一种墙式黄磷尾气低氮燃烧器的制作方法

本发明涉及黄磷化工领域，具体涉及一种墙式黄磷尾气低氮燃烧器。

背景技术：

黄磷尾气专用锅炉是从本世纪开始发展起来的一种余热利用装置。由于黄磷尾气属于工业尾气，不是传统的燃料气，含有硫、磷等化合物，且尾气杂质和成份复杂，目前，该行业内普遍使用的黄磷尾气燃烧器均为常规、非低氮环保型的燃烧器，据代表性的、不完全实测统计，锅炉尾部烟道烟气出口处的氮氧化物含量高达400～600mg/nm³，而我国锅炉大气污染物排放标准“gb13271-2014”中的氮氧化物指标最低要求为200mg/nm³，现状统计数值是标准要求的2～3倍，相差甚大。

常规黄磷尾气燃烧器是采用部分旋流配风方式和尾气多喷管射流方式的组合，使黄磷尾气和助燃空气良好的相互掺混，形成稳定着火和燃烧的空气动力工况，但这仅实现了较高的燃烧效率，并从结构上解决了黄磷尾气燃烧器除杂和防腐的问题，对于焚烧炉特种燃烧器来说，这仅实现了尾气焚烧最基本的功能要求，并没有在燃烧过程中有效抑制主要以热力型氮氧化物为高浓度占比的烟气环保排放问题，并没有实现排放烟气中氮氧化物指标环保达标排放的目标。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种墙式黄磷尾气低氮燃烧器，能够有效减少黄磷尾气燃烧时氮氧化物的生成。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是，包括风箱及位于所述风箱内的至少一个呈圆柱形的本体，所述本体包括：

位于所述本体相对两端的面板和燃烧端，所述本体靠近所述面板的一端为尾气分配腔；

进气管，所述进气管包括设于所述尾气分配腔上并伸向所述风箱外的黄磷尾气进气管和设于所述风箱侧壁上的助燃气进气管，所述助燃气进气管用于导入混合的空气和黄磷尾气后燃烧形成的部分烟气；

多根尾气导气管，所述尾气导气管位于所述本体内并与所述黄磷尾气进气管通过尾气分配腔相连，且所述尾气导气管的出气端位于所述燃烧端；

多根层叠套设的空气导气管，所述空气导气管位于所述本体内，所述本体的侧壁上开设有与所述空气导气管相连的助燃气分配口，所述空气导气管的出气端位于所述燃烧端。

在上述技术方案的基础上，所述尾气导气管环绕均布形成第一圆环阵列和第二圆环阵列，且所述第一圆环阵列位于第二圆环阵列内。

在上述技术方案的基础上，所述空气导气管为三根，分别为第一空气导气管、第二空气导气管和第三空气导气管，所述第二空气导气管套设于所述第一空气导气管上，所述第三空气导气管套设于所述第二空气导气管上，所述第一空气导气管位于第一圆环阵列内，所述第二圆环阵列位于第二空气导气管内，所述助燃气分配口包括与第二空气导气管相连的第一进气口和第三空气导气管相连的第二进气口。

在上述技术方案的基础上，所述第二空气导气管和第三空气导气管内靠近所述燃烧端的一端均设有多个用于形成旋流风的叶片，且所述叶片在第二空气导气管和第三空气导气管均沿圆周方向均匀分布，所述叶片包括位于所述第二空气导气管内的多个第一叶片和位于所述第三空气导气管的第二进气口内的多个第二叶片，所述本体外侧设有用于调节第一叶片旋转角度的第一调节装置和用于调节第二叶片旋转角度的第二调节装置。

在上述技术方案的基础上，所述第一调节装置包括：

进退环，所述进退环套设于所述本体的支撑件上；

与所述第一叶片数量相同的第一连接杆组，每个第一连接杆组均对应一个第一叶片，所述第一连接杆组包括铰接的第一连杆和第一曲柄，所述第一连杆的一端铰接进退环，另一端铰接第一曲柄，所述第一曲柄的一端铰接第一连杆，另一端与第一叶片一侧设有的第一转动轴相连并能够一起旋转；

