一种油气两用低氮燃烧器的制作方法

本发明涉及属于燃烧设备技术领域，具体涉及一种油气两用低氮燃烧器。

背景技术：

由于燃煤锅炉的高能耗、高污染，燃煤锅炉的改造项目与日俱增，尤其是中小型燃煤锅炉。燃煤锅炉逐渐被燃油、燃气锅炉替代。因此燃油燃烧器、燃气燃烧器的用户迅速增加。油气两用燃烧器的出现，满足了用户的不同需求。燃料的切换由燃烧器控制部分自动完成，而无须对燃烧器进行人工改动，在企业面临单一环保能源(油或气)储存不足时，可考虑随时切换到另一种燃料。但随着锅炉环保标准要求的日益苛刻，特别是氮氧化物排放的要求，目前多数油气两用燃烧器的燃烧工况并不能满足新的环保要求。因此，开发高效环保的油气两用燃烧器是目前燃烧科技工作者急需解决的难题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效、环保的油气两用低氮燃烧器，实现油、气的顺利切换，有效解决油气两用燃烧器氮氧化物的排放问题，达到国家和地方的排放标准。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种油气两用低氮燃烧器，包括：

燃油枪，所述燃油枪为双套管式构造，包括回油管、供油管以及燃油喷嘴组件。所述回油管为一圆柱管状。所述回油管前端连接回油出口。所述供油管套设于回油管外侧，所述燃油枪的内侧面与所述回油管的外侧面之间间隔设置并形成有燃油流通间隙，呈环形圆柱管状。所述燃油枪前端封闭，底端连接一燃油入口，末端连接燃油喷嘴组件。所述燃油入口靠近燃油枪封闭端，外接供油系统。所述燃油喷嘴组件包括分流片、旋流片和雾化喷嘴。所述分流片、旋流片和雾化喷嘴位于所述燃油枪末端同一侧且自内向外依次设置。所述分流片的通孔与所述供油管的环形腔孔连通，所述分流片的通孔与所述回油管的腔孔连通，所述分流片的通孔与所述旋流片的腔孔连通，所述旋流片的腔孔与雾化喷嘴的喷孔连通。

燃气枪，所述燃气枪为一中空的圆柱状结构，套设于所述燃油枪的外侧，所述燃气枪的内侧面与所述燃油枪的外侧面之间间隔设置并形成有燃气流通间隙。所述燃气枪前端封闭，底端连接一燃气入口，末端连接一燃气喷嘴组件。所述燃气入口靠近燃气枪封闭端，外接供气系统。所述燃气喷嘴组件上设有数个均匀分布的燃气喷管，所述燃气喷管为直管式结构，所述燃气喷管的前端为喷管进气口，截面为椭圆形，连接燃气枪末端；所述燃气喷管的末端为喷管出气口，截面为椭圆形，朝向炉膛。所述燃气喷管中心线自所述喷管进气口指向所述喷管出气口方向逐渐远离所述喷嘴主体的中心线，其中心线与此燃烧器中心线之间呈一定夹角并指向喇叭口内的回流区。

风道，所述风道套设于燃气枪外侧面，所述燃气枪的外侧面与所述风道4的内侧面之间间隔设置并形成有空气流通间隙。所述风道的前端设置有中空封挡板并形成有封闭端，末端为开放式结构并形成有空气出口。所述风道底端靠近风道前端封闭段处设有空气入口。靠近风道末端设有旋流器。所述旋流器由多个轴向叶片组成。所述轴向叶片置于套管上，在套管的外侧面上等距设置。所述风道末端与一喇叭口稳焰装置连接；所述喇叭口稳焰装置与一燃烧室连接。

