一种超音速燃气射流低氮燃烧器的制作方法

1.本实用新型涉及燃烧器技术领域，具体为一种超音速燃气射流低氮燃烧器。


背景技术：

2.超低氮燃烧器减少氮氧化物排放是顺应国家号召改善环境空气质量的需要，近年来的检测数据表明，典型特征污染区pm2.5出现较大的超标比例和区域性长时间严重超标情况，改善环境空气质量面临巨大挑战
3.目前市面销售的燃气燃烧器，氮氧化物排放在不加烟气外循环的情况下，排放大部分在80mg左右，其燃气与助燃风，分级燃烧布置未达到最优的分级燃烧效果，只能依靠烟气外循环降低助燃风氧浓度来达到低氮排放，目前仅有少数公司采用烟气内循环，且受锅炉影响，效果不是很稳定，燃气喷射速度偏低，卷吸烟气量偏小，燃气容易聚集燃烧，造成高温区，生成热力型氮氧化物。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种超音速燃气射流低氮燃烧器，具有可燃气体超音速射流、射流角度可调节、喷头搭配方式可变换、稳焰结构可变换。通过高速射流燃气，卷吸部分烟气，拉长燃烧区域，降低聚集性燃烧造成的热量积聚形成燃烧高温区，降低热力型no
x
排放。更加合理的燃气与助燃风分级燃烧设计，在设计结构上达到预防燃烧热聚集，反应区温度过高，降低no
x
排放的目的。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种超音速燃气射流低氮燃烧器，包括主体、一次燃气管路、一次助燃风旋流稳焰结构、二次助燃风隔离装置、燃烧筒、周围燃气管路、外周超音速燃气喷头、钝盘稳焰结构、燃气喷头、一次燃气通道、一次助燃风通道、二次助燃风通道、外周燃气通道，所述主体右侧固定有燃烧筒，所述燃烧筒中间设有一次燃气管路，所述一次燃气管路外侧设有一次助燃风旋流稳焰结构，所述一次助燃风旋流稳焰结构外侧设有二次助燃风隔离装置，所述二次助燃风隔离装置设在燃烧筒内侧，所述燃烧筒外侧设有周围燃气管路，所述周围燃气管路贯穿主体，所述周围燃气管路右端固定有外周超音速燃气喷头，所述一次燃气管路内侧设有一次燃气通道，所述二次助燃风隔离装置和一次燃气管路之间设有一次助燃风通道，所述二次助燃风隔离装置和燃烧筒之间设有二次助燃风通道，所述周围燃气管路内侧是外周燃气通道。
6.优选的，所述一次助燃风通道和二次助燃风通道均贯通主体。
7.优选的，所述一次助燃风旋流稳焰结构可以用钝盘稳焰结构替代。
8.优选的，所述二次助燃风通道内设有一组二次燃气喷射装置，所述二次燃气喷射装置右侧固定有外周超音速燃气喷头，所述外周超音速燃气喷头可用燃气喷头全部替换或部分替换，所述燃气喷头为斜向式。
9.优选的，所述外周超音速燃气喷头可以用燃气喷头全部替换或部分替换，所述燃气喷头为斜向式。
10.优选的，所述二次燃气喷射装置内侧设有二次燃气通道。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
12.1.本一种超音速燃气射流低氮燃烧器通过外周超音速燃气喷头喷出超音速可燃气体，高流速可燃气体射入烟气中时，卷吸了一部分烟气，达到稀释可燃气体，降低可燃气体密度，从而使同等单位体积上可燃气体释放的热量分散化，降低燃烧热量局部热聚集，降低热力型氮氧化物生成，采用烟气内循环技术和分级燃烧技术，使燃烧器热效率升高，比目前市面传统燃烧器和烟气外循环燃烧器能耗低，机械制造方面难度与现有传统燃烧器等同，操作控制比烟气外循环简单。
附图说明
13.图1为本实用新型一种超音速燃气射流低氮燃烧器的优先结构示意图；