推进杆，所述推进杆位于所述本体外侧位置，且所述推进杆的一端连接进退环，另一端向面板外伸出并与面板上安装的丝杠螺母b相连，推进杆位于面板侧的为丝杠。

在上述技术方案的基础上，所述第二调节装置包括：

转动环，所述转动环套设于所述本体的支撑件上；

与所述第二叶片数量相同的第二连接杆组，每个第二连接杆组均对应一个第二叶片，所述第二连接杆组包括铰接的第二连杆和第二曲柄，所述第二连杆的一端铰接转动环，另一端铰接第二曲柄，所述第二曲柄的一端铰接第二连杆，另一端与第二叶片一侧设有的第二转动轴之一的主动转动轴相连并能够一起旋转；

转动杆，所述转动杆位于所述本体的外侧位置，且所述转动杆的一端与第二叶片上的主动转动轴焊接成一体并可同轴旋转，另一端向面板外伸出，与所述转动杆相连的第二转动轴之一的主动转动轴为主动转动轴，其它第二叶片上的第二转动轴为从动转动轴，所述转动杆伸出面板外的部分上设有蜗轮蜗杆，转动杆位于面板侧的为蜗杆。

在上述技术方案的基础上，所述第二空气导气管的第一进气口内设有能够前后移动的挡风盘，所述本体的外侧位置设有推杆，所述推杆的一端连接挡风盘，另一端向面板外伸出，且推杆向面板外伸出部分结构为丝杠螺母a。

在上述技术方案的基础上，所述墙式黄磷尾气低氮燃烧器用于布置在锅炉炉膛的前墙和/或后墙，且沿着锅炉高度和/或宽度方向至少布置一个。

在上述技术方案的基础上，所述助燃气进气管中混入的烟气占黄磷尾气燃烧产生的烟气量的10～20％。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过分级导入空气烟气混合气体的方式，对助燃气体进行分级配风，延长黄磷尾气在燃烧器燃烧端停留的时间，实现燃烧区域的燃料还原区和助燃空气氧化区的区域划分，通过分级燃烧措施，降低尾气燃烧时的温度，从而减少氮氧化物的生成，且黄磷尾气通过多根尾气导气管分成多股喷出，分散火焰中心，进一步降低尾气燃烧时的火焰温度。

附图说明

图1为本发明一种墙式黄磷尾气低氮燃烧器的结构示意图；

图2为本发明一种墙式黄磷尾气低氮燃烧器面板端的侧视图；

图3为本发明一种墙式黄磷尾气低氮燃烧器的截面图。

图中：1-风箱，2-本体，3-面板，4-燃烧端，5-尾气分配腔，6-黄磷尾气进气管，7-助燃气进气管，8-尾气导气管，9-助燃气分配口，10-第一圆环阵列，11-第二圆环阵列，12-第一空气导气管，13-第二空气导气管，14-第三空气导气管，15-第一叶片，16-第二叶片，17-进退环，18-第一曲柄，19-第一连杆，20-第一转动轴，21-推进杆，22-转动环，23-第二曲柄，24-第二连杆，25-第二转动轴，26-转动杆，27-蜗轮蜗杆，28-挡风盘，29-推杆，30-主动转动轴，31-丝杠螺母a，32-丝杠螺母b，33-第一进气口，34-第二进气口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1和图2所示，本发明提供一种墙式黄磷尾气低氮燃烧器，包括风箱1及位于风箱1内的至少一个呈圆柱形的本体2，本体2包括位于本体2相对两端的面板3和燃烧端4、进气管、多根尾气导气管8和多根层叠套设的空气导气管，本体2靠近面板3的一端为尾气分配腔5，黄磷尾气在导入本体2后，最后在燃烧端4进行燃烧。

