弥散自由火焰低NOx燃气燃烧器燃烧喷射装置的制作方法

本实用新型涉及燃烧喷射装置技术领域，具体地说是一种弥散自由火焰低NOx燃气燃烧器燃烧喷射装置。

背景技术：

随着国家对环保日益重视，针对工业锅炉尾气排放要求也日趋严格。新的标准大大降低了NOX的排放含量。燃烧器作为化石燃料的热量转化装置，势必要承担起锅炉低NOX排放的重任。

以北京为例，2015年之前对工业锅炉尾气排放要求为NOX≤150mg/m³，而到了2017年，对于NOX排放要求则提升为：改造锅炉NOX≤80mg/m³，新建锅炉NOX≤30mg/m³。随着北京燃气锅炉燃烧器改造试点的逐步深入，相信不久新的环保要求就将在全国范围内推广，故研制新型燃烧器对企业来说是势在必行。

燃烧喷射装置是燃烧器的关键核心部件。

传统的燃烧器，通常采用扩散式燃烧，只要保证燃料充分的燃烧，就可满足市场的基本需求。但普通燃烧方式，火焰相对集中燃烧，火焰局部温度高，容易产生NOX。所以要想降NOX，就要从燃烧方式着手，设计新型的燃烧喷射装置，改变燃烧方式和方法，如何设计一种能降低O2和NOX，同时又保证充分燃烧的燃烧喷射装置，是摆在技术人员面前亟需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种能交叉射流的燃烧喷射装置形成弥散自由火焰，降低火焰峰值温度，减少热力型NOx的产生。

为实现上述目的，设计一种弥散自由火焰低NOx燃气燃烧器燃烧喷射装置，包括火焰筒、接口气管、由接口气管供气的进气管组件、燃料喷气管、两根点火针；所述火焰筒的出口端面上设若干出火口，出火口外的火焰筒的出口端面上形成盲区段，其特征在于：

还包括旋转法兰、一次风筒组件；

所述火焰筒的若干出火口呈花瓣状布置，花瓣状的出火口包括中心出火口、均布在中心出火口外周的若干外圈出火口；

所述的进气管组件包括垂直管段、连接在垂直管段近出口端部侧壁上的水平管段；

所述的一次风筒组件包括风筒、均布在轮毂上的若干扇叶；所述的风筒包括依次连接的进口段、渐缩段、出口段，所述的进口段和出口段分别采用直管，且进口段的内径大于出口段的内径；所述均布在轮毂上的若干扇叶位于风筒的进口段内，且轮毂固定套设在所述进气管组件的水平管段上；

所述的燃料喷气管包括若干呈弯折状的喷气长管、若干呈弯折状的喷气短管、连接盘；所述的喷气长管的进气端、喷气短管的进气端分别穿插固定在连接盘上，向外弯折的若干喷气长管的出气端、向外弯折的若干喷气短管的出气端分别沿圆周布置；

所述的旋转法兰的用于连接锅炉用的法兰盘端与火焰筒的一端套接；所述的进气管组件的垂直管段沿旋转法兰的径向布置于旋转法兰内，垂直管段的进口端贯穿旋转法兰的侧壁后与接口气管连接；所述的水平管段沿火焰筒的轴向布置于火焰筒内；所述的一次风筒组件位于火焰筒内，进气管组件的水平管段的出口端从一次风筒组件的进口段嵌入直至位于出口段内；所述的燃料喷气管的连接盘嵌入进气管的水平管段的出口端内，若干喷气长管的出气端分别位于相应处的外圈出火口内，若干喷气短管的出气端位于火焰筒内且分别朝向火焰筒的出口端面的相应盲区段，使喷气长管、喷气短管射出的气流形成交叉射流；

