专利名称：低排放大功率分段燃烧燃气燃烧器及其燃气配置方法
技术领域：
本发明涉及大功率工业燃气燃烧器技术领域，尤其涉及一种NOx排放低、燃烧稳 定的燃气与空气半预混，分段燃烧的低排放大功率燃气燃烧器及其燃气配置方法。
背景技术：
气体燃料属于碳氢化合物，现在多数燃烧器特别是单机大功率(14MW)以上的燃 烧器均采用扩散燃烧方式(即燃料在燃烧前不与助燃空气混合)。在我国，单机功率在24MW 以上的燃烧器研发还处于不完善阶段。扩散燃烧火焰内部局部温度相当高，并且配风不均 勻，在这种情况下，碳氢化合物会分解，产生固体炭黑，甚至形成黑烟，降低燃烧效率。燃烧 器功率越大，这种现象就越严重。并且也大量产生NOx。
发明内容
本发明的目的是为降低NOx排放，达到减排又燃烧稳定，提供一种燃气与空气半 预混，燃气在炉膛空间呈浓淡燃烧的一种低排放大功率分段燃烧燃气燃烧器。为达到上述目的，采用的技术方案是一种低排放大功率分段燃烧燃气燃烧器，包 括燃烧器本体、漩流器和稳焰盘，其特征在于所述燃烧器本体的喉口内，从外到里依次、 且同轴设置有漩流器、稳焰盘、中心筒和中间管，所述漩流器内周边与所述稳焰盘外周边相 接，所述稳焰盘内周边与所述中心筒外表面相接，所述稳焰盘上等径线均布轴向固定配置 的燃气枪，燃气枪之间置有小燃气孔A，所述燃气枪朝稳焰盘外周方向径向置有上下交错排 列的小燃气孔B，所述燃气枪的顶部置有的大燃气孔，朝向与燃烧器本体的轴线的夹角呈向 外α角发散，所述漩流器外侧与所述喉口内表面之间置有轴流风通道，所述漩流器内、外 周边之间置有漩流风通道，所述中心筒内表面和中间管外表面之间置有直流风通道，所述 中心筒端部封端置有小孔C。本发明燃气燃烧器的燃气配置方法，其特征在于(1)中间直流风通道为低速中心冷却风，不配燃气，用所述中心筒端部封端小孔C 流出的少量空气，占总空气量的15 25%，冷却火焰根部，形成了一种空心的火焰，降低了 火焰根部温度；(2)从漩流风通道进入的高速漩流风占总空气量的45% 55%，经燃气枪上小燃 气孔B，朝稳焰盘外周方向径向喷射的燃气占总燃气量的20% 40%，燃气在未出燃烧器 喉口前与高速漩流风空气加速混合，达到燃气_空气充分混合的半预混状态；(3)燃气枪的顶部大燃气孔冲喷出的燃气，占总燃气量的60% 80%，以α角向 外发散，与从漩流风通道进入的高速漩流风，以及从轴流风通道进入的高速周边轴流风空 气对冲，喷向锅炉炉膛周围，形成非预混扩散燃烧方式，可获得尽可能大的燃烧空间和均勻 稳定的火焰，同时产生极少量的NOx。所述α角为30° 60°。所述高速漩流风中，极少量空气从稳焰盘燃气枪之间的小燃气孔A流出，冷却稳焰盘和燃气枪。本发明的有益效果在于中间直流风通道为低速中心冷却风，不配燃气，用少量空 气冷却根部风，形成了一种空心的火焰，降低了火焰根部温度，再结合半预混技术、即一次 燃气与燃烧所需全部空气混合，进行快速一次燃烧，并且燃烧稳定，不易脱火；分级分段非 预混扩散燃烧方式，二次燃气与一次燃烧生成的烟气中残存的氧气进行二次扩散燃烧，虽 然燃烧温度相对较高，但由于大量烟气的冲淡，使氧气浓度降低，并且燃气在非化学当量比 下燃烧，因此有效地抑制了 NOx生成。
以下结合
和具体实施方式
对本发明作进一步说明。图1为本发明燃烧器本体喉口部分结构示意图；图2为图IA向稳焰盘结构示意图；图3为漩流器结构示意图；图4为燃气枪结构示意图。图中，1-喉口；2-燃气枪；3-中心筒；4-中间管；5-稳焰盘；6-漩流器；7-轴流 风通道；8-漩流风通道；9-直流风通道；10-稳焰盘小燃气孔A ;11_稳焰盘燃气枪固定孔； 12-漩流器外环；13-漩流器叶片；14-漩流器内环；15-燃气枪小燃气孔B ;16_燃气枪大 孔。
具体实施例方式如图1本发明燃烧器本体喉口部分结构示意图所示，一种低排放大功率分段燃烧 燃气燃烧器，包括燃烧器本体、漩流器6和稳焰盘5，其特征在于所述燃烧器本体的喉口 1 内，从外到里依次、且同轴设置有漩流器6、稳焰盘5、中心筒3和中间管4，所述漩流器内环 14与所述稳焰盘5外周边相接，所述稳焰盘5内周边与所述中心筒3外表面相接，所述稳焰 盘5上等径线均布轴向固定配置燃气枪2，燃气枪2之间置有小燃气孔A 10，所述燃气枪2 朝稳焰盘5外周方向径向置有上下交错排列的小燃气孔B 15，所述燃气枪2的顶部置有的 大燃气孔16，朝向与燃烧器本体的轴线的夹角呈向外α角发散，所述漩流器外环12与所述 喉口 1内表面之间置有轴流风通道7，所述漩流器内环14与漩流器外环12之间置有漩流风 通道8，所述中心筒3内表面和中间管4外表面之间置有直流风通道9，所述中心筒3端部 封端置有小孔C。