一种分级燃气低氮燃烧器的制作方法

本发明涉及一种燃烧器技术领域，特别是涉及一种分级燃气低氮燃烧器。

背景技术：

燃烧器，是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃烧的装置统称。

以燃气燃烧器为例，随着环保政策对NOx(即氮氧化物)排放限制的不断趋严，燃烧器的低氮改造刻不容缓。根据一些研究报告及调研资料表明，影响烟气中NOx形成的主要因素可归纳为三个方面：第一方面是与燃料特性有关，燃料中氮元素越多，越易生成NOx。第二方面与燃烧过程中的一些技术参数有关，如燃烧温度达到某一临界温度时，NOx的含量随温度呈指数关系上升。第三方面与燃烧设备及燃烧器的类型有关。

现有的低氮燃烧器，其空气流动路径为一单独设置的密封通道，空气只能在通道的出口处与燃气混合，不利于燃气与空气的充分混合燃烧，造成燃烧不完全、燃烧不稳定，NOx排放不满足环保要求等问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一个燃料与空气分级燃烧，使燃气充分燃烧的分级燃气低氮燃烧器。

特别地，本发明提供一种分级燃气低氮燃烧器，包括：

分配器，用于给所述燃气和空气提供流动路径，包括：

本体，为带有夹层的筒体，其外部为夹层、内部为中空部，所述夹层用于燃气聚集，所述夹层处形成有燃气进口，所述夹层的顶部形成有间隔布置的多个燃气分配腔体；

多个燃气喷管，所述多个燃气喷管和所述多个燃气分配腔体一一对应且对接连接，每一对应的燃气分配腔体与燃气喷管形成对应的燃气流动路径，所述燃气在对应的燃气流动路径中流动并在对应的燃气喷管处分级喷出；

其中，空气从分配器的中空部及周围空间流动，所述空气通过所述中空部与所述多个燃气喷管形成的空间处形成直流风；

导流盘，位于所述空气流动路径的出口处，用于使经过所述导流盘的空气形成均匀旋转气流；

点火电极，位于所述分配器一侧，用于给所述燃气点火；

点火燃料管，为独立燃料管，用于给所述点火电极点火提供燃料；和

燃烧筒体，形成于所述分配器、所述导流盘、所述点火电极及所述点火燃料管外部，用于为燃气及空气提供混合及燃烧场所。

进一步地，每个燃气喷管具有相对的第一端部和第二端部，所述第一端部为开口端且与对应的燃气分配腔体对接，所述第二端部为封闭端；所述燃气喷管中靠近所述第二端部的管壁处设有径向贯通的第一圆孔和长孔，所述第一圆孔和所述长孔沿所述燃气喷管的管壁相对布置，所述长孔相对靠近所述第二端部，所述第一圆孔用于喷出一级燃气，所述长孔用于喷出二级燃气。

进一步地，每个燃气喷管的所述第一圆孔处对应设有第一燃气喷口，所述第一燃气喷口呈喇叭状并且凸出于所述燃气喷管的管壁。

进一步地，每个燃气喷管处的第一燃气喷口的中心线与所述燃气喷管的中心线方向构成的角度为10-60度。

进一步地，每个燃气喷管的长孔处还设有对应的喷口调节机构，通过调节所述喷口调节机构相对所述长孔的位置，以调节燃气从所述长孔喷出的流量。

进一步地，每一燃气喷管的第二端部处设有轴向贯通的第一螺纹孔；

每一燃气喷管对应的喷口调节机构包括：

盖状体，用于覆盖在对应的燃气喷管的第二端部处，其中，所述盖状体顶部设有轴向贯通与所述第一螺纹孔对应的第二圆孔；

第二燃气喷口，径向贯通于所述盖状体的侧壁处，通过旋转所述盖状体改变所述第二燃气喷口相对于所述长孔的位置，以调节燃气从所述长孔喷出的流量；和

紧固件，用于穿过对应设置的所述第二圆孔和所述第一螺纹孔，以将所述喷口调节机构固定在所述燃气喷管处。

进一步地，每一燃气喷管的长孔在其管壁圆周上形成的弧线与该圆周和该燃气喷管中心线的交点形成的角度为60度。

进一步地，所述多个燃气喷管中任意相邻的两个燃气喷管沿所述分配器轴向呈交错布置。

进一步地，所述导流盘包括：

外壳体，用于空气流通，所述外壳体为两端开口的中空柱体，包括进口端和出口端，所述空气由进口端进入后由出口端流出；

多个导流叶片，呈一定角度排列在所述外壳体的内侧且中部形成空腔，用于使经过所述多个导流叶片的所述空气形成旋转气流；

内壳体，设置于所述空腔处，用于与所述多个导流叶片连接；

封闭板，封堵在所述内壳体的进气口端，所述封闭板与所述内壳体连接并在连接处设置有缝隙；和

支撑架，一端与所述外壳体固定，另一端用于和所述燃气喷管固定连接，用于将所述外壳体固定安装在所述燃气喷管处。

进一步地，所述导流盘还包括锥形圈，所述锥形圈设置在所述外壳体的出口端处，所述锥形圈的壁上开有多个通孔，所述锥形圈沿所述空气流动方向呈扩口状。

本发明的分级燃气低氮燃烧器仅由分配器中的燃气分配腔体和燃气喷管内部形成燃气流动路径，空气通过风机吹日分配器的中空部和燃气管内部处，是空气与燃气充分混合燃烧，不用单独设置空气流通管道，简化了设备，节省空间和成本。