进气管包括设于尾气分配腔5上并伸向风箱1外的黄磷尾气进气管6和设于风箱1侧壁上的助燃气进气管7，助燃气进气管7用于导入混合的空气和黄磷尾气燃烧后形成的部分烟气，即将空气和烟气混合后通过助燃气进气管7导入到风箱1中，助燃气进气管7中混入的烟气占黄磷尾气燃烧产生的烟气量的10～20％，烟气取自锅炉尾部烟道，通过在空气中掺入烟气，稀释空气，降低空气中的氧气百分比，从而降低黄磷尾气燃烧时的速度，进而降低黄磷尾气燃烧时的温度。黄磷尾气进气管6用于导入黄磷尾气至尾气分配腔5中。

尾气导气管8位于本体2内并与黄磷尾气进气管6通过尾气分配腔5相连，且尾气导气管8的出气端位于燃烧端4，空气导气管位于本体2内，本体2的侧壁上开设有与空气导气管相连的助燃气分配口9，空气导气管的出气端位于燃烧端4，导入到风箱1中的空气烟气混合气经助燃气分配口9和空气导气管后，导出至燃烧端4。具体的，参见图1和图3所示，尾气导气管8环绕均布形成第一圆环阵列10和第二圆环阵列11，且第一圆环阵列10位于第二圆环阵列11内，空气导气管为三根，分别为第一空气导气管12、第二空气导气管13和第三空气导气管14，第二空气导气管13套设于第一空气导气管12上，第三空气导气管14套设于所述第二空气导气管13上，第一空气导气管12位于第一圆环阵列10内，第二圆环阵列11位于第二空气导气管13内。助燃气分配口9包括与第二空气导气管13相连的第一进气口33和第三空气导气管14相连的第二进气口34。

采用三根空气导气管对助燃气进气管7导入的空气烟气的混合气体进行分流，其中第一空气导气管12中为15％～20％，第二空气导气管13中为25％～30％，第三空气导气管14中为50％～60％，通过分级导入空气烟气混合气体的方式，即对助燃气体进行分级配风，且第二空气导气管13和第三空气导气管14内靠近燃烧端4的一端均设有多个用于形成旋流风的叶片，即通过形成旋流风的叶片，加大燃烧端4空气导气管出口处空气的切向速度，且第二空气导气管13和第三空气导气管14内叶片的旋转角度不同，从而形成的旋流风的旋流强度不同，从而在燃烧端4尾气和空气混合后形成燃烧区和燃烬区，燃烧区分内火焰区和外火焰区，实现燃烧区域的燃料还原区和助燃空气氧化区的区域划分，黄磷尾气在燃烧端4燃烧时形成内火焰区、外火焰区和燃烬区，延长了黄磷尾气在燃烧器中停留的时间，燃烧区域的尾气和空气混合后浓度成还原性气氛，黄磷尾气在还原区相对缓慢燃烧并还原燃烧过程中产生的氮氧化物，燃烬区即氧化区，氧化区域的尾气和空气混合后浓度成氧化性气氛，未燃烬的黄磷尾气在氧化区最终完全燃烬，总体上降低了尾气燃烧时的温度，从而减少氮氧化物的生成。黄磷尾气通过多根尾气导气管8分成多股喷出，分散火焰中心，进一步降低尾气燃烧时的火焰温度。

叶片在第二空气导气管13和第三空气导气管14均沿圆周方向均匀分布，叶片包括位于第二空气导气管13内的多个第一叶片15和位于第三空气导气管14的第二进气口34内的多个第二叶片16，本体2的外侧设有用于调节第一叶片15旋转角度的第一调节装置和用于调节第二叶片16旋转角度的第二调节装置，通过叶片，使从第二空气导气管13和第三空气导气管14内的空气烟气混合物旋转喷入炉内，同时通过第一调节装置和第二调节装置对叶片的旋转角度进行调整，形成不同的旋流强度，以适应黄磷尾气的成分变化和燃烧区的分层。

