一种新型分级燃烧低氮氧化物燃烧器结构的制作方法

本发明涉及天然气洁净燃烧技术领域，特别提供一种新型分级燃烧低氮氧化物燃烧器结构。

背景技术

在燃料的燃烧过程中，氮氧化物的生成是燃烧反应的一部份：燃烧生成的氮氧化物主要是no和no2，统称为nox。大气中的nox是引发酸雨、雾霾的重要因素，给人类生活、环境带来广泛的危害，造成巨大的经济损失。

随着环保要求日益提高，对nox的排放要求也日趋严格。近年来，以天然气等清洁可燃气体作为清洁型燃气燃烧器因其具有安全、高效、操作简便、低排放等优点，广泛的应用于生产和生活中。但是燃气燃烧器的nox排放仍有非常大的改善空间，针对燃气燃烧器的低氮减排技术仍具有很大的研究价值。因此，新型的低nox燃气燃烧器结构设计对于组织燃烧、降低污染物排放尤为重要。

氮氧化物的生成和温度有密切的关系，火焰的温度越高，氮氧化物的生成越大，反之亦然。通过合理的设计燃烧器结构，可以在保证燃烧安全可靠、高效的基础上，减少局部高温区的产生，使天然气和空气混合均匀，从而抑制燃烧过程中nox的生成以减少nox的排放量。专利“cn105135432a”和“cn103842724b”中涉及到的燃气燃烧器已经在设计理念和结构形式上进行改善和提升，但是这些发明生成的污染物尤其是氮氧化物面对日益严格的环保要求仍然要进一步改善。因此一种新型分级燃烧低氮氧化物燃烧器结构形式来组织燃烧和控制污染物排放是非常有必要的。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是解决现有燃气燃烧器中天然气和空气的掺混效果差，影响组织燃烧和降低污染物生成的问题。

(二)技术方案

本发明提供的一种新型分级燃烧低氮氧化物燃烧器结构，包括内部天然气通道以及助燃气通道。所述内部天然气通道前端设有天然气气室，在外壁面有多个外围天然气支管以及天然气主管径向喷射孔。所述天然气气室顶端布置径向天然气喷射孔。所述外围天然气支管包含内层天燃气支管分叉和外层天燃气支管分叉。所述助燃气通道分为内层轴向助燃气通道和外层轴向助燃气通道。内层轴向助燃气通道包含旋流装置，旋流装置有外层旋流叶片和内层旋流叶片。

1、优选的，旋流装置(11)上的外层旋流叶片(12)和内层旋流叶片(13)个数均为12～20个。

2、优选的，旋流装置(11)上的外层旋流叶片(12)和内层旋流叶片(13)的旋流角度为20°～60°。

3、优选的，外围天然气支管(4)的个数为6～12个。

4、优选的，所述外围天然气支管(4)的直径为10～20mm。

5、优选的，天然气主管径向喷射孔(6)的个数为6-12个。

6、优选的，天然气主管径向喷射孔(6)的直径为6～10mm。

7、优选的，天然气喷射孔(5)的个数为6-12个。

8、优选的，天然气喷射孔(5)的直径为6～10mm。

9、优选的，每根外围天然气支管(4)上的内层天燃气支管分叉(7)的轴向角度为10°～30°。

(三)有益效果

本发明提供的一种新型分级燃烧低氮氧化物燃烧器结构，该技术方案通过内部天然气通道以及助燃气通道，将燃料分为两级，空气分成内、外两级，形成分级燃烧。通过外围天然气支管和旋流器的共同作用，使天然气和空气在燃烧器得到良好的混合效果，并在燃烧器出口形成合理的流场分布，混合气的配比合理、掺混均匀，能够合理组织燃烧区域，从而达到燃烧的稳定和良好的氮氧化物的减排效果。

