一种用于锅炉燃烧的油气两用低氮燃烧器的制作方法

本发明涉及一种用于锅炉燃烧的油气两用低氮燃烧器，属于燃烧设备技术领域。

背景技术：

随着国家和地方对污染物尤其是氮氧化物排放的要求日益严格，锅炉用燃料发生了变化，由传统的以燃煤为主体逐步转换为以燃油、燃气为主。由此，燃油、燃气燃烧器的应用与日俱增。由于用户对燃料使用与储存的不确定性，油气两用燃烧器应运而生，它的出现方便了用户对燃料的灵活使用，不再拘限于使用一种燃料，不再担心因为单一能源暂时短缺而不得不停炉的问题。但是目前油气两用燃烧器仍然面临着燃料品质使用受限、燃烧不充分、氮氧化物排放不满足国家和地方的排放要求，因此需要对油气两用燃烧器的结构形式进行深入的研究。

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，以有效解决燃料品质使用受限、燃烧不充分、氮氧化物排放不满足国家和地方的排放要求的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种用于锅炉燃烧的油气两用低氮燃烧器，包括油枪、预热管、气枪、风道、喷嘴组件。

所述油枪包括雾化介质管、燃油管以及燃油喷嘴。所述雾化介质管为一圆柱管状。所述雾化介质管前端连接雾化介质入口，后端为雾化介质出口，呈渐缩状。所述燃油管套设在雾化介质管外侧，呈环形圆柱管状。所述油枪前端封闭，末端出口端呈圆台状。所述圆台状出口端设置数个均匀分布的油雾喷口。所述油雾喷口中心线自所述油雾进口至油雾出口方向逐渐远离所述燃烧器的中心线，并与燃烧器中心线之间呈一锐角并指向扩口稳焰器内的回流区。

所述预热管呈一中空环形圆柱状，环绕设置在燃油管的外侧面。所述燃油管的外侧面和预热管的内侧面形成环形回流烟气流通间隙。所述环形回流烟气流通间隙前端封闭，后端开放，与燃烧室连接。预热管的设置能够为炉膛内发生内循环提供内循环通道，使燃烧产物回流加热燃油(或燃气)，降低燃油的粘度，提高燃油雾化质量，获得良好的雾化与着火条件。

所述气枪为一环形的圆柱状结构，环绕在所述预热管的外侧，包括燃气管、燃气喷嘴组件。所述预热管的外侧面和燃气管的内侧面形成有环形燃气流通间隙；所述环形燃气流通间隙前端封闭，顶端连接一燃气入口，后端呈圆台状。所述圆台状出口端上设有由多个均匀分布的燃气喷口组成的燃气喷嘴组件。所述燃气喷口中心线自所述燃气进气口指向所述燃气出气口方向逐渐远离所述燃烧器中心线，其中心线与此燃烧器中心线之间呈一锐角并指向扩口稳焰器内的回流区。

风道，所述风道包括一次风道和二次风道。所述一次风道套设于气枪的外侧面。所述一次风道内设置旋流器。所述旋流器末端与一扩口式稳焰器相连。所述扩口式稳焰器与燃烧室相连，且嵌套于燃烧室炉墙内；所述扩口式稳焰器周围设置有多个二次风入口。

优选地，燃烧器可与烟气回流联合使用，烟气与空气混合后，可由一次风入口流入风道，也可由二次风入口流入燃烧室。

优选地，燃烧器可与烟气回流联合使用，烟气与空气混合后，可由一次风入口、二次风入口分别流入风道和燃烧室。

优选地，燃气喷口中心线与燃烧器中心线呈15～40°夹角。

优选地，油雾喷口中心线与燃烧器中心线呈15～40°夹角。

优选地，扩口稳焰器与燃烧器中心线呈18～40°夹角。

优选地，扩口稳焰器周围均匀分布多个二次风入口。

优选地，油雾喷口设置有5至12个，燃气喷口设置有20至40个。

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用于锅炉燃烧的油气两用低氮燃烧器的结构示意图；

图2和图3为本发明一实施例中油雾喷嘴和燃气喷嘴组件的结构示意图。

附图标记说明：

燃油入口1、雾化介质入口2、雾化介质管3、燃油管4、燃气入口5、预热管6、燃气管7、一次风道8、旋流器9、燃气喷嘴组件10、二次风道11、扩口稳焰器12、燃油喷嘴组件13、雾化介质出口14、一次风入口15、二次风入口16、油雾喷口17，燃气喷口18、旋流叶片19。