14.图2为本实用新型一种超音速燃气射流低氮燃烧器的备选结构示意图
15.图3为本实用新型一种超音速燃气射流低氮燃烧器的燃气喷头示意图；
16.图4为本实用新型一种超音速燃气射流低氮燃烧器的钝盘稳焰结构主视示意图；
17.图5为本实用新型一种超音速燃气射流低氮燃烧器的钝盘稳焰结构侧视示意图；
18.图6为本实用新型一种超音速燃气射流低氮燃烧器的外周超音速燃气喷头结构示意图；
19.图中标注说明：1一次燃气管路、2一次助燃风旋流稳焰结构、3燃烧筒、 4外周超音速燃气喷头、5周围燃气管路、6二次助燃风隔离装置、7二次燃气喷射装置、8钝盘稳焰结构、9燃气喷头、10一次燃气通道、11一次助燃风通道、12二次助燃风通道、13外周燃气通道、14二次燃气通道、15主体。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
22.实施例1：
23.请参阅图1，3，6，一种超音速燃气射流低氮燃烧器,包括主体15、一次燃气管路1、二次助燃风隔离装置6、燃烧筒3、周围燃气管路5、外周超音速燃气喷头4、燃气喷头9、一次助燃风旋流稳焰结构2、一次燃气通道10、一次助燃风通道11、二次助燃风通道12、外周燃气通道13，主体15右侧固定有燃烧筒3，燃烧筒3中间设有一次燃气管路1，一次燃气管路1外侧设有一次助燃风旋流稳焰结构2，一次助燃风旋流稳焰结构2外侧设有二次助燃风隔离装置6，二次助燃风隔离装置6设在燃烧筒3内侧，燃烧筒3外侧设有周围燃气管路5，周围燃气管路5贯穿主体15，周围燃气管路5右端固定有外周超音速燃气喷头4，一次燃气管路1内侧设
有一次燃气通道10，二次助燃风隔离装置6和一次燃气管路1之间设有一次助燃风通道11，二次助燃风隔离装置6和燃烧筒3之间设有二次助燃风通道12，周围燃气管路5内侧是外周燃气通道13；
24.具体的，采用通过一次燃气管路1进行带动一次助燃风旋流稳焰结构2 移动，方便对火焰直径和长度进行调整，防止火焰中心过于集中造成局部高温产生氮氧化物，通过一次助燃风旋流稳焰结构2进行稳定外周超音速燃气喷头4喷射高速燃气后形成的外周火焰，保证进入炉膛的燃气均匀稳定连续燃烧，避免炉膛内出现局部燃气过多积聚造成达到燃烧条件后突然燃烧，这种燃烧短时聚集大量燃烧热产生剧烈气流波动甚至严重情况下发生重大安全事故。通过燃气喷头9全部或部分替代外周超音速燃气喷头4，或调整燃气喷头9喷射角度，达到使燃烧器稳定连续燃烧，达到低氮排放。
25.实施例2：
26.请参阅图1，3，4，5，6一种超音速燃气射流低氮燃烧器,包括主体 15、一次燃气管路1、二次助燃风隔离装置6、燃烧筒3、周围燃气管路5、外周超音速燃气喷头4、钝盘稳焰结构8、一次燃气通道10、一次助燃风通道 11、二次助燃风通道12、外周燃气通道13，主体15右侧固定有燃烧筒3，燃烧筒3中间设有一次燃气管路1，一次燃气管路1外侧设有钝盘稳焰结构8，钝盘稳焰结构8外侧设有二次助燃风隔离装置6，二次助燃风隔离装置6设在燃烧筒3内侧，燃烧筒3外侧设有周围燃气管路5，周围燃气管路5贯穿主体 15，周围燃气管路5右端固定有外周超音速燃气喷头4，一次燃气管路1内侧设有一次燃气通道10，二次助燃风隔离装置6和一次燃气管路1之间设有一次助燃风通道11，二次助燃风隔离装置6和燃烧筒3之间设有二次助燃风通道12，周围燃气管路5内侧是外周燃气通道13；
