本实用新型涉及燃烧器领域，特别涉及一种可均匀燃烧的低氮气体燃烧器。
背景技术：
NOx是大气污染物的一种重要组成部分，也是引发雾霾和酸雨的重要因素之一。目前随着环保要求的不断提高，对于NOx排放量的限制也日趋严格，
天然气燃烧器是以天然气为燃料，可降低NOx排放量，因而近些年天然气燃烧器得到了大力发展。天然气燃烧器具有清洁高效、安全简便等优点。
具体的，天然气燃烧器是通过将天然气和空气进行混合和燃烧来达到化学能转变为热能的目的。通过合理的燃烧器结构设计，可以使天然气和空气混合均匀，在保证高效燃烧的基础上，减少局部高温区的产生，从而抑制燃烧过程中NOx的生成，达到低NOx的排放量。例如专利CN 105135432A，采用内、外两层燃料枪的结构形式，调整燃烧区域内燃料和空气的分布，减少高温区域的形成，降低NOx的排放量。
进入燃烧区之前的燃料和空气的混合对燃烧效果影响很大，然而在进入燃烧区前，燃料枪喷出的天然气与空气的混合在时间和空间上都很受限，这会导致这一区域天然气和空气的混合效果变差，进而燃烧区域内浓度、温度分布不均匀，使NOx的生成量增多。
因此，天然气燃烧器的NOx排放仍有很大的改善空间，还有很多降低污染物排放的技术手段有待开发。仍然需要设计更加合理有效的超低NOx排放燃烧器结构形式来有效降低燃烧和控制污染物排放。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种可均匀燃烧的低氮气体燃烧器，设置有烟气内循环孔与分级的天然气管道，其中过渡区域管道的螺旋形管的外周设有多个周向喷射孔，并且螺旋形管与旋流盘平行，从而能够将天然气均匀地射入旋流盘上方，使得天然气同旋流助燃空气混合后均匀燃烧；同时喉口附近的烟气能够通过烟气内循环孔吸入筒体内部，降低局部燃烧温度，减少NOx的产生。
本实用新型采用以下方案实现：一种可均匀燃烧的低氮气体燃烧器，包括筒体、用以向筒体出口喷出天然气的天然气通道机构、用于向筒体出口通入助燃空气以与天然气混合燃烧的助燃空气通道机构以及旋流盘；
所述筒体包括本体，所述本体的出口一端设有喉口，所述本体与喉口的壁部相连；所述喉口的壁部开设多个烟气内循环孔，
所述旋流盘设置在筒体的本体内并与所述筒体同轴，所述旋流盘包括旋流内环、旋流外环以及设置于旋流内环与旋流外环之间的旋流叶片；
所述天然气通道机构包括多个外围管道、过渡区域管道及中心管道，多个外围管道与筒体的中心线平行并围设在筒体的内周壁内侧，所述外围管道的前端穿过筒体，且外围管道的喷射孔位于筒体的外部，并靠近喉口；中心管道穿设于旋流内环，中心管道包括中心天然气枪、天然气气室及中心喷射孔，天然气气室设于中心天然气枪的靠近喉口的一端，中心喷射孔经由天然气气室与中心天然气枪连通；所述过渡区域管道包括多个围绕中心管道设置并与中心管道平行的直管以及与直管末端相连并与直管相通的螺旋形管，所述直管穿过旋流叶片，所述螺旋形管与所述旋流盘平行并位于所述旋流盘的出口前方，所述螺旋形管的外周壁设有多个向螺旋中心喷射的周向喷射孔；
所述助燃空气通道机构包括中间层空气通道和外层空气通道，所述中间层空气通道为中心管道与过渡区域管道之间的区域，所述外层空气通道为外围管道与过渡区域管道之间的区域；
其中，来自中间层空气通道的助燃空气与中心喷射孔喷出的天然气混合形成中心燃烧区域；来自外层空气通道的部分助燃空气与过渡区域管道的喷射孔喷出的天然气混合形成过渡燃烧区域；来自外层空气通道的另一部分助燃空气与外围管道的喷射孔喷出的天然气混合形成外围燃烧区域；燃烧后的部分烟气能够经由烟气内循环孔进入筒体内部。