附图说明

图1为本发明实施例的一种新型分级燃烧低氮氧化物燃烧器结构的示意图；

图2为本发明实施例的一种新型分级燃烧低氮氧化物燃烧器结构的立体剖视图。

附图标记：1、天然气通道；2、助燃气通道；3、天然气气室；4、外围天然气支管；5、径向天然气喷射孔；6、天然气主管径向喷射孔；7、内层天燃气支管分叉；8、外层天燃气支管分叉；9、内层轴向助燃气通道；10、外层轴向助燃气通道；11、旋流装置；12、外层旋流叶片；13、内层旋流叶片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合图1和图2所示，本发明提供的一种新型分级燃烧低氮氧化物燃烧器结构，包括内部天然气通道1以及助燃气通道2。进入内部天然气通道1的天然气分为三部分，一部分天然气通过天然气主管径向喷射孔6喷出；一部分进入前端的天然气气室3，从气室顶端的径向天然气喷射孔5喷出；一部分天然气进入周向均匀分布的外围天然气支管4，通过外围天然气支管4的内层天燃气支管分叉7和外层天燃气支管分叉8喷出。

助燃空气进入助燃气通道2后分成两部分，分别进入内层轴向助燃气通道9、外层轴向助燃气通道10。进入内层轴向助燃气通道9的助燃空气与通过天然气主管径向喷射孔6的天然气混合，并通过旋流装置11的作用形成内外强旋流气体；其中内旋流气体与天然气气室3上的径向天然气喷射孔5喷出的天然气以及通过内层旋流叶片13的天然气进一步混合，形成稳定的内层中心火焰；外旋流气体与内层天燃气支管分叉7喷出的天然气进一步混合，形成过渡燃烧区域；进入外层轴向助燃气通道10的空气，同来外层天燃气支管分叉8的天然气均匀混合，形成外围高速燃烧区域，通过较高的气流速度控制燃烧器下游火焰的形状和范围。

通过内、外层天然气分配方式以及相应的两层空气分配方式的共同作用，在燃烧器下游形成高效、可靠的燃烧场。通过将天然气合理均匀的进行分布，有效降低局部高温区的范围，抑制nox的生成。

优选的，外层旋流叶片12和内层旋流叶片13个数均为12～20个。

优选的，外层旋流叶片12和内层旋流叶片13的旋流角度为20°～60°。

优选的，外围天然气支管4的个数为6～12个。

优选的，所述外围天然气支管4的直径为10～20mm。

优选的，天然气主管径向喷射孔6的个数为6-12个。

优选的，天然气主管径向喷射孔6的直径为6～10mm。

优选的，天然气喷射孔5的个数为6-12个。

优选的，天然气喷射孔5的直径为6～10mm。

优选的，内层天燃气支管分叉7的轴向角度为10°～30°

本发明的工作原理如下：

进入内部天然气通道1的天然气分为三部分，一部分天然气通过天然气主管径向喷射孔6喷出；一部分进入前端的天然气气室3，从气室顶端的径向天然气喷射孔5喷出；一部分天然气进入周向均匀分布的外围天然气支管4，通过外围天然气支管4的内层天燃气支管分叉7和外层天燃气支管分叉8喷出。助燃空气进入助燃气通道2后分成两部分，分别进入内层轴向助燃气通道9、外层轴向助燃气通道10。进入内层轴向助燃气通道9的助燃空气与通过天然气主管径向喷射孔6的天然气混合，并通过旋流装置11的作用形成内外强旋流气体；其中内旋流气体与天然气气室3上的径向天然气喷射孔5喷出的天然气以及通过内层旋流叶片13的天然气进一步混合，形成稳定的内层中心火焰；外旋流气体与内层天燃气支管分叉7喷出的天然气进一步混合，形成过渡燃烧区域；进入外层轴向助燃气通道10的空气，同来外层天燃气支管分叉8的天然气均匀混合，形成外围高速燃烧区域，通过较高的气流速度控制燃烧器下游火焰的形状和范围。通过内、外层天然气分配方式以及相应的两层空气分配方式的共同作用，在燃烧器下游形成高效、可靠的燃烧场。通过将天然气合理均匀的进行分布，有效降低局部高温区的范围，抑制nox的生成。

其中，整个燃烧区分为富燃料中心火焰燃烧区域、贫燃料过渡燃烧区域和贫燃料外围燃烧区域三部分。中心火焰燃烧区域通过局部的富燃料抑制nox的生成；过渡燃烧区和外围燃烧区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。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。