27.具体的，采用通过一次燃气管路1进行带动钝盘稳焰结构8移动，方便对火焰直径和长度进行调整，防止火焰中心过于集中造成局部高温产生氮氧化物，通过钝盘稳焰结构8进行稳定外周超音速燃气喷头4喷射高速燃气后形成的外周火焰，保证进入炉膛的燃气均匀稳定连续燃烧，避免炉膛内出现局部燃气过多积聚造成达到燃烧条件后突然燃烧，这种燃烧短时聚集大量燃烧热产生剧烈气流波动甚至严重情况下发生重大安全事故。通过燃气喷头9 全部或部分替代外周超音速燃气喷头4，或调整燃气喷头9喷射角度，达到使燃烧器稳定连续燃烧，达到低氮排放。
28.实施例3：
29.请参阅图2，3，6，一种超音速燃气射流低氮燃烧器,包括主体15、一次燃气管路1、二次助燃风隔离装置6、二次燃气喷射装置7、燃烧筒3、周围燃气管路5、外周超音速燃气喷头4、燃气喷头9、一次助燃风旋流稳焰结构2、一次燃气通道10、一次助燃风通道11、二次助燃风通道12、二次燃气通道14、外周燃气通道13，主体15右侧固定有燃烧筒3，燃烧筒3中间设有一次燃气管路1，一次燃气管路1外侧设有一次助燃风旋流稳焰结构2，一次助燃风旋流稳焰结构2外侧设有二次助燃风隔离装置6，二次助燃风隔离装置 6设在燃烧筒3内侧，燃烧筒3内侧设有一组二次燃气喷射装置7、燃烧筒3 外侧设有周围燃气管路5，周围燃气管路5贯穿主体15，周围燃气管路5右端固定有外周超音速燃气喷头4，二次喷射装置7右侧固定有燃气喷头9，一次燃气管路1内侧设有一次燃气通道10，二次助燃风隔离装置6和一次燃气管路1之间设有一次助燃风通道11，二次助燃风隔离装置6和燃烧筒3之间设有二次助燃风通道12，二次燃气喷射装置7内设有二次燃气通道14，周围燃气管路5内侧是外周燃气通道13；
30.具体的，采用通过一次燃气管路1进行带动一次助燃风旋流稳焰结构2 移动，方便对火焰直径和长度进行调整，防止火焰中心过于集中造成局部高温产生氮氧化物，通过一次助燃风旋流稳焰结构2进行稳定二次燃气喷射装置7所喷出的燃气在燃烧时形成稳定连续的火焰，二次燃气喷射装置7所形成的二次火焰再用来稳定外周超音速燃气喷头4喷射高速燃气后形成的外周火焰，这样即保证了所有喷头喷射的燃气进入炉膛时均匀稳定连续燃烧，避免炉膛内出现局部燃气过多积聚造成达到燃烧条件后突然燃烧，这种燃烧短时聚集大量燃烧热产生剧烈气流波动甚至严重情况下发生重大安全事故，同时也增大燃烧面积，降低燃烧热聚集。本实施例中燃气喷头9和外周超音速燃气喷头4可全部或部分互换位置，或调整燃气喷头9喷射角度，达到使燃烧器稳定连续燃烧，达到低氮排放。
31.实施例4：
32.请参阅图2，3，4，5，6，一种超音速燃气射流低氮燃烧器,包括主体 15、一次燃气管路1、二次助燃风隔离装置6、二次燃气喷射装置7、燃烧筒 3、周围燃气管路5、外周超音速燃气喷头4、燃气喷头9、钝盘稳焰结构8、一次燃气通道10、一次助燃风通道11、二次助燃风通道12、二次燃气通道 14、外周燃气通道13，主体15右侧固定有燃烧筒3，燃烧筒3中间设有一次燃气管路1，一次燃气管路1外侧设有钝盘稳焰结构8，钝盘稳焰结构8外侧设有二次助燃风隔离装置6，二次助燃风隔离装置6设在燃烧筒3内侧，燃烧筒3内侧设有一组二次燃气喷射装置7、燃烧筒3外侧设有周围燃气管路5，周围燃气管路5贯穿主体15，周围燃气管路5右端固定有外周超音速燃气喷头4，二次喷射装置7右侧固定有燃气喷头9，一次燃气管路1内侧设有一次燃气通道10，二次助燃风隔离装置6和一次燃气管路1之间设有一次助燃风通道11，二次助燃风隔离装置6和燃烧筒3之间设有二次助燃风通道12，二次燃气喷射装置7内设有二次燃气通道14，周围燃气管路5内侧是外周燃气通道13；