本发明燃气燃烧器的燃气配置方法，其特征在于(1)中间直流风通道为低速中心冷却风，不配燃气，用所述中心筒端部封端小孔C 流出的少量空气，占总空气量的15 25%，冷却火焰根部，形成了一种空心的火焰，降低了 火焰根部温度；(2)从漩流风通道进入的高速漩流风占总空气量的45% 55%，经燃气枪2上小 燃气孔B 15，朝稳焰盘外周方向径向喷射燃气，占总燃气量的20% 40%，燃气在未出燃 烧器喉口 1前与高速漩流风空气加速混合，达到燃气_空气充分混合的半预混状态；(3)燃气枪2的顶部大燃气孔16冲喷出的燃气，占总燃气量的60% 80%，以α 角向外发散，与从漩流风通道8进入的高速漩流风，以及从轴流风通道7进入的高速周边轴流风空气对冲，喷向锅炉炉膛周围，形成非预混扩散燃烧方式，可获得尽可能大的燃烧空间 和均勻稳定的火焰，同时产生极少量的NOx。所述高速漩流风中，极少量空气从稳焰盘5上燃气枪固定孔11之间的小燃气孔A 10流出(图2)，冷却稳焰盘和燃气枪。所述α角为30° 60° (图4)。由图2可知，稳焰盘5上有多支燃气枪2，图4示出每支燃气枪2上有5 10排交 错的小燃气孔B 15，燃气枪2的顶部各有若干大燃气孔16。本发明在实现了空气分段供给的同时，燃气也分段分流供给，两者实现了半预混 燃烧、非预混扩散燃烧，分段燃烧使得燃烧温度更加均勻并降低了烟气温度，进一步抑制了 NOx的生成，本发明NOx排放量比现有技术普通型燃烧器低70%。
权利要求
1.一种低排放大功率分段燃烧燃气燃烧器，包括燃烧器本体、漩流器和稳焰盘，其特征 在于所述燃烧器本体的喉口内，从外到里依次、且同轴设置有漩流器、稳焰盘、中心筒和中 间管，所述漩流器内周边与所述稳焰盘外周边相接，所述稳焰盘内周边与所述中心筒外表 面相接，所述稳焰盘上等径线均布轴向固定配置燃气枪，燃气枪之间置有小燃气孔A，所述 燃气枪朝稳焰盘外周方向径向置有上下交错排列的小燃气孔B，所述燃气枪的顶部置有的 大燃气孔，朝向与燃烧器本体的轴线的夹角呈向外α角发散，所述漩流器外侧与所述喉口 内表面之间置有轴流风通道，所述漩流器内、外周边之间置有漩流风通道，所述中心筒内表 面和中间管外表面之间置有直流风通道，所述中心筒端部封端置有小孔C。
2.权利要求1所述低排放大功率分段燃烧燃气燃烧器的燃气配置方法，其特征在于(1)中间直流风通道为低速中心冷却风，不配燃气，用所述中心筒端部封端小孔C流出 的少量空气，占总空气量的15 25%，冷却火焰根部；(2)从漩流风通道进入的高速漩流风占总空气量的45% 55%，经燃气枪上小燃气孔 B，朝稳焰盘外周方向径向喷射的燃气占总燃气量的20% 40%，燃气在未出燃烧器喉口 前与高速漩流风空气混合，达到燃气_空气充分混合的半预混状态；(3)燃气枪的顶部大燃气孔冲喷出的燃气，占总燃气量的60% 80%，以α角向外发 散，与从漩流风通道进入的高速漩流风，以及从轴流风通道进入的高速周边轴流风空气对 冲，喷向锅炉炉膛周围，形成非预混扩散燃烧方式。
3.根据权利要求1所述低排放大功率分段燃烧燃气燃烧器，其特征在于所述α角为 30° 60°。
4.根据权利要求2所述低排放大功率分段燃烧燃气燃烧器的燃气配置方法，其特征在 于所述高速漩流风中，有极少量空气从稳焰盘燃气枪之间的小燃气孔A流出，冷却稳焰盘 和燃气枪。
全文摘要
本发明属工业燃气燃烧器技术领域，涉及低排放大功率分段燃烧燃气燃烧器，其特征在于燃烧器本体的喉口内，从外到里依次、且同轴设置有漩流器、稳焰盘、中心筒和中间管，稳焰盘上等径线均布轴向固定配置的燃气枪；燃气配置方法(1)直流风通道为低速中心冷却风，不配燃气；(2)从漩流风通道进入的高速漩流风，与燃气枪上小燃气孔B径向喷射的燃气，在未出燃烧器喉口前达到半预混状态；(3)燃气枪的顶部大燃气孔冲喷出的燃气，与高速漩流风以及高速周边轴流风空气对冲，形成非预混扩散燃烧方式。本发明空气、燃气分段分流供给，半预混燃烧、非预混扩散燃烧，使得燃烧均匀，并抑制了NOx的生成，本发明NOx排放量比现有技术普通型燃烧器低70％。
文档编号F23D14/26GK102003710SQ201010582070
公开日2011年4月6日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者徐志斌, 肖江东 申请人:上海诺特飞博燃烧设备有限公司