对于第一调节装置，包括进退环17、推进杆21以及与第一叶片15数量相同的第一连接杆组。进退环17套设于本体2的支撑件上。每个第一连接杆组均对应一个第一叶片15，第一连接杆组包括铰接的第一连杆19和第一曲柄18，第一连杆19的一端铰接进退环17，另一端铰接第一曲柄18，第一曲柄18的一端铰接第一连杆19，另一端与第一叶片15一侧设有的第一转动轴20相连并能够一起旋转，推进杆21位于本体2的外侧合适位置，且推进杆21的一端连接进退环17，另一端向面板3外伸出，并与面板3上安装的丝杠螺母b32相连，推进杆21位于面板3侧为丝杠。通过推进杆21的进退，推进杆21带动进退环17前后移动，进而进退环17带动每一个第一连接杆组动作，第一连接杆组再带动第一叶片15上的第一转动轴20转动，实现第一叶片15旋转角度的调节。为保证进退环17的平衡移动，详细设计时可以在本体2的外侧合适位置再设置一根推进杆21，两根推进杆21对称设置。

对于第二调节装置，具体包括转动环22、转动杆26以及与第二叶片16数量相同的第二连接杆组。转动环22套设于本体2的支撑件上，每个第二连接杆组均对应一个第二叶片16，第二连接杆组包括铰接的第二连杆24和第二曲柄23，第二连杆24的一端铰接转动环22，另一端铰接第二曲柄23，第二曲柄23的一端铰接第二连杆24，另一端与第二叶片16一侧设有的主动转动轴30相连并能够一起转动，转动杆26位于本体2的外侧合适位置，且转动杆26的一端与第二叶片16上的主动转动轴30焊接成一体并能够同轴旋转，另一端向面板3外伸出，与转动杆26相连的第二转动轴25之一的主动转动轴30为主动转动轴，即与转动杆26相连的第二转动轴25为主动转动轴30，其它第二叶片16上的第二转动轴25为从动转动轴，转动杆26伸出面板3外的部分上设有蜗轮蜗杆27，转动杆26位于面板3侧的为蜗杆。通过旋转转动杆26使主动转动轴30转动，主动转动轴30带动与主动转动轴30相连的第二连接杆组的动作，该第二连接杆组带动转动环22转动，进而转动环22带动其它所有的连接杆组动作，在连接杆组的带动下，从动转动轴转动，从而其它所有的第二叶片16进行旋转，实现第二叶片16旋转角度的调节。

第二空气导气管13的第一进气口33内设有能够前后移动的挡风盘28，本体2的外侧设有推杆29，推杆29的一端连接挡风盘28，另一端向面板3外伸出，推杆29向面板3外伸出部分结构为丝杠螺母a31。通过前后拉动推杆29，带动挡风盘28在第二空气导气管13的第一进气口33内前后移动，挡风盘28和第二空气导气管13入口端的间隙发生变化，故第二空气导气管13排出至燃烧端4的空气烟气混合气的流量发生变化，在空气烟气混合气进气总量一定的情况下，一个空气导气管中导出的气体量发生变化，另两个空气导气管中导出的气体量必然发生变化，从而实现三个空气导气管导出气体比例的调整，并形成合适的燃烧区。

在具体布置的情形中，本发明的墙式黄磷尾气低氮燃烧器布置在锅炉炉膛的前墙和/或后墙，且沿着锅炉高度和/或宽度方向至少布置一个，即可以沿着锅炉的高度和/或宽度方向纵列/横列布置。

本发明的墙式黄磷尾气低氮燃烧器的原理在于，通过分级导入空气烟气混合气体的方式，对助燃气体进行分级配风，延长黄磷尾气在燃烧器燃烧端4停留的时间，实现燃烧区域的燃料还原区和助燃空气氧化区的区域划分，实现分级燃烧，降低尾气燃烧时的温度，从而减少氮氧化物的生成，黄磷尾气通过多根尾气导气管8分成多股喷出，从而分散火焰中心，进一步降低尾气燃烧时的火焰温度，同时也避免了燃烧器和炉膛的结焦。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。