所述两根点火针的一端固定在近出口端处的水平管段的外壁上，两根点火针的另一端为点火端分别从风筒内穿过对准任意一个喷气短管的出口端。

在接近所述垂直管段的出口端处的旋转法兰的侧壁上还设有UV火焰检测器。

所述进气管组件的垂直管段的近进口端的侧壁上设有测量燃气工作压力用的测压孔。

在所述连接盘与喷气短管的弯折部之间、连接盘与喷气长管的弯折部之间的燃料喷气管分别穿设在稳焰盘内；所述的稳焰盘上沿若干同心圆的圆周均布若干通气孔。

所述的火焰筒的出口端采用缩口状。

所述的进气管组件的水平管段的中心轴线与火焰筒的中心轴线重合。

所述的扇叶采用弧形旋流叶片。

所述的扇叶设有10片。

在靠近风筒的进口段侧的水平管段的外壁上还套设有固定支架；所述的固定支架采用三脚可伸缩支架，三脚可伸缩支架的外端抵接在火焰筒的内壁上。

所述的外圈出火口呈内端窄外端宽的水滴状。

本实用新型同现有技术相比，具备如下优势：

1、燃料与空气都是按两次分布，形成两次尾气内循环结构；

2、喷气短管形成一次燃烧区，一次燃烧在火焰筒内部；喷气长管形成二次燃烧区，二次燃烧在火焰筒外部，呈弥散自由火焰状态，使燃烧产生的能量更加均匀地分布在炉膛内；

3、花瓣状火焰筒缩口运用火焰分割技术将外圈主火焰分割成多股小火焰，火焰散热面积增大，降低火焰峰值温度，减少热力型NOx的产生；

4、燃料与空气采取后混式逐步燃烧，使过剩空气系数即使小于1.2，也能实现高效燃烧完全，达到既有高燃烧效率，又减少CO、NOX等污染气体生成和排放；

5、喷气短管和独特的火焰筒缩口共同作用形成一次回流区，花瓣状的火焰筒缩口使燃烧形成二次尾气回流，这样两次回流同时降低中心火焰温度和外焰温度，进一步降低了CO、NOX的生成；

6、前端稳焰盘保障了火焰足够的稳定性，既无回火的危险，又无脱火的故障，提高了燃烧器使用过程中的安全性。

附图说明

图1为本实用新型的剖示图。

图2是图1所示的A向视图。

图3是图2去掉火焰筒和旋转法兰后的视图。

图4是本实用新型中火焰筒的出口端面的视图。

具体实施方式

现结合附图对本实用新型作进一步地说明。

实施例1

参见图1～图4，本实用新型一种弥散自由火焰低NOx燃气燃烧器燃烧喷装置射包括火焰筒2、接口气管11、由接口气管供气的进气管组件3、燃料喷气管、两根点火针9；所述火焰筒2的出口端面上设若干出火口，出火口外的火焰筒2的出口端面上形成盲区段23，其特征在于：

还包括旋转法兰、一次风筒组件；

所述火焰筒2的若干出火口呈花瓣状布置，花瓣状的出火口包括中心出火口21、均布在中心出火口21外周的若干外圈出火口22；火焰筒2的出口端面上的中心出火口21、外圈出火口22与盲区段23形成了花瓣状，外圈出火口22 与盲区段的交替布置，在盲区段形成分散的负压区，导致了炉膛内的低温尾气二次风循环，这对降低火焰温度再次提供了有利的条件；且本例中所述的火焰筒2的出口端采用缩口状，参见图1和图4，火焰筒2前部呈锥形缩口，本例中锥形缩口设12个外圈出火口22，使火焰筒2的缩口形成花瓣状，燃烧混合气在火焰筒2的出口位置被12个外圈出火口22分割成多股小气流形成小火炬，增大火焰表面散热面积，外圈二次风的富氧混合气在火焰筒2的出口处与喷气长管6出来的燃气再次混合达到完全燃烧；

所述的进气管组件3包括垂直管段3-1、连接在垂直管段3-1近出口端部侧壁上的水平管段3-2；

所述的一次风筒组件4包括风筒42、均布在轮毂43上的若干扇叶；所述的风筒42包括依次连接的进口段、渐缩段、出口段，所述的进口段和出口段分别采用直管，且进口段的内径大于出口段的内径；所述均布在轮毂43上的若干扇叶位于风筒42的进口段内，且轮毂43固定套设在所述进气管组件3的水平管段3-2上；

所述的燃料喷气管包括若干呈弯折状的喷气长管6、若干呈弯折状的喷气短管7、连接盘12；所述的喷气长管6的进气端、喷气短管7的进气端分别穿插固定在连接盘12上，向外弯折的若干喷气长管6的出气端、向外弯折的若干喷气短管7的出气端分别沿圆周布置；

所述的旋转法兰1的用于连接锅炉用的法兰盘端与火焰筒2的一端套接，本例中旋转法兰的端面处的法兰盘部的外周沿圆周均布的若干U形豁口用于与炉膛固定；所述的进气管组件3的垂直管段3-1沿旋转法兰1的径向布置于旋转法兰1内，垂直管段3-1的进口端贯穿旋转法兰1的侧壁后与接口气管11连接；所述的水平管段3-2沿火焰筒2的轴向布置于火焰筒2内；所述的一次风筒组件 4位于火焰筒2内，进气管组件的水平管段3-2的出口端从一次风筒组件4的进口段嵌入直至位于出口段内；所述的的连接盘12嵌入进气管的水平管段3-2的出口端内，若干喷气长管6的出气端分别位于相应处的外圈出火口22内，若干喷气短管7的出气端位于火焰筒2内且分别朝向火焰筒2的出口端面的相应盲区段23，使喷气长管6、喷气短管7射出的气流形成交叉射流，增进混合，避免脱火，同时降低局部过热，均匀火焰温度；