本发明的分级燃气低氮燃烧器在空气流动路径的尾端设置导流盘，空气在风机的吹动下，通过中空部后形成的中心直流风、导流盘后的旋转气体形成的一次旋流风和二级燃料喷口与导流盘之间的间隙风，将空气分为三层助燃空气。从燃气喷管第一燃气喷口喷出一级燃气和从第二燃气喷口喷出二级燃气将燃气分为两层喷出，燃烧器内的三层助燃空气、二层燃气和卷吸的烟气分层次布置，降低了火焰温度及烟气中氧的浓度，有效降低了NOx的排放，满足现行环保要求。

一级燃气喷管管口采用喇叭口形状，目的是为了获得最佳燃气喷出速度，避免燃气产生涡流，从而降低氮氧化物的生成。

导流盘后形成的均匀旋转气流与二级燃料喷口径向喷出的多股二级燃气细流混合，强化了空气和燃气混合，缩短了烟气在高温区的停留时间，有利于降低火焰温度。导流盘的外壳体的出口端连接一锥形圈，并在其上多处开孔，其目的是起到稳燃的作用，不脱火，不灭火，从而强化了燃烧。

燃烧器筒体在出口端做变径处理，先缩小后变大，目的是燃烧时防止回火。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的分级燃气低氮燃烧器的立体结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的分级燃气低氮燃烧器的主视图；

图3是根据本发明一个实施例的分级燃气低氮燃烧器的燃气喷管的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的分级燃气低氮燃烧器的燃气喷管带喷口结构的的结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的分级燃气低氮燃烧器的喷口调节机构的结构示意图；

图6是根据本发明一个实施例的分级燃气低氮燃烧器的导流盘的主视图；

图7是根据本发明一个实施例的分级燃气低氮燃烧器的导流盘的右视图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的分级燃气低氮燃烧器100的结构示意图。图2是根据本发明一个实施例的分级燃气低氮燃烧器的主视图。

如图2所示，还可参见图1，本实施例以图2为主加以说明，分级燃气低氮燃烧器100可以用于使燃气与空气充分混合分级燃烧以降低燃烧后产生的氮氧化物。图2中示意性的示出了分级燃气低氮燃烧器100包括分配器10、导流盘20、点火电极30、点火燃料管31和燃烧筒体40。分配器10、导流盘20、点火电极30和点火燃料管31设置于燃烧筒体40内部。图1将燃烧筒体40省略。

分配器10可以用于给所述燃气提供流动路径，可以包括本体11和多个燃气喷管12。本体11为带有夹层的筒体，其外部为夹层111、内部为中空部112，所述夹层111用于燃气聚集，所述夹层111处形成有燃气进口113，所述夹层111的顶部形成有间隔布置的多个燃气分配腔体114，所述中空部112用于通过空气。多个燃气喷管12，所述多个燃气喷管12和所述多个燃气分配腔体114一一对应且对接连接，每一对应的燃气分配腔体114与燃气喷管12形成对应的燃气流动路径，所述燃气在对应的燃气流动路径中流动并在对应的燃气喷管12处分级喷出。本实施例中，在燃烧筒体40的一侧通空气，并利用风机将空气吹入到燃烧筒体40中，该风机吹动空气流动方向主要朝着分配器10的本体11的中空部112向着点火燃料管12处吹动，因此空气从分配器10的中空部112及周围空间流动时，所述空气通过所述中空部112与所述多个燃气喷管12形成的空间处形成直流风。本发明分级燃气低氮燃烧器100在分配器10内部形成燃气流动路径，空气在所述分配器外部流动，并通过风机向分配器10吹动，不用单独设置空气流通管道，简化了设备，节省空间和成本。

作为一具体的实施例，本体11可以为带夹套的圆环形设置的中空柱体，燃气分配腔体的一端处并排设置燃气分配腔体114，燃气分配腔体114与燃气喷管利用紧固件16连接。本体11的形状并不一定是固定为圆环形中空柱体，可以是其他形状，比如，作为其他实施例中，本体11为正六边形中空柱体或正八边形中空柱体，在其外层上设置燃气进气口111，在端部处并排设置燃气分配腔体114，中空部用于空气流通。

