一种低热值/低压力燃气燃烧器的制作方法

本发明涉及一种低热值/低压力燃气燃烧器,尤其涉及燃烧低热值/低供气压力的工业尾气、废气的锅炉、加热炉的燃烧器，属于工业燃气燃烧器燃烧技术领域。

背景技术：

在国内节能减排的大环境下，我国加大了对环境问题的治理力度，大气污染排放的限值也日趋严格，且限排的领域已经不仅仅局限在北方供暖、工业锅炉和电站锅炉，更是把降低nox排放的要求对准了燃烧工业废气、工业副产气等的锅炉前。而这些工业废气一般都存在着供气压力低、热值低、含燃料型燃料等特点，燃烧存在着需长明火稳燃、燃尽困难、nox的排放浓度高等问题。工业废气的低氮燃烧控制方法，不同于技术已十分成熟的高热值燃气燃烧器，燃料中的氮在较低温度下，也极容易与氧气结合生成nox，即燃料型nox的产生，致使工业废气的nox排放浓度高。国内对于这类燃烧器的降低nox排放技术研究较少，国际上也鲜有报道。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种低热值/低供气压力燃气低nox燃烧器，进一步降低燃烧低热值/低供气压力的工业尾气/废气的锅炉/加热炉的nox排放。

为了达到前述目的，采用的技术方案是：一种低热值/低压力燃气燃烧器，包括中心风管、燃气通道、空气通道、喉口、旋流器和燃气喷嘴，其特征在于；所述中心风管、燃气通道内管、燃气通道外管、外套管、喉口呈圆筒状，由里向外依次同轴设置；所述中心风管与所述燃气通道内管之间为一次风通道，其前端部与一次风旋流器固定相接；所述燃气通道内管与所述燃气通道外管之间为燃气通道，所述燃气通道的前端面置有多个内燃气喷嘴和多个外燃气喷嘴，所述内燃气喷嘴沿所述燃气通道内管环线均布配置，燃气喷射方向以与中轴线向内倾斜α/2角方向喷射，所述外燃气喷嘴沿所述燃气通道外管环线均布配置，燃气喷射方向向外，以与中轴线向外倾斜β/2角发散；所述燃气通道外管与所述外套管之间为二次风通道；所述外套管与所述喉口之间为三次风通道，所述三次风通道前端部与三次风旋流器固定相接。

所述外燃气喷嘴12置于所述内燃气喷嘴13的外侧，按需同轴设置多组外燃气喷嘴，同一组的外燃气喷嘴等径设置，不同组的外燃气喷嘴半径不相等，沿所述燃气通道外管环线均布配置，燃气喷射方向向外。

所述α为：0°＜α＜150°，所述β角为：30°＜β＜170°。

所述内燃气喷嘴喷出的燃气量为总燃气量的5～35%，所述的一次风通道中喷出的风量为总风量的1%～15%。

本发明的有益效果是：本发明的一种低热值/低压力燃气燃烧器，耦合了分级燃烧和浓淡燃烧的低氮燃烧方法：在燃烧器中心区域提高了浓燃烧的强度，即中心缺氧，形成了极强的还原氛围，降低nox的生成；并且燃料不完全燃烧，产生大量还原性物质，如co，hcn等，抑制燃料型nox的产生。采用分级燃烧方法，使空气和燃料混合均匀，火焰相对稳定，减少局部高温区的生成，进而减少热力型nox的生成。三次风旋流器的设置，增强了外围空气和外围燃料的混合，使未燃尽的燃料充分燃烧。

本发明具有结构简单、燃烧火焰稳定、不需长明火、低nox排放、燃料能完全燃烧的优异性能。适合使用各种低热值/低压力燃气的燃烧器。

附图说明

图1是本发明工业燃气低nox的燃烧器纵向剖视结构示意图；

图2是图1的a向结构示意图；

图3是燃烧器前端面局部放大结构示意图（两组外燃气喷嘴、一组内燃气喷嘴）。

图中，1—中心风；2—一次风通道；3—燃气通道；4—二次风通道；5—三次风通道；6—中心风管；7—燃气通道内管；8—燃气通道外管；9—外套管；10—喉口；11—三次风旋流器；12/12′—外燃气喷嘴；13—内燃气喷嘴；14—一次风旋流器。

具体实施方式

以下结合附图说明和实施例对本发明作进一步描述，其目的是为了使本领域技术人员能理解和实施本发明，并不是用于限制本发明。应当理解，本发明的保护范围以权利要求书为准，凡是采用与本发明的相似结构或等同替代，均应列入本发明的保护范围。以下以燃气前进方向为前方、顿号均表示和的关系。