在低氮气体燃烧器的运行过程中，进入筒体的部分助燃空气经过旋流盘的作用形成强旋流气体，同中心喷射孔喷出的天然气混合，形成稳定的中心燃烧区域；最外层的外围管道的喷射孔喷出的天然气射流在径向方向上均匀分布，并与一部分助燃空气混合，形成外围燃烧区域，此外进入外层空气通道的部分助燃空气与过渡区域管道的喷射孔喷出的天然气相互掺混，形成中间的过渡燃烧区域。由此因此，整个燃烧区域分为富燃料燃烧的中心燃烧区域、贫燃料燃烧的过渡燃烧区域和外围燃烧区域三部分。通过局部的富燃料抑制NOx的生成；过渡燃烧区域和外围燃烧区域为贫燃料预混合气体，燃烧温度低，同样起到减少NOx排放的效果。
进一步地，所述天然气通道机构还包括多个L形支管，所述L形支管包括相互垂直连接的轴向管和径向管，轴向管与筒体的中心线平行并围设在筒体的内周壁内侧，径向管经由烟气内循环孔伸入筒体内部，且径向管的沿轴向的投影至少部分位于旋流盘的投影范围内，径向管的伸入筒体内部的一端具有径向喷射孔，伸入筒体的径向管的外周设有多个周向喷射孔。
本实用新型通过天然气通道机构和助燃空气通道机构将助燃空气分为两级，天然气分为三级。天然气可通过中心管道被喷射至中心，同时L形支管的径向喷射孔也可将天然气射入旋流盘上方，过渡区域管道的螺旋形管的外周设有多个周向喷射孔，并且螺旋形管与所述旋流盘平行，从而能够将天然气均匀地射入旋流盘上方，三股天然气同旋流助燃空气混合，同时加大了筒体内部的气流流速，使得喉口附近的烟气能够通过烟气内循环孔吸入筒体内部，降低局部燃烧温度，减少NOx的产生。外层燃料直接射入外层助燃空气，保证燃烧器出口处速度分布合理、燃料气和助燃空气掺混均匀，合理控制燃烧区域，从而保证燃烧的稳定性和良好的NOx减排效果。
进一步地，至少一个径向管上的周向喷射孔沿轴向的投影位于旋流盘的投影范围内，其与来自中间层空气通道的助燃空气及中心喷射孔喷出的天然气混合形成所述中心燃烧区域；至少一个径向管上的周向喷射孔位于外层空气通道，其与来自外层空气通道的部分助燃空气及过渡区域管道的喷射孔喷出的天然气混合形成过渡燃烧区域。
进一步地，所述L形支管围绕筒体等间距的分布，相邻L形支管之间设有相同数量的外围管道，各L形支管的径向管的延长线穿过筒体的轴线。
进一步地，所述喉口的壁部相较于本体朝筒体内缩。
进一步地，所述筒体还包括导向板，所述导向板连接于喉口的壁部的外缘，并朝筒体的外部倾斜的扩张。
外扩的壁部使得喉口呈喇叭口状，部分烟气排出后朝筒内卷吸，一部分经由烟气内循环孔进入筒内的过渡燃烧区域，一部分被导向板导向至外围管道，进入外围燃烧区域。因此，导向板与烟气内循环孔配合能够有助于形成烟气内循环，有效降低局部高温区的范围，抑制NOx的生成。
进一步地，所述导向板的倾斜角度的范围为20°-45°。
进一步地，所述烟气内循环孔的个数为8-12个，所述外围管道的个数为16-24个。
进一步地，所述旋流叶片的角度为25°-60°，所述旋流叶片的数量为6-12个。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型的低氮气体燃烧器的运行过程中，进入筒体的部分助燃空气经过旋流盘的作用形成强旋流气体，同中心喷射孔喷出的天然气混合，形成稳定的中心燃烧区域；最外层的外围管道的喷射孔喷出的天然气射流在径向方向上均匀分布，并与一部分助燃空气混合，形成外围燃烧区域，此外进入外层空气通道的部分助燃空气与过渡区域管道的喷射孔喷出的天然气相互掺混，形成中间的过渡燃烧区域。由此因此，整个燃烧区域分为富燃料燃烧的中心燃烧区域、贫燃料燃烧的过渡燃烧区域和外围燃烧区域三部分。通过局部的富燃料抑制NOx的生成；过渡燃烧区域和外围燃烧区域为贫燃料预混合气体，燃烧温度低，同样起到减少NOx排放的效果。
