本实用新型涉及一种燃烧系统，特别是涉及气体燃料工业窑炉顶置燃烧器系统，该系统可通过增加辅助系统实现窑炉节能和低NOX排放，特别适合煤改气和新建工业热处理窑炉使用。
背景技术：
近几年随着节能环保要求的迅速提高，京津冀地区为重点，全国快速进行燃煤治理，带来大量的工业热处理窑炉的煤改气工作，一座燃煤工业窑炉投资几万到几百万不等，如果报废改为燃气窑炉，将造成极大的浪费和损失，为了适应节能和环保的要求又能因地制宜的延续使用已建设施。在不改变原有燃煤窑炉结构和工艺特点的基础上，开发适应燃煤窑炉结构和满足工艺特点的燃气燃烧器，同时通过增加辅助系统，实现节能和环保的进一步要求，可降低燃气带来的成本增加，NOX排放可远超国内最严格要求。
技术实现要素：
本实用新型的发明目的在于提供一种气体燃料工业窑炉顶置燃气燃烧器系统，该系统在不改变原有窑炉结构和工艺的条件下，实现燃煤改燃气，同时实现节能环保的总体要求，降低因燃气增加的运行成本。
实现上述目的采用以下技术方案：
一种气体燃料工业窑炉顶置燃气燃烧器系统，包括炉顶燃烧系统、余热回收系统、烟气再循环系统，炉顶燃烧系统包括燃烧器本体、阀组、风机和燃烧器控制箱，余热回收系统包括空气预热器和烟风装置，烟气再循环系统包括烟气分配器，燃烧器本体、阀组、风机、燃烧器控制箱通过法兰、电缆连接为一体，燃烧器本体与窑炉火道相通，余热回收系统、烟气再循环系统安装在窑炉的烟道上，所述燃烧器本体垂直向下安装，燃烧器本体的下端设置有整流器、稳焰器和喷嘴；阀组通过燃气管与燃烧器本体的燃气入口相连安装在燃烧器的顶部、水平布置；风机通过燃烧器风管与燃烧器本体相连、与空气预热器相连；余热回收系统的空气预热器安装在窑炉尾部，烟气分配器安装在烟囱和风机之间，燃烧器本体、空气预热器、烟气分配器与控制箱通过电缆连接实现全自动运行模式。
作为优选，所述的燃烧器本体设置有风筒和集风箱，风筒下端与整流器连接，上端与集风箱连接，集风箱的上盖上设置有观火孔和打火电极、离子探针的连接接口，上盖中心设置燃气管，集风箱中部有一支管通过燃烧器风管与风机相连。
作为优选，所述的整流器为圆形管状结构，管壁厚度4-6mm，直径194mm，长度260mm。
作为优选，所述的喷嘴为圆管状，安装在燃烧器燃气管的前端，喷嘴前端封闭，喷嘴的外壁上有两道槽，槽内均布有喷孔，喷嘴靠近封闭端设有一圈均布的燃气喷孔，另一端与稳焰器相连。
作为优选，所述的稳焰器为圆环状结构，置于喷嘴两道槽之间，该稳焰器厚度为2-6mm，其外缘上设有三个凸起支撑，均布多条旋流槽，圆环中部均布多圈直径为5-7mm稳焰孔，内环均布三条支撑与喷嘴相连固定，稳焰器内环与喷嘴外径留有5-8mm间隙。
作为优选，所述的燃烧器本体风筒内设置有直径为3-4mm打火电极和离子探针，打火电极和离子探针分别用磁管做绝缘，支撑于燃气管上，离子探针从稳焰孔中穿过，打火电极末端设置在喷嘴后端槽处，距离槽边缘3.5-5mm。
作为优选，所述的燃烧器风管上设置有风压接头和引压管。
作为优选，风机出风口通过燃烧器风管与燃烧器本体相连，风机进风口设置有多种接口形式，分别是预热空气接口、低温烟气接口和与大气相通的敞口，接口单独或组合使用。
采用上述技术方案，本实用新型将燃烧器本体垂直向下安装，燃烧器顶置、火焰向下喷射，可与窑炉及系统结合实现预热回收和烟气再循环，气体燃料安全、高效的燃烧使得炉膛火焰充满度好，升温快、炉膛温度场均匀。采用固化程序点火运行，实现安全及自动运行和尾部烟气余热回收，降低排烟温度300度左右，实现整体节能15%以上。采用预混燃烧技术，烟气回燃燃烧技术，可实现超低NOX排放，小于50mg/m3。该系统结构简单、经济性好、节能环保。