优选地，燃烧器可与烟气回流联合使用，烟气与空气混合后，可由空气入口流入燃烧室。

优选地，燃油枪、燃气枪和风道自燃烧器主体的中间自内向外布置，且燃油枪水平段、燃气枪水平段、风道水平段呈同轴布置。

优选地，燃气喷管中心线与燃烧器中心线呈15～40°夹角。

优选地，喇叭口与燃烧器中心线呈18～30°夹角。

优选地，燃气喷管设置20～40个。

优选地，旋流叶片设置10～20个。

优选地，燃气枪及燃油枪置入风道内的深度，可借助支撑套筒的支撑前后调整。

通过上述结构设计，本发明可实现了油气联合使用或单独使用，实现稳定高效燃烧，最大限度抑制与降低氮氧化物的生成和排放。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明一实施例中油气两用低氮燃烧器的结构示意图；

图2为本发明一实施例中燃油喷嘴组件和燃气喷嘴组件结构的局部放大示意图；

图3为本发明图1中沿a向的结构示意图；

图4为本发明一实施例中燃油分流片的结构示意图；

图5为本发明一实施例中燃油旋流片的结构示意图。

附图标记说明：

回油管1、供油管2、燃气管3、风道4、旋流器5、套管6、燃气喷管7、燃油分流片8、燃油旋流片9、雾化喷嘴10、浇注料11、稳焰装置12、回油出口13、燃油入口14、燃气入口15、空气入口16、油雾喷口17、燃气喷口18、空气旋流叶片19、分油孔20、分流片中心小孔21、旋流片中心小孔22、环形通道23、旋流室24、切向槽25。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“末”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参考图1至图3，其中，图1为本发明一实施例中油气两用低氮燃烧器的结构示意图；图2为本发明一实施例中燃油喷嘴组件和燃气喷嘴组件结构的局部放大示意图；图3为本发明图1中沿a向的结构示意图；图4为本发明一实施例中燃油分流片的结构示意图；图5为本发明一实施例中燃油旋流片的结构示意图。

本发明公开了一种油气两用低氮燃烧器，该燃烧器包括燃油枪、燃气枪、风道4和稳焰装置12。其中，燃油枪和燃气枪均为圆柱形的管状结构。具体地，燃油枪为双套管式结构，包括回油管1、供油管2以及燃油喷嘴组件。

回油管1为一圆柱状管，回油管1的前端(如图1中的左端)连接回油出口13。供油管2套设于回油管1外侧，呈环形圆柱管状。燃油枪的内侧面与回油管1的外侧面之间间隔设置并形成有燃油流通间隙，燃油枪的前端封闭，且靠近前端的底端连接一燃油入口14，燃油入口14外接供油系统，供油系统提供的燃油可以通过燃油入口14进入燃油枪并在燃油流通间隙内流动。燃油枪的末端(如图1中的右端)连接燃油喷嘴组件，燃油在燃油流通间隙内流动至燃油喷嘴组件后由燃油喷嘴组件雾化后喷入锅炉的炉膛内参与燃烧。

如图2所示，上述的燃油喷嘴组件包括燃油分流片8、燃油旋流片9和雾化喷嘴10。燃油分流片8、燃油旋流片9和雾化喷嘴10位于燃油枪末端的同一侧且自内向外依次设置，即自左向右依次设置的同时自燃烧器的中心线自内向外设置。燃油分流片8的各个分流叶片上形成有若干个分油孔20，各个分油孔20均与供油管2的燃油流通间隙相连通，，燃油分流片8的各分油孔20同时还与燃油旋流片9的环形通道23连通，燃油旋流片9中的环形通道23与切向槽25连通，燃油旋流片9中的切向槽25与旋流室24连通，燃油旋流片9的腔孔的另一端与雾化喷嘴10的喷孔连通。即，燃油经过燃油流通间隙流至燃油喷嘴组件，在燃油喷嘴组件内首先经燃油分流片8的通孔分流后进入燃油旋流片9的孔腔内，在孔腔内经旋流后进入雾化喷嘴10。