附图说明
图1是本实用新型的低氮气体燃烧器的立体剖视图。
图2是本实用新型的低氮气体燃烧器的俯视示意图。
图中，1为筒体1，1-1为本体，1-2为喉口，1-3为导向板，2为助燃空气通道机构，2-1为中间层空气通道，2-2为外层空气通道，3为天然气通道机构，3-1为中心管道，3-2为外围管道，3-3为L形支管，3-4为过渡区域管道，3-1-1为中心天然气枪，3-1-2为天然气气室，3-1-3为中心喷射孔，3-3-1为轴向管，3-3-2为径向管，3-4-1为直管，3-4-2为螺旋形管，4为旋流盘，4-1为旋流内环，4-2为旋流外环，4-3为旋流叶片，5为烟气内循环孔。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
如图1和图2所示，本实施例提供了一种可均匀燃烧的低氮气体燃烧器，包括筒体1、用以向筒体出口喷出天然气的天然气通道机构3、用于向筒体1出口通入助燃空气以与天然气混合燃烧的助燃空气通道机构2以及旋流盘4；
所述筒体1包括本体1-1，所述本体1-1的出口一端设有喉口1-2，所述本体1-1与喉口1-2的壁部相连；所述喉口1-2的壁部开设多个烟气内循环孔5，
所述旋流盘4设置在筒体1的本体1-1内并与所述筒体1同轴，所述旋流盘4包括旋流内环4-1、旋流外环4-2以及设置于旋流内环4-1与旋流外环4-2之间的旋流叶片4-3；
所述天然气通道机构3包括多个外围管道3-2、过渡区域管道3-4及中心管道3-1，多个外围管道3-2与筒体的中心线平行并围设在筒体的内周壁内侧，所述外围管道的前端穿过筒体，且外围管道3-2的喷射孔位于筒体1的外部，并靠近喉口1-2；中心管道3-1穿设于旋流内环4-1，中心管道3-1包括中心天然气枪3-1-1、天然气气室及中心喷射孔3-1-3，天然气气室设于中心天然气枪3-1-1的靠近喉口1-2的一端，中心喷射孔3-1-3经由天然气气室3-1-2与中心天然气枪3-1-1连通；所述过渡区域管道3-4包括多个围绕中心管道3-1设置并与中心管道平行的直管3-4-1以及与直管3-4-1末端相连并与直管3-4-1相通的螺旋形管3-4-2，所述直管3-4-1穿过旋流叶片4-3，所述螺旋形管3-4-2与所述旋流盘4平行并位于所述旋流盘的出口前方，所述螺旋形管3-4-2的外周壁设有多个向螺旋中心喷射的周向喷射孔；
所述助燃空气通道机构2包括中间层空气通道2-1和外层空气通道2-2，所述中间层空气通道2-1为中心管道3-1与过渡区域管道3-4之间的区域，所述外层空气通道2-2为外围管道3-2与过渡区域管道3-4之间的区域；
其中，来自中间层空气通道2-1的助燃空气与中心喷射孔3-1-3喷出的天然气混合形成中心燃烧区域；来自外层空气通道2-2的部分助燃空气与过渡区域管道3-4的喷射孔喷出的天然气混合形成过渡燃烧区域；来自外层空气通道2-2的另一部分助燃空气与外围管道3-2的喷射孔喷出的天然气混合形成外围燃烧区域；燃烧后的部分烟气能够经由烟气内循环孔5进入筒体1内部。