图3是根据本发明一个实施例的分级燃气低氮燃烧器的燃气喷管的结构示意图。如图4所示，每个燃气喷管12具有相对的第一端部121和第二端部122，所述第一端部121为开口端且与对应的燃气分配腔体114对接，所述第二端部122为封闭端。所述燃气喷管12中靠近所述第二端部122的管壁处设有径向贯通的第一圆孔123和长孔124，所述第一圆孔123和所述长孔124沿所述燃气喷管12的管壁相对布置，所述长孔124相对靠近所述第二端部122，所述第一圆孔123用于喷出一级燃气，所述长孔124用于喷出二级燃气。这样设置使得一级燃料在富氧下燃烧，且空气流动路径的中心为直流冷空气，形成低温空心火焰。同时从第二燃气喷口152(如图5所示)喷出的二级燃气能与从导流盘出来的旋转气流充分混合，强化了空气和燃气混合，缩短了烟气在高温区的停留时间，有利于降低火焰温度。

每一燃气喷管12的第二端部122处设有轴向贯通的第一螺纹孔126，该螺纹孔用于贯穿紧固件。如图1-2所示，所述燃气分配腔体11与所述燃气喷管12的内部空间共同形成所述燃气流动路径，所述燃气从所述燃气进气口113进入本体11内，再由所述燃气分配腔体114流出，流经所述第一端部121后由所述燃气喷管12内部流向所述第二端部122处喷出用于燃烧。

图4是根据本发明一个实施例的分级燃气低氮燃烧器的燃气喷管带喷口结构的的结构示意图。如图4所示，每个燃气喷管12的所述第一圆孔123处对应设有第一燃气喷口125，所述第一燃气喷口125呈喇叭状并且凸出于所述燃气喷管12的管壁。每个燃气喷管12处的第一燃气喷口125的中心线与所述燃气喷管12的中心线方向构成的角度为10-60度。第一燃气喷口125为喇叭状的目的是为了获得最佳燃气喷出速度，避免燃气产生涡流，从而降低氮氧化物的生成。作为一优选的实施例，第一燃气喷口125可以是可活动并可拆卸的设置在燃气喷管12的管壁上，根据每一次燃烧需要，可随时调节第一燃气喷口125的角度。第一燃气喷口125为喇叭状的目的是为了获得最佳燃气喷出速度，避免燃气产生涡流，从而降低氮氧化物的生成。

每一燃气喷管12的长孔124在其管壁圆周上形成的弧线与该圆周和该燃气喷管中心线的交点形成的角度为60度。燃气喷管12在与燃气分配腔体114在相互连接的过程中，可以设置成距离所述本体的距离相等设置，也能设置成距离本体的间距不等设置，优选地，所述多个燃气喷管12中任意相邻的两个燃气喷管12沿所述分配器10轴向呈交错布置。距离可以灵活调节，使燃气形成一个均匀稳定的燃气带，达到与燃气喷管12内部的空气达到高效混合的目的。

图5示出了根据本发明一个实施例的分级燃气低氮燃烧器的喷口调节机构的结构示意图。喷口调节机构对应设置在每一燃气喷管12的第二端部122处。每一喷口调节机构15都包括盖状体151、第二燃气喷口152和紧固件。盖状体151用于覆盖在对应的燃气喷管12的第二端部122处，其中，所述盖状体151顶部设有轴向贯通与所述第一螺纹孔126对应的第二圆孔153。第二燃气喷口152径向贯通于所述盖状体151的侧壁处，通过旋转所述盖状体151改变所述第二燃气喷口152相对于所述长孔124的位置，以调节燃气从所述长孔124喷出的流量。紧固件用于穿过对应设置的所述第二圆孔153和所述第一螺纹孔126，以将所述喷口调节机构15固定在所述燃气喷管12的第二端部122处。作为优选地，紧固件为螺栓。

作为一具体实施方式，如图1-2所示，作为一具体实施例，燃气喷管12连接在本体11上，相邻的所述燃气喷管12之间有缝隙并且交错分布。每一燃气喷管12的尺寸形状一样，任一燃气喷管12的第一燃气喷口125与第二燃气喷口152离燃气喷管12的第二端部122距离相等。当燃气喷管12在本体11一侧处并排且不交错分布时，多个第一燃气喷口125与处于同一平面，多个第二燃气喷口152处于同一平面。作为一种优选的实施例，相邻的燃气喷管12之间轴向交错排列在本体11端部处，则第一燃气喷口125和第二燃气喷口152都会形成错层分布，使燃气形成一个均匀稳定的燃气带，与输送的空气达到高效混合的目的。当然，根据实际的需要，第一燃气喷口125可以是并排设置的一个或者多个。