上述的供油管2喷油过程中，供油管2内的燃油流至燃油分流片8上的多个分油孔20，然后经由各分油孔20汇流到对应的环形通道23中，再由此进入燃油旋流片9上的切向槽25并进一步流至旋流室24内，使油流在燃油旋流片9的旋流室24内形成高速旋转流，最后从雾化喷嘴10的中心喷孔雾化喷出。燃油分流片8上设置有分流片中心小孔21，燃油旋流片9上也设置有旋流片中心小孔22，且分流片中心小孔21和旋流片中心小孔22互通，并连接一根与油箱相通的回油管1。这样由供油管2供入的油量分成喷油量和回油量两部分。在燃烧器热负荷变化时，保持供油压力不变，供油量不变，改变回油阀开度以增减回油量。这样燃油经燃油分流片8和燃油旋流片9后，一部分燃油经回油管1可流回至回油出口13后，这部分燃油可以进入燃油入口14继续参与循环，或者经回收处理后再利用。

如图1所示，在上述燃油枪的外侧套设有燃气枪。燃气枪为一中空的圆柱状，即燃气枪的中空圆柱管套设于燃气枪的外侧面，并与燃油枪之间形成中空间隙，该间隙为燃气流通间隙，燃气可在燃气流通间隙内流动。燃气枪的燃气流通间隙的前端封闭，靠近封闭一端的底端连接一燃气入口15，外接供气系统。燃气枪的末端连接一燃气喷嘴组件，用于向炉膛内喷射燃气。

燃气喷嘴组件上设有数个均匀分布的燃气喷管7，燃气喷管7为直管式结构，燃气喷管7的前端(左端)为喷管进气口并与燃气枪的末端连接，燃气喷管7的截面为椭圆形；燃气喷管7的末端为喷管出气口18，截面为椭圆形，朝向炉膛设置。燃气喷管7中心线自喷管进气口指向喷管出气口18的方向逐渐远离喷嘴主体的中心线，喷嘴主体的中心线与此燃烧器中心线重合，即燃气喷管7的中心线与燃烧器中心线之间呈一定夹角并指向喇叭口形的稳焰装置12的回流区内。

进一步地，在上述的燃气枪外侧面上还套设有风道4。风道4为圆柱管状结构，燃气枪的外侧面与风道4的内侧面之间间隔设置并形成有空气流通间隙。风道4的前端设置有中空封挡板并形成有封闭端，末端为开放式结构并形成有空气出口。风道4的底端靠近风道前端封闭段处设有空气入口16。靠近风道末端设有旋流器5。

具体地，如图2和图3所示，旋流器5包括套管6和多个空气旋流叶片19，空气旋流叶片19套置于套管6上，并在套管6的外侧面上等距设置。风道4的末端与一喇叭口形的稳焰装置12连接，喇叭口形的稳焰装置12与炉膛的燃烧室连接。空气经空气入口16进入风道4后，在空气流通间隙内流动至旋流器5，进入旋流器5后经空气旋流叶片19旋流分散加速后进入稳焰装置12，并在稳焰装置12内与上述喷出的燃气或燃油形成交叉流射，并进一步进入炉膛燃烧室进行燃烧。

优选地，燃气喷管7的个数为20～40个，燃气喷管中心线与燃烧器中心线呈15°～40°夹角。

优选地，稳焰装置12的喇叭口母线与燃烧器中心线呈18～30°夹角。进一步地，稳焰装置12的最小直径应该大于风道4的外径，此设计可以避免燃烧磨损。

优选地，空气旋流叶片19的个数为10～20个，进一步优选地，本申请中的空气旋流叶片19设置为12个。

本申请在安装时，燃气枪及燃油枪置入风道4内的深度，可借助支撑套筒的支撑前后调整安装到最佳位置，该最佳位置选定可根据实际情况确定。

本申请的燃烧器上设有烟气回流装置，可采用烟气回流联合使用，即烟气与空气混合后，可由空气入口16流入燃烧室。

本申请中，油气两用低氮燃烧器的空气循环过程为：外界空气(或掺混锅炉尾部输出的部分外循环烟气)经由鼓风机增压后由空气入口16进入风道4中，经过旋流器5形成旋转气流喷入燃烧室。