33.具体的，采用通过一次燃气管路1进行带动钝盘稳焰结构8移动，方便对火焰直径和长度进行调整，防止火焰中心过于集中造成局部高温产生氮氧化物，通过钝盘稳焰结构8进行稳定二次燃气喷射装置7所喷出的燃气在燃烧时形成稳定连续的火焰，二次燃气喷射装置7所形成的二次火焰再用来稳定外周超音速燃气喷头4喷射高速燃气后形成的外周火焰，这样即保证了所有喷头喷射的燃气进入炉膛时均匀稳定连续燃烧，避免炉膛内出现局部燃气过多积聚造成达到燃烧条件后突然燃烧，这种燃烧短时聚集大量燃烧热产生剧烈气流波动甚至严重情况下发生重大安全事故，同时也增大燃烧面积，降低燃烧热聚集。本实施例中燃气喷头9和外周超音速燃气喷头4可全部或部分互换位置，或调整燃气喷头9喷射角度，达到使燃烧器稳定连续燃烧，达到低氮排放。
34.工作原理：本实用新型一种超音速燃气射流低氮燃烧器，当需要使用时，一次燃气管路1带动一次助燃风旋流稳焰结构2沿轴向前后移动，调整出最佳火焰直径和长度的同时，火焰中心温度不会过于集中造成局部高温产生氮氧化物，有利于适应各种炉膛尺寸，二次助燃风隔离装置6支撑在燃烧筒3 上，相对于燃烧筒3能前后移动，外周超音速燃气喷头4焊接在周围燃气管路5上，外周超音速燃气喷头4喷出超音速可燃气体，高流速可燃气体射入烟气中时，卷吸了一部分烟气，达到稀释可燃气体，降低可燃气体密度，从而使同等单位体积上可燃气体释放的热量分散化，降低燃烧局部热聚集，降低热力型氮氧化物生成，同时，从二次助燃风通道12流出的助燃风，也在边缘卷吸了一定量的烟气，稀释了助燃风中的氧含量，同样在与燃气接触面上燃烧时，降低了单位体积上燃烧热强度，其表现为：二次助
燃风从二次助燃风通道12流出，在燃烧筒3右侧边缘位置卷吸一部分烟气，与燃气最近的接触面的助燃风被烟气稀释，再与外周超音速喷头喷射出的可燃气体被烟气稀释平行流动，只在两种气体接触面形成湍流层，将可燃气体与助燃风混合，达到可燃浓度，这个过程比强制混合的混合速度缓慢，可在锅炉靠近炉壁处形成边沿轴向流动边混合的过程，故，燃烧面积比传统强制混合型只在燃烧器出口形成燃烧的燃烧面积大，故燃烧释放热量不容易聚集，无法形成热力型氮氧化物,降低氮氧化物排放，一次助燃风旋流稳焰结构2与一次燃气管路1按照要求配合，在整个燃烧器径向面的最中心，起到稳定周边火焰作用，从一次燃气管路1上特有的喷孔喷射出可燃气体，与经过一次助燃风旋流稳焰结构2出来的助燃风混合，达到可燃条件，经点火设备点燃后，在此处形成稳定燃烧，保证整个燃烧过程中火焰不间断燃烧，一次助燃风旋流稳焰结构2的作用兼顾搅动混合两种气体和将火焰分散打开，避免火焰聚集，降低中心温度，同时，稳定外周混合气稳定燃烧，当燃烧器功率增大时，两圈可燃气体燃烧中，中间出现无火焰或者热量断层区域，中心一次火焰无法持续点燃周围燃气时，在二次助燃风通道12内布置一圈二次燃气喷射装置7，一次燃气的火焰点燃二次燃气，二次燃气火焰点燃周围燃气，达到径向火焰连续，一次助燃风旋流稳焰结构2也可用钝盘稳焰结构8替代，达到同样的稳火效果，外周超音速燃气喷头4也可用斜向的燃气喷头9部分或全部替换，角度可按需求任意调节，以达到最佳低氮燃烧效果，二次燃气喷射装置7上的喷头形式，可以是外周超音速燃气喷头4或燃气喷头9单一形式布置一周，或者外周超音速燃气喷头4和燃气喷头9混合布置，达到最佳低氮燃烧效果。
35.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
36.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。