所述两根点火针9的一端固定在近出口端处的水平管段3-2的外壁上，两根点火针9的另一端为点火端分别从风筒42内穿过对准任意一个喷气短管7的出口端。本例中点火针9采用螺钉和压板固定牢固在点火针固定支架8上。

本实用新型利用一次风筒组件4的风筒42的筒壁将助燃空气分割成两部分与燃料喷气管的出口的燃气混合，进气管组件3的水平管段3-2与风筒42的内壁之间形成的内圈一次风在弧形旋流叶片41的导流作用下，形成旋流一次风；在风筒42的渐缩段处，火焰筒2的出口端面进来的空气由于流通截面积突然变大而流速降低，在风筒42的外壁与火焰筒2的内壁之间形成外圈二次风；

所述火焰筒2的出口端面呈缩口花瓣状，将空气与燃料混合气进行切割，增大了火焰散热面积，可以降低火焰峰值温度；

本例中燃料喷气管前端的4只喷气长管6和4只喷气短管7分别朝向火焰筒2的外圈出火口22和盲区段23，由于喷气长、短管不同的导向，在火焰筒2 的前端形成交叉射流，增进燃料与空气的充分混合，均匀燃烧，有效减少火焰的局部过热；

喷气短管7喷出的燃气在火焰筒2的盲区段的撞击回流至火焰筒2的内部，由于一次旋流风的作用，使燃烧的高温尾气在火焰筒2的内部能够形成一次回流区，未燃尽的高温尾气回流到火焰筒2中心与空气再次混合，这样可以降低氧浓度，起到稳定火焰的作用，同时又保证了燃料的充分燃烧；

喷气长管6喷出的燃气与外圈二次风主要混合区在火焰筒2外部，在火焰筒2外部时会产生流速减弱，形成不同于一次风混合的燃烧区域，由于火焰筒2 分为外圈出火口22和盲区段23，在盲区段23形成局部负压区，燃烧的低温尾气在火焰筒2外部形成二次回流，回流的尾气有效掺混到燃烧的火焰中间，可以有效地降低燃烧火焰温度，同时喷气长管6喷出的燃料由于没有火焰筒2的收紧作用，混合的燃料与空气在炉膛可以形成弥散状态自由燃烧，这样就进一步地分散了燃料燃烧的热量，减少了局部高温而且能量再次被炉膛均分，从而减少NOX的产生量。

进一步的，在接近所述垂直管段3-1的出口端处的旋转法兰1的侧壁上还设有UV火焰检测器10，这里设UV火焰检测器是为了保证燃烧运行的安全性，燃烧的火焰中的紫外线可以使UV火焰检测器的光敏元件导通而产生电流，从而可以判断火焰是否正常运行。

进一步的，所述进气管组件3的垂直管段3-1的近进口端的侧壁上设有测量燃气工作压力用的测压孔3-12。

进一步的，在所述连接盘12与喷气短管7的弯折部之间、连接盘12与喷气长管6的弯折部之间的燃料喷气管分别穿设在稳焰盘5内；也即稳焰盘5套装在喷气长管6和喷气短管7的水平段末端，参见图1；且所述的稳焰盘5上沿若干同心圆的圆周均布若干通气孔5-1。内圈旋流一次风在稳焰盘5的作用下形成扰流，与喷气短管7出来的燃气在风筒42的出口与火焰筒2的缩口位置混合，燃烧火焰在火焰筒2的前端大倾角盲区段23的阻碍下部分回流到中心火焰区，形成一次内部尾气再循环，降低中心火焰的氧浓度，同时也降低了火焰温度；由于一次风与燃气混合处于贫氧燃烧，在混合燃烧过程中，与外圈二次风再次混合，外圈二次风参与燃烧以保证燃烧温度不至于太高。

进一步的，所述的进气管组件3的水平管段3-2的中心轴线与火焰筒2的中心轴线重合，保证气流的均匀流通。

进一步的，所述的扇叶采用弧形旋流叶片41，本例中所述的弧形旋流叶片均布有10个。

进一步的，在靠近风筒42的进口段侧的水平管段3-2的外壁上还套设有固定支架8；所述的固定支架8采用三脚可伸缩支架，三脚可伸缩支架的外端抵接在火焰筒2的内壁上。三脚可伸缩支架可以方便调整三个支脚的长度，方便调整使水平管段3-2与火焰筒2保持同心。

进一步的，所述的外圈出火口22呈内端窄外端宽的水滴状。