图1是本发明低热值/低压力燃气低nox燃烧器纵向剖视结构示意图；图2是图1的a向结构示意图。由图1和图2所示可见，本发明一种低热值/低压力燃气燃烧器，包括中心风管6、燃气通道3、空气通道、喉口10、旋流器和燃气喷嘴，其特征在于；所述中心风管6、燃气通道内管7、燃气通道外管8、外套管9、喉口10呈圆筒状，由里向外依次同轴设置；所述中心风管6与所述燃气通道内管7之间为一次风通道2，一次风通道前端部与一次风旋流器14固定相接；所述燃气通道内管7与燃气通道外管8之间为燃气通道3，燃气通道3的前端部置有多个向内的内燃气喷嘴13和多个向外的外燃气喷嘴12，沿圆环线均布配置；所述燃气通道外管8与所述外套管9之间为二次风通道4。所述外套管9外侧和所述喉口10之间为三次风通道5，其前端部与三次风旋流器11固定相接，经三次风通道5的三次风是旋流风。

所述内燃气喷嘴13中燃气以向中心轴线倾斜α/2角喷射，0°＜α＜150°，喷出的燃气量为总燃气量的5～35%。

由图1可知，所述一次风通道2中的助燃空气，在燃气通道内管7内经过一次风旋流盘14后，以旋转风的形式流出，与由所述内燃气喷嘴13喷出的燃气在不同方向前，进行对冲、混合和燃烧。由于该处燃气量相对多，一次风仅占总空气量的1～15%，燃气进行不完全燃烧，即缺氧燃烧，故而形成了较强的还原氛围，抑制燃料型nox的生成，且燃料不完全燃烧形成的还原性物质co、hcn等，可还原已经生成nox，降低nox的生成；另外，由于此处一次风的流速较低，故而能形成相对负压，吸引外围的烟气回流到此还原性氛围下燃烧，从而降低了nox排放。

所述外燃气喷嘴12置于所述内燃气喷嘴13的外侧，可按需同轴设置多组外燃气喷嘴，同一组的外燃气喷嘴等径设置，不同组的外燃气喷嘴半径不相等，如图3所示设置二组外燃气喷嘴12和12′。所述外燃气喷嘴12喷出的燃气方向与中心轴线呈β/2角，燃气以不同方向向外发散喷射，30°＜β＜170°。经二次风通道4的二次风是直流风，占总风量的5～35%,外燃气喷嘴12朝外喷射燃气，与直流的少量的二次风4进行初步混合，混合强度较小，达到根部缺氧状态，产生还原型氛围，抑制了nox的产生。

三次风通道5内的助燃空气经三次风旋流器11后，以旋流风的形式流出，与所述向外燃气喷嘴13喷出的燃气在不同方向前进行对冲、混合和燃烧。三次旋流风的设置，增强了外围空气和外围燃料的混合，使未燃尽的燃料充分燃烧。

由于三次风5相对富足，占总风量的50～94%,助燃的同时也起到了冷却效果，形成了淡燃烧，降低了火焰温度。三次旋流风的设置，增强了外围空气和燃料的混合，从而保证燃料充分燃烧，解决低热值燃料难燃尽的问题。此外，根据炉膛尺寸的大小，可以调整二次风4和三次风5之间的比例，即改变直流风和旋流风的强度，从而能调整燃烧器火焰的长度和直径。

本发明针对热力型nox，采用分级燃烧方法，将燃料和空气都分成三级以前，通过不同的通道，输送至燃烧器内特定的位置。中心燃料在内部多内燃气喷嘴13以不同的角度朝内喷射，其余燃料通过多个外燃气喷嘴12以不同的方向朝外喷射。一次风2在中心区域以旋流形式输送，二次风4在燃料枪外以直流风输配，三次风5在直流风外以旋流风形式输配。这样能使火焰相对稳定，使空气和燃料混合均匀，减少局部高温区的生成，进而减少热力型nox的生成；针对燃料型nox，以浓淡燃烧的方法来降低燃料型nox，即在浓燃烧区（贫氧区），主要是中心燃料和一次风2混合的火焰中心区域配置较多的燃料而缺氧，并且严重缺氧，这样就能产生大量的还原性气氛和物质，如co，hcn等，这些还原性物质能抑制燃料型nox的产生和还原已经生成的nox，进而降低nox的生成。外燃气喷嘴12朝外喷射燃气，与直流的少量的二次风4进行初步混合，混合强度较小，以达到根部缺氧状态，产生还原型氛围，进一步抑制了nox的产生。