附图说明
图1是本实用新型的燃烧器系统结构示意图。
图2是图1的仰视图。
图3是喷嘴局部结构放大图。
图4-图7是喷嘴布孔设置图。其中图4是图3的A-A向视图，图5是图3B-B向视图，图6是图3C-C向视图，图7是图3D-D向视图。
图8是本实用新型整体布置示意图。
图9是图8的A-A向视图。
图10是穏焰器穏焰盘示意图。
图中标记：整流器1、喷嘴2、稳焰器3、风筒4、打火电极5、离子探针6、集风箱7、燃气管8、调节风门9、观火孔10、燃烧器风管11、引压管12、风机13、烟气接口14、预热空气接口15、燃气管路16、点火器17、风压开关18、流量调节阀19、燃气切断阀20、燃气切断阀21、燃气压力开关22、空气预热器23、烟气分配器24、烟风系统管路25，控制箱26，穏焰孔27，旋溜槽28，支撑29，紊流槽30，燃烧器本体31，烟道32，回烟烟道33，烟囱34。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。
本实施例是一种气体燃料工业窑炉顶置燃气燃烧器系统，该系统燃烧器顶置、火焰向下喷射，是与窑炉及系统结合实现预热回收和烟气再循环的燃烧系统。包括：1）炉顶燃烧系统，2）余热回收系统，3）烟气再循环系统。
）炉顶燃烧系统由燃烧器本体、阀组、风机、燃烧器控制箱组成。2）余热回收系统由空气预热器，烟风装置组成。3）烟气再循环系统由烟气分配器组成。
其中炉顶燃烧系统是具有基本的安全、自动组织燃烧功能，满足窑炉供热的需要的系统。余热回收系统是实现燃气的节能利用系统。烟气再循环系统是实现超低NOX排放系统。
见图1，图8，燃烧器本体31由整流器1、喷嘴2、稳焰器3、风筒4、打火电极5、离子探针6、集风箱7、燃气管8、调节风门9、观火孔10等部件组成。
见图1图2，燃烧器本体的风筒4为圆管，下端与整流器1焊接，上端与集风箱7焊接，集风箱7带有上盖，上盖上设置有观火孔和打火电极5、离子探针6的连接接口，上盖中心设置燃气管8，集风箱中部连接一支管，该支管为燃烧器风管11，燃烧器风管11上设置有风压接头和引压管12，引压管12上设有风压开关18。
集风箱通过燃烧器风管11的末端与风机13相连。风机13与控制箱26连接，由控制箱26内的控制按钮控制其运转。所述的整流器1是管壁厚度为4-6mm，直径194mm，长度260mm的圆形管，其系列化尺寸根据功率按比例进行缩放。
见图10，圆环状稳焰器3厚度为2-6mm，其外缘设有三个凸起支撑29，三条凸起支撑29与喷嘴2相连固定，稳焰器3的外环上均布六条旋流槽28，圆环中部均布多圈直径为5-7mm的稳焰孔27，稳焰器3内环与喷嘴2外径留有5-8mm的间隙。该间隙可保证喷嘴燃气的根部供氧，防止炭黑生成。中部稳焰孔27可形成稳定的小火团实现稳定燃烧，外部旋流槽28加强气体扰动，加速燃料混合同时形成中空火焰。
见图1，图4-图7，喷嘴2为圆管状，安装在燃气管8的前端，喷嘴2前端封闭，靠近封闭端设有一圈均布的喷孔。喷嘴2的外壁上有两道槽，该槽为紊流槽30，槽内均布有燃气喷孔。见图4-图7，喷嘴2为双层喷孔设计，前层喷孔大，后层喷孔小，均为均布，后层喷孔与稳焰器3中部小孔风混合形成可燃浓度稳定燃烧，前层孔为燃烧器主负荷供气，第三层孔为单孔，供点火电极火花引燃用。第二层和第三层孔均设置有紊流槽。喷嘴2另一端与稳焰器三条凸起支撑29相连。
