4起到固定支撑的作用，所述第一分配管道42的内部设置一将管道分隔为两个对称的腔体的竖直分隔板421，用于使燃气在所述第一分配管道42内蓄积气体压力，所述竖直分隔板421上设置若干通孔，用于使燃气更均匀的通入燃气喷管。

所述第一分配管道42与第一燃气喷管44连通，所述第一燃气喷管44均匀设置于所述第一分配管道42的内环，所述第一燃气喷管44的自由端在管道套筒3内呈圆周状均匀分布，所述第一燃气喷管44包括第一端部441和第二端部442，所述第一端部441为“l”型，其穿过并固定在所述管道套筒3上，且与所述第一分配管道42相通，在所述第二端部442的径向设有至少两个用于喷出一级燃气的一级开孔4421，所述一级开孔4421沿所述第二端部442的径向呈圆周均匀分布，所述第二端部442的自由端设有用于封闭所述第一燃气喷管44的封闭端头4422。

所述第二分配管道43与第二燃气喷管45连通，所述第二燃气喷管45均匀设置于所述第二分配管道43的内环，所述第二燃气喷管45为“l”型，其自由端在管道套筒3内呈圆周状均匀分布，所述第二燃气喷管45位于所述第一燃气喷管44的外周。

所述第一分配管道42的截面直径大于所述第二分配管道43的截面直径，所述第一燃气喷管44的截面直径大于所述第二燃气喷管45的截面直径。所述第一燃气喷管44与其距离最近的第二燃气喷管45之间通过燃气喷管支撑架49连接。

所述导流装置通过连接于所述管道套筒3内壁的导流盘支撑板48固定于所述管道套筒3的轴线位置，所述导流装置包括中心燃气通道46及将空气形成旋转气流的导流盘47，所述中心燃气通道46的封闭端穿过所述管道套筒3且与所述第一分配管道42通过若干管道连通，所述中心燃气通道46的开口端穿过所述导流盘47的中心并与所述导流盘47固定连接，所述导流盘47包括两个两端开口且直径不同的同轴线的中空柱体和二者之间的导流叶片，所述中心燃气通道46与较内侧的中空柱体固定连接，所述导流盘支撑板48与最外侧的中空柱体的外壁相连，所述导流叶片呈一定角度均匀排列于两个中空柱体之间，用于使经过导流盘47的空气形成均匀旋转气流。

本实施例中，空气自空气进口管道11通入燃烧器筒体1，后沿管道套筒3流动，在管道套筒3内的导流装置作用下，形成旋转空气流；由燃气进口管道41通入的燃气，分为对称的两路进入第一分配管道42，随着气体的流动，竖直分隔板421阻绝燃气流动方向，蓄积气压，且可通过其上的通孔保证竖直分隔板421两侧的燃气均匀，一部分燃气流入第一燃气喷管44，自一级开孔4421沿着管道套筒3的径向喷出，另一部分燃气通过第一分配管道42与第二分配管道43之间的管道，流入第二分配管道43，二级燃气自第二燃气喷管45沿着管道套筒3的轴向喷出，还有一部分燃气通过第一分配管道42与中心燃气通道46之间的管道，流入中心燃气通道46，自管道套筒3的轴线位置轴向喷出，管道套筒3内的旋转空气流与径向喷出的一级燃气、轴向喷出的二级燃气及中心燃气通道46轴向喷出的燃气充分混合，当点火装置点火后，分级喷出的一级燃气、二级燃气充分燃烧，中心燃气通道轴向喷出的燃气一方面起到降低中心火焰温度的作用，同时也与旋转空气流混合燃烧，燃气与空气分区以及燃气分多级、多向喷出的结构设置，一方面提高燃烧效率，另一方面，使得燃烧时燃烧炉中心温度大大降低，有利于降低火焰温度，且缩短了烟气在高温区的停留时间，使得燃烧时燃烧炉中心温度降低至900℃以内，从而降低nox的产生。

本发明提供的低氮燃烧器装置，通过运用智能气体腰轮流量计和烟气分析仪，分别在不同燃料消耗量下对低氮燃烧器作用的锅炉中产生的烟气中nox含量进行检测，其中，两组中输出热功率分别接近低氮燃烧器的最大输出热功率和最小输出热功率，结果如下表所示：

检测结果证实，本发明提供的低氮燃烧器，通过降低燃气燃烧时燃烧炉中心的温度，从而降低烟气中nox的浓度至30mg/m³左右甚至以下。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。