如图1-2所示，导流盘20位于所述空气流动路径的出口处，用于使经过所述导流盘20的空气形成均匀旋转气流。导流盘20设置在空气流动路径的出口处，也就是设置在燃气喷管12靠近第二端部122处。图6-7示出了一个实施例的分级燃气低氮燃烧器的导流盘20的结构示意图。如图所示可知，导流盘20可以包括外壳体21、多个导流叶片22、内壳体、封闭板23和支撑架24。

外壳体21用于空气流通，所述外壳体21为两端开口的中空柱体，包括进口端211和出口端212，所述空气由进口端211进入后由出口端212流出。多个导流叶片22呈一定角度排列在所述外壳体21的内侧且中部形成空腔，用于使经过所述多个导流叶片22的所述空气形成旋转气流。内壳体设置于所述空腔处，用于与所述多个导流叶片22连接。封闭板23封堵在所述内壳体的进气口端，所述封闭板23与所述内壳体连接并在连接处设置有缝隙231。支撑架24一端与所述外壳体固定，另一端用于和所述燃气喷管12固定连接，用于将所述外壳体21固定安装在所述燃气喷管12处。可以理解的是，内壳体与封闭板23的形状与外壳体21的形状相适应。同时内壳体也为与外壳体21相似的中空柱体，设置于外壳体21的中心处与外壳体21共同组成环状，导流叶片22按一定角度固定在内壳体和外壳体21之间，使通过导流叶片22的空气形成旋转气流。支撑架24与外壳体21连接在一起，支撑架24的另一端处与燃气喷管12可拆卸连接，用于将所述导流盘20固定安装在所述燃气喷管12上。当空气通过导流盘20后形成均匀旋转气流与二级燃料喷口径向喷出的多股燃气细流混合，强化了空气和燃气混合，缩短了烟气在高温区的停留时间，有利于降低火焰温度。

作为一优选地，所述导流盘20还可以包括锥形圈25，所述锥形圈25设置在所述外壳体21的出口端212处，所述锥形圈25的壁上开有多个通孔251，所述锥形圈25沿所述空气流动方向呈扩口状。该导流盘20不仅形成均匀旋转的气流，同时锥形圈25还起到稳燃的作用，不脱火，不灭火，从而强化了燃烧。

本发明的分级燃气低氮燃烧器100在空气流动路径的尾端设置导流盘20。使得空气在空气流动路径中形成中心直流风、经导流盘20后的旋转气体形成一次旋流风、以及第二燃气喷口152与导流盘20之间的间隙处，将空气分为三层助燃空气。从燃气喷管12喷的第一燃气喷口125喷出一级燃气和从第二燃气喷口152喷出二级燃气将燃气分为两层喷出，燃烧器内的三层助燃空气、二层燃气和卷吸的烟气分层次布置，降低了火焰温度及烟气中氧的浓度，有效降低了NOx的排放，满足现行环保要求。

如图1-2所示，为了给燃气点火，在本燃烧器内还设置点火电极30和用于给所述点火电极30点火提供燃料的点火燃料管31，点火电极30位于所述点火燃料管31的一侧。

点火电极30可以至少为一根，位于所述分配器10一侧，用于给所述燃气点火。点火燃料管31为独立燃料管，用于给所述点火电极30点火提供燃料。作为一种实施例，所述点火燃料管31是相对燃气喷管12单独设置燃气管，其在所述分配器10的一侧。所述点火燃料管31包括两个端部，所述点火燃料管31的一个端部与燃气气源连通，所述点火燃料管31的另一端部处设置有开有多个孔321的稳燃盘32，所述稳燃盘32与点火电极30有间隙设置。本发明中设置一带有多个孔321的稳燃盘32的作用是将点火燃气在通过稳燃盘32后形成均匀的气流，可以保证点火电极30高效引燃气体，实现点火的功能。

可以理解的是，所述点火燃料管31上还可以设置有阀门(图中未示出)，需要点火时开启所述阀门，使燃气经过所述点火燃料管31供点火使用，点火完成后，关闭所述阀门。一般情况下，点火电极30可以为一个或者两个，当点火电极30为一个时，该点火电极30设置于稳燃盘32后与稳燃盘32有一定的合适的距离，实现拉弧点火。当点火电极30为两个时，两个点火电极30之间有间隙，电极与稳燃盘32之间也存在间隙，在拉弧点火过程中，距离近的即实现点火功能。可见两个点火电极相比一个电极，其点火效率更高。当然在具体实施时，其点火电极30的个数随需要而定。

燃烧筒体形成于所述分配器、所述导流盘20、所述点火电极30及所述点火燃料管31的外部，用于为燃气及空气提供混合及燃烧场所。作为提供空间的燃烧筒体40，其在位于所述燃气喷管12的所述第二端部122处的周向尺寸先减小后增大(参见图2)，目的是燃烧时防止回火的发生。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。