在低氮气体燃烧器的运行过程中，进入筒体的部分助燃空气经过旋流盘的作用形成强旋流气体，同中心喷射孔喷出的天然气混合，形成稳定的中心燃烧区域；最外层的外围管道的喷射孔喷出的天然气射流在径向方向上均匀分布，并与一部分助燃空气混合，形成外围燃烧区域，此外进入外层空气通道的部分助燃空气与过渡区域管道的喷射孔喷出的天然气相互掺混，形成中间的过渡燃烧区域。由此因此，整个燃烧区域分为富燃料燃烧的中心燃烧区域、贫燃料燃烧的过渡燃烧区域和外围燃烧区域三部分。通过局部的富燃料抑制NOx的生成；过渡燃烧区域和外围燃烧区域为贫燃料预混合气体，燃烧温度低，同样起到减少NOx排放的效果。
在本实施例中，所述天然气通道机构3还包括多个L形支管3-3，所述L形支管3-3包括相互垂直连接的轴向管3-3-1和径向管3-3-2，轴向管3-3-1与筒体的中心线平行并围设在筒体的内周壁内侧，径向管3-3-2经由烟气内循环孔5伸入筒体1内部，且径向管3-3-2的沿轴向的投影至少部分位于旋流盘4的投影范围内，径向管3-3-2的伸入筒体1内部的一端具有径向喷射孔，伸入筒体1的径向管3-3-2的外周设有多个周向喷射孔。
本实用新型通过天然气通道机构和助燃空气通道机构将助燃空气分为两级，天然气分为三级。天然气可通过中心管道被喷射至中心，同时L形支管的径向喷射孔也可将天然气射入旋流盘上方，过渡区域管道的螺旋形管的外周设有多个周向喷射孔，并且螺旋形管与所述旋流盘平行，从而能够将天然气均匀地射入旋流盘上方，三股天然气同旋流助燃空气混合，同时加大了筒体内部的气流流速，使得喉口附近的烟气能够通过烟气内循环孔吸入筒体内部，降低局部燃烧温度，减少NOx的产生。外层燃料直接射入外层助燃空气，保证燃烧器出口处速度分布合理、燃料气和助燃空气掺混均匀，合理控制燃烧区域，从而保证燃烧的稳定性和良好的NOx减排效果。
在本实施例中，至少一个径向管3-3-2上的周向喷射孔沿轴向的投影位于旋流盘4的投影范围内，其与来自中间层空气通道2-1的助燃空气及中心喷射孔3-1-3喷出的天然气混合形成所述中心燃烧区域；至少一个径向管3-3-2上的周向喷射孔位于外层空气通道2-2，其与来自外层空气通道2-2的部分助燃空气及过渡区域管道3-4的喷射孔喷出的天然气混合形成过渡燃烧区域。
在本实施例中，所述L形支管3-3围绕筒体1等间距的分布，相邻L形支管3-3之间设有相同数量的外围管道3-2，各L形支管3-3的径向管3-3-2的延长线穿过筒体1的轴线。
在本实施例中，所述喉口1-2的壁部相较于本体1-1朝筒体1内缩。
在本实施例中，所述筒体1还包括导向板1-3，所述导向板1-3连接于喉口1-2的壁部的外缘，并朝筒体1的外部倾斜的扩张。
外扩的壁部使得喉口呈喇叭口状，部分烟气排出后朝筒内卷吸，一部分经由烟气内循环孔进入筒内的过渡燃烧区域，一部分被导向板导向至外围管道，进入外围燃烧区域。因此，导向板与烟气内循环孔配合能够有助于形成烟气内循环，有效降低局部高温区的范围，抑制NOx的生成。
在本实施例中，所述导向板1-3的倾斜角度的范围为20°-45°。
在本实施例中，所述烟气内循环孔5的个数为8-12个，所述外围管道3-2的个数为16-24个。
在本实施例中，所述旋流叶片4-3的角度为25°-60°，所述旋流叶片4-3的数量为6-12个。
值得一提的是，本实用新型保护的是硬件结构，至于控制方法不要求保护。以上仅为本实用新型实施例中一个较佳的实施方案。但是，本实用新型并不限于上述实施方案，凡按本实用新型方案所做的任何均等变化和修饰，所产生的功能作用未超出本方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。