直径为3-4mm打火电极5和离子探针6为耐热钢材质，直径3-4mm，设置在风筒内，打火电极5和离子探针6分别用磁管做绝缘，分别置于磁管内，磁管固定支撑在燃气管8上，离子探针6从稳焰孔中穿过，打火电极5不穿过穏烟孔，末端固定在位于喷嘴后端的槽处，距离槽边缘3.5-5mm。
见图1，风机装置包括燃烧器风管11、引压管12、风机13、烟气接口14、预热空气接口15等。燃烧器风管11上安装调节阀门9，燃烧器风管11的末端安装风机13。风机13与控制箱27连接。控制箱27内安装风机启动器、燃烧器控制器、报警器等部件。
风机13风量200-7000m3/h ，风压：1000-4000Pa ，风机13进风口设置有三种形式：1）敞口，与大气相通，2）预热空气接口，3）低温烟气接口。三种接口可单独或组合使用，如：采用1）接口形式，实现顶置燃烧器的基本功能，采用2）接口形式，实现顶置式燃烧器的基本功能和节能功能。采用1）和3）接口形式，实现顶置式燃烧器的基本功能和低NOX排放功能，采用2）和3）接口形式，实现顶置式燃烧器的基本功能、节能功能和低NOX排放功能。风机接口可单独或组合使用。风机13出风口通过燃烧器风管与燃烧器本体相连。
阀组系统见图1，包括燃气管路16、点火器17、风压开关18、流量调节阀19、两只燃气切断阀20和21、燃气压力开关22等部件，燃气管路16通过弯头与燃气管8连接，点火器17、风压开关18、流量调节阀19、2只燃气切断阀20和21、燃气压力开关22分别安装在燃气管路16上。
燃烧器本体、阀组、风机、燃烧器控制箱通过法兰、电缆连接为一体。
余热回收系统、烟气再循环系统是本实用新型的辅助系统。
见图8，图9，余热回收系统由空气预热器23，烟风装置组成。风机进风口设置有预热空气接口、低温烟气接口和与大气相通的敞口，可单独使用也可组合使用。
余热回收系统由空气预热器23，烟风装置组成。烟风装置由烟风系统管路25、烟道32、回烟道33组成，空气预热器23安装在窑炉尾部与烟囱34相通，与风机预热空气接口相通。烟道32、回烟道33设置在炉膛内与烟囱贯通。
烟气再循环系统由烟气分配器24组成。烟气分配器24安装在烟囱34与风机预热空气接口之间，风机预热空气接口与烟风系统管路25相通。
燃烧器本体、空气预热器、烟气分配器与控制箱通过电缆连接，控制箱27内安装风机启动器、燃烧器控制器、报警器等部件，由控制部件控制实现全自动运行模式。
本实用新型的工作过程：
空气预热器是将窑炉外排的高温烟气中的热量吸收置换给燃烧器所用的助燃空气，实现废热回收，预热后的高温空气通过风机进入燃烧器本体，通过集风箱的整流和分配以一定的流态送至稳焰器后部，通过稳焰器的旋流槽和稳烟孔与喷嘴喷出的燃料气成一定角度混合成可燃浓度气体，通过打火电极产生的电火花点燃，在整流罩和稳焰器的综合作用下形成中空扩展火焰。高温烟气通过烟气分配器按一定比例的被风机吸入，在风机中与助燃空气充分混合降低助燃空气中的氧含量，混合后的助燃空气中含有大量的CO2、气态水和较低的含氧量，使其在后续燃烧中降低燃烧强度，控制火焰温度，从而实现超低NOX排放运行。
该装置还适用于其它类型的气体燃料，也可用于工业加热炉、反应炉等工业、民用用能设备上，安装方式竖直安装，也可水平安装使用。