本发明中，油气两用低氮燃烧器的纯烧燃油循环过程为：燃油经供油系统加压后由燃油入口14进入供油管2，经供油管2流入燃油分流片8中的若干个分油孔20，然后经由各分油孔20喷出后汇流入燃油旋流片9中的环形通道23内，再由此进入燃油旋流片9中的切向槽25中并进一步进入旋流室24，使油流在燃油旋流片9的旋流室24内高速旋转，最后从雾化喷嘴10上的中心喷口旋转喷出。分流片8上设置有中心小孔21，燃油旋流片9上也设置有中心小孔22，且分流片中心小孔21和旋流片中心小孔22互通，并连接一根与油箱相通的回油管1。这样由供油管2供入的油量分成喷油量和回油量两部分。当燃烧器热负荷变化时通过加大或减小回油阀的开度增减回油量来调节喷油量的大小，这样在燃烧器低负荷运行时，油压仍然可以维持较高的压力，来维持燃油良好的雾化质量。回油经旋流片中的旋流片中心小孔22和燃油分流片8中的分流片中心小孔21后进入回油管1中，最后进入燃油入口14继续参与循环，或者经回收处理后再利用。高速旋转的油流由雾化喷嘴10的油雾喷口17喷入到炉膛中。进入风道4的空气或烟风混合气进入由空气旋流叶片19形成的旋流通道形成旋转气流与油流进行碰撞，使油流进行雾化。旋转气流形成中心负压区，可以在油雾喷口17处形成炽热流体回流区，有利于改善点火性能和稳定火焰。

本发明中，油气两用低氮燃烧器的纯烧燃气流程如下：燃气经供气系统由燃气入口15进入燃气管3，并经燃气管3的右端进入具有一定倾斜角度的多个均匀分布的燃气喷管7后被喷射入炉膛中，然后与旋流器5输出的空气或烟风混合气进行扩散混合燃烧。

本发明中，油气两用低氮燃烧器的油气两用的流程如下：

燃油经供油系统加压后由燃油入口14进入供油管2，经供油管2流入燃油分流片8上的若干个小孔，然后由各小孔汇流入燃油旋流片9的通道内，使油流在燃油旋流片9内高速旋转，最后从雾化喷嘴10上的中心喷口旋转喷出。并且燃油在喷出过程中，通过保证油压不变，调节回油量大小满足燃油雾化质量要求，回油经回油管1回流。

与此同时，燃气经供气系统由燃气入口15进入燃气管3，并经燃气管3的右端进入具有一定倾斜角度的多个均匀分布的燃气喷管7后被喷射入炉膛中，然后与旋流器5输出的空气或烟风混合气进行扩散混合燃烧。

雾化后的燃油和喷出的燃气以及经旋流器喷出的空气或烟风混合气在稳焰装置12内进一步混合并燃烧。

本申请的结构下具有如下优点：

风道4内布置旋流器5，空气经过旋流通道后呈旋转流，与稳焰装置12相结合，在喷嘴出口处形成炽热气流的回流区，改善点火性能，实现稳定着火燃烧。

燃烧器可与烟气回流联合使用，烟气与空气混合后，可由空气入口流入风道，形成低温、低氧气浓度燃烧气氛，有效抑制nox的生成，烟气循环率可达30～40％。

在喷嘴组件中，喷嘴组件设置在空气管的内侧，油流或燃气流被周围旋转的空气流(或风烟混合流)所包围，且燃料流与空气流(或风烟混合流)呈交叉射流，有利于燃料流和空气流的快速混合并着火燃烧。形成的火焰在喇叭口稳焰装置导流作用下，由燃烧器中心向周边扩散，并掺混由涡旋卷吸来的高温烟气。这样形成了低氧浓度燃烧气氛，有效抑制了nox的生成。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。