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。

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和图3为本发明一实施例中喷嘴组件的结构示意图。

本发明公开了一种用于锅炉燃烧的油气两用低氮燃烧器，包括如下组件：

1、油枪

所述油枪为双套管式构造，包括雾化介质管3、燃油管4以及燃油喷嘴10。所述雾化介质管3为一圆柱管状。所述雾化介质管3前端连接雾化介质入口1，后端与雾化介质出口14相连，呈渐缩状。所述燃油管4套设在雾化介质管3外侧，燃油管4的内侧面与雾化介质管3的外侧面形成环形燃油流道。所述环形燃油流道前端连接燃油入口2，后端呈圆台状出口端。所述圆台状出口端侧面法向位置上设置有燃油喷嘴10。所述燃油喷嘴周围设置多个均匀分布的油雾喷口17。所述油雾喷口17中心线自所述油雾进口指向油雾出口方向逐渐远离所述燃烧器的中心线，其中心线与此燃烧器中心线之间呈一定锐角并指向扩口稳焰器12内的回流区。

所述油雾喷口的个数为5～12个，油雾喷口中心线与燃烧器中心线呈15～40°夹角。

2、预热管6

所述预热管6呈一中空环形圆柱状，环绕设置在燃油管4的外侧面。所述燃油管4的外侧面和预热管6的内侧面形成环形回流烟气流通间隙。所述环形回流烟气流通间隙前端封闭，后端开放，与燃烧室连接。预热管6的设置能够为炉膛内发生内循环提供内循环通道，使燃烧产物回流加热燃油(或燃气)，降低燃油的粘度，提高燃油雾化质量，获得良好的雾化与着火条件。

3、气枪

所述气枪为一中空环形的圆柱状结构，套设于所述预热管的外侧，包括燃气管7、燃气喷嘴组件10。所述预热管6的外侧面和燃气管7的内侧面形成有环形燃气流通间隙；所述环形燃气流通间隙前端封闭，顶端连接一燃气入口5，后端呈圆台状。所述圆台状出口端侧面法向位置上设置燃气喷嘴9。所述燃气入口5靠近气枪封闭端，外接供气系统。所述燃气喷嘴上设有数个均匀分布的燃气喷口18，所述燃气喷口18中心线自所述喷口进气口指向喷口出气口方向逐渐远离所述燃烧器的中心线，其中心线与此燃烧器中心线之间呈一定锐角并指向扩口稳焰器12内的回流区。

所述燃气喷口的个数为20～40个，燃气喷口中心线与燃烧器中心线呈15～40°夹角。

4、风道

所述风道包括一次风道8和二次风道11。所述一次风道8套设于气枪外侧面，所述气枪的外侧面与所述一次风道8的内侧面之间形成有空气流通间隙；所述一次风道8的前端封闭端，底端连接一次风入口15，后端连接旋流器9；所述旋流器9由多个轴向叶片19组成，使空气呈旋流形式流入前述扩口稳焰器12中进行扩散并产生回流区。所述旋流器9前端连接一次风道，后端连接扩口稳焰器12；所述扩口式稳焰器12与燃烧室连接，且嵌套于燃烧室炉墙内；所述扩口式稳焰器12周围设置有数个二次风入口16。

所述燃烧器可与烟气回流联合使用，烟气与空气混合后，可由一次风入口5流入风道，也可由二次风入口16流入燃烧室。

所述燃烧器可与烟气回流联合使用，烟气与空气混合后，可由一次风入口5、二次风入口16分别流入风道和燃烧室。

所述扩口稳焰器12与燃烧器中心线呈18～40°夹角。

所述扩口稳焰器12的周围均匀分布多个二次风入口。

本发明中，油气两用低氮燃烧器的空气流程如下：外界空气(或空气与锅炉尾部抽取的部分低温循环烟气形成的混合气)经由鼓风机增压后分成两部分，大部分由一次风入口15进入风道8，经过旋流器9形成旋转气流喷入燃烧室，剩余小部分由二次风入口16进入燃烧室。

本发明中，用于锅炉燃烧的油气两用低氮燃烧器的单独燃油流程如下：燃油经供油系统由燃油入口2进入燃油管4，雾化介质(蒸汽或压缩空气)由雾化介质入口1进入后，加热燃油管4中流动的燃油，在油雾喷嘴处与雾化介质以一定夹角进行相互撞击，形成第一次雾化，雾化后的油膜或油滴由油雾喷口喷入到炉膛中。进入风道的一次风进入由旋流叶片19组成的旋流通道形成旋转流与油雾进行碰撞，使油雾进行二次雾化。旋流风形成中心负压区，可以在喷嘴出口处形成高温流体回流区，起到改善点火性能和稳定火焰的作用。另一部分空气由扩口式稳焰器12上的二次风入口16进入，补充燃油继续燃烧所需的空气。

本发明中，用于锅炉燃烧的油气两用低氮燃烧器的单独燃气流程如下：燃气经供气系统由燃气入口5进入燃气管7后经由一定倾斜角度的多个均匀分布的燃气喷口18后被喷射入炉膛中，然后与旋流器9输出的一次风进行扩散混合燃烧。二次风由扩口式稳焰器12上的二次风入口16进入，补充燃气继续燃烧所需的空气。

该结构下具有如下优点：

在单独使用燃油工况下，预热管6的设置能够为炉膛内发生内循环提供内循环通道，燃烧产物在助燃气体旋流的作用下可实现回流，使烟气进行回流加热燃油，提高燃油的流动性，强化雾化效果。

在单独使用燃气工况下，预热管6的设置，能够使燃气快速着火，尤其能够帮助低热值气体燃料的着火和燃烧的顺利进行。

风管的布置进行了一次风和二次风分级送风，一次风经过旋流通道后呈旋转流，与扩口式稳焰器12相结合，在喷嘴出口处形成高温气流的回流区，改善点火性能，实现稳定着火燃烧。二次风管的布置强化了燃气与油雾的后期燃烧，依据火焰长度的大小，可改变二次风管的倾斜角度。

燃烧器可与烟气回流联合使用，烟气与空气混合后，可由一次风入口15、二次风入口16分别流入风道和燃烧室，也可由一次风入口15流入风道，也可由二次风入口16流入燃烧室，烟气循环率可达30～40％。

在喷嘴组件中，喷嘴主体上均匀设置多个油雾(或燃气)喷口，油雾(或燃气)喷出方向朝向风道中心，这样油雾(或燃气)向各方向喷出速度均匀，一次旋流风卷吸，使油雾(或燃气)与空气快速混合均匀，形成贫燃料、富空气的燃烧气氛，可有效抑制燃料燃烧nox的生成。由一次风和燃料形成的火焰在扩口式稳焰器12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。这样形成了富燃料、低氧浓度燃烧气氛，遇到二次风时，剩余燃料在低氧浓度气氛下进行再次燃烧，有效抑制了nox的生成。

本发明技术效果如下：本发明通过多个与燃烧器中心线呈一定夹角的燃油喷口17、燃气喷口18的设置，燃料喷口端扩口稳焰器12的设置，风道内旋流通道9的布置等结构的设计，可促进燃料与空气的混合，从而提高燃料的着火稳定性和燃烧效率，再接合空气风级和烟气循环等技术，实现了低温燃烧、稳定燃烧的目的，最大限度抑制与降低氮氧化物的生成和排放，氮氧化物浓度低